Trop d'engrais ? Un banc d'essai unique à l’échelle planétaire pour la recherche et l'analyse

Le Cemagref, l'institut français de recherche pour l’ingénierie agricole et de l’environnement s’est spécialisé dans la propagation des engrais sur un de ses neuf sites à Montoldre. L'équipement pour dresser une carte la diffusion de l'engrais car il est éjecté par les écarteurs centrifuges de l'engrais minéral, est globalement - unique.

Investigation sur l’épandage des engrais : les limites du système courant d'évaluation

Jusqu'en 2006, la quantité d'engrais qui a été épandue est exprimée comme une répartition transversale à l'axe de la progression de la machine lors d’un passage complet. Pendant que des résultats déjà intégrés étaient fournis, des analyses étendues ont été exigées pour optimiser la diffusion de l'engrais et pour réduire ainsi au minimum la pollution environnementale.

Mais l'augmentation de la puissance de l’épandage d'engrais nécessite tant de points de réglage qu'il est devenu pratiquement impossible d'optimiser les machines sans avoir recours à des modèles d’épandage, créés sous de vraies conditions. Ainsi le banc d'essai conventionnel était insatisfaisant pour les futures conditions d’utilisation.

Un principe révolutionnaire de banc d'essai

Les épandeurs d'engrais distribuent l'engrais par l'intermédiaire de deux disques en rotation, éjectant hors de la machine l'engrais vers l'arrière et en longueur. La distribution au-dessus du sol correspond à une couche circulaire de densité variable. La station de commande, pour laquelle le Cemagref a déposé un brevet, fonctionne sur la base d’une mesure radiale des quantités distribuées :

Pendant un essai d’épandage, la machine est placée de manière à tourner sur elle-même. Pour chaque secteur angulaire, la couche distribuée est déterminée en remplissant des bacs disposés radialement autour du centre de rotation. Le résultat est représentatif de la distribution réelle de l'engrais sur le sol. Il y a plusieurs phases dans le processus des données en premier l’épandage est caractérisé et ensuite un modèle d’épandage est créé au-dessus du sol.
Les universitaires et les ingénieurs peuvent alors travailler avec des résultats de mesure objectifs de mesure et ne dépendent plus d’interprétations audacieuses. Cette innovation technique a également un avantage pratique : avec 40 m x 1 m, l'emplacement où le banc d'essai est installé est 15 fois plus petit, ce qui le rend bien plus économique.

80 capteurs de pesage avec une gamme de mesure jusqu'à 1 kg pèsent les quantités d'engrais reçues dans les 80 bacs. Tous les capteurs de pesage sont interrogés sans interruption et synchroniquement à l'aide d’un MGCplus à une fréquence jusqu’à 2400 Hz. La résolution obtenue de 0.02 g permet de mesurer l'accumulation de masse du grain dans chaque bac. La mesure simultanée de l'angle relatif de l'épandeur d'engrais par centrifuge par rapport à la série de bacs permet de dériver la densité moyenne d'engrais dans chacun position physique de la couche.

Le diagramme fait de la couche répartir sur 220° prend une à trois minutes, selon l'exactitude de mesure exigée. Trois capteurs de pesage RTN de 2.2 t permettent la mesure simultanée constituée du support rotatif complexe, de l’épandeur d'engrais et de l'engrais. La perte de poids est mesurée sans interruption avec une résolution de 20 g. Cela permet d’enregistrer l’écoulement à la sortie de l'épandeur d'engrais.

Acquisition facile des données avec MGCplus et catman®

Tous les capteurs de pesage utilisés sont étalonnés ou simplement examinés, il n’est pas besoin de faire des ajustements sur le banc d'essai lui-même. Puisqu'il y a une liaison directe au système d'amplificateur MGCplus et qu’une fenêtre d’étalonnage très utile est disponible dans le logiciel catman®, les amplifications et les offsets sont simplement ajustés.

Les enregistrements des capteurs de pesage utilisés garantissent que les ordres peuvent être retracés. Une série d’indicateurs dans catman® permet aux données de mesure de tous les capteurs de pesage d'être surveillées en temps réel. Le programme supporte le lien à d'autres programmes (base de données, logiciel de process) et aucune intervention n’est exigée de la part de l’utilisateur.

Grâce à cette technologie, un nouvel essai complet (paramétrage, essai, sauvegarde et traitement des données) peut tourner toutes les cinq minutes.

Too much fertilizer? A globally unique test bench for investigation and analysis

Cemagref, the French Institute for Agricultural and Environmental Engineering Research is a specialist in spreading fertilizer at one of its nine sites in Montoldre. The equipment to chart the spread of the fertilizer as it is ejected by centrifugal spreaders of mineral fertilizer, is globally unique.

Investigating fertilizer spreading: the limits of the current system of evaluation

Up until 2006, the amount of fertilizer that was spread was expressed as the transverse distribution to the axis of progression of the machine in a complete pass. As an already integrated outcome was provided, extensive analyses were required to optimize the spread of the fertilizer and thus minimize environmental pollution.

But increasing the power of the fertilizer spreader produced so many set points that it became virtually impossible to optimize the machines without having recourse to models of the spread, created under real conditions. So the conventional test bench was inadequate for future requirements.

A revolutionary test bench principle

Fertilizer spreaders distribute fertilizer via two spinning disks, ejecting the fertilizer backwards and sideways out of the machine. The distribution over the soil corresponds to a circular layer of varying density. The control station, for
which Cemagref has applied for a patent, works on the basis of radial measurement of the distributed quantities:

During a spreading test, the machine is set to rotate around itself. The distributed layer is charted for each angular sector by receiving containers arranged radially around the center of rotation. The result is the actual distribution of the fertilizer on the soil. There are several data processing phases as first, the spread is characterized and then a model of the distribution over the soil is created.

Academics and engineers can then work with objective measurement results and are no longer dependent on bold interpretations. This technical innovation also has a practical advantage: at 40 m x 1 m, the place where the test bench is installed is 15 times smaller, which makes it far more economical.

80 load cells with a measuring range of up to 1 kg weigh the quantities of fertilizer received by the 80 containers. All the load cells are continuously and synchronously interrogated with the aid of MGCplus at a frequency of up
to 2400 Hz. The obtained resolution of 0.02 g allows the mass accumulation in each container to be measured by the grain. The simultaneous measurement of the relative angle of the centrifugal fertilizer spreader in relation to the series of containers allows the average fertilizer density to be derived in each physical
position of the layer.

The chart made of the layer spread over 220° takes one to three minutes, depending on the measurement accuracy required. Three RTN load cells with a measuring range of up to 2.2 t allow simultaneous measurement of the complex made up of revolving support, fertilizer spreader and fertilizer. The loss in weight is measured continuously at a resolution of 20 g. This allows the flow to be recorded at the outlet of the fertilizer spreader.

Easy data acquisition with MGCplus and catman®

All the load cells used are calibrated or simply tested remotely, without the need for adjustments to be made on the test bench itself. Because there is a direct connection to the MGCplus amplifier system and a useful calibration window in the catman® software, amplifications and offsets are simply adjusted.

The recordings of the load cells used guarantee that sequences can be retraced. A series of catman® display windows allow the measurement data of all the load cells to be monitored in real time. The program supports links to other programs (database, processing software) and no intervention is required from the user.

Thanks to this technology, a new and full test (parameterization, test, saving and processing the data) can be run every five minutes.

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