Série ExactRate : La Pompe

Cette série a pour but de vous transmettre des connaissances relatives aux caractéristiques et au fonctionnement du système d’application d’engrais liquide ExactRate que John Deere offre sur les planteurs 1775NT, 1795 et certains modèles DB pour la saison 2021. Ce système est conçu pour permettre l’application d’engrais liquide directement dans le sillon de semence, ou bien à côté du sillon à l’aide d’un disque ouvreur monté sur le châssis. Les doses peuvent varier de 2 à 10 gal/ac pour des vitesses de 3 à 13 mph pour l’application dans le sillon, et de 5 à 30 gal/ac pour des vitesses de 3 à 10 mph pour l’application dans un disque.

La Pompe

(réf : image 1 et 2) Le système d’application d’engrais liquide ExactRate de John Deere utilise une pompe centrifuge multi-stages (7 stages en tout) semblable aux pompes submersibles utilisées dans les puits artésiens. Beaucoup se demandent pourquoi il y a un long collecteur en acier inox à ce qu’on croit être l’entrée de la pompe. Et bien en réalité ce long collecteur est la pompe elle-même. C’est à l’intérieur de ce long tube que sont placés les 7 turbines et les 7 stators qui constituent l’ensemble de la pompe. Aussi, contrairement à ce qu’on pourrait croire, le liquide sort par l’extrémité arrière du tube, et la succion se fait par la connexion au-dessus de la pompe. C’est vraiment l’envers de l’image classique d’une pompe centrifuge.

Le concept multi-stages, en plus de permettre des pressions de sortie plus élevées, procure une capacité de succion plus grande que les pompes centrifuges traditionnelles. En fait, la pompe multi-stages du ExactRate permet de tirer l’engrais liquide depuis des «saddle tank» montées sur le tracteur, ou bien même depuis un «cart» trainé en arrière du planteur.

La partie noire qui a le plus gros diamètre à l’avant de la pompe renferme une cavité remplie de glycol dans laquelle baigne le joint d’étanchéité de l’arbre. Principe connu sous le terme «Wet Seal Cavity» dans l’industrie des pompes. Cette caractéristique permet à la pompe de fonctionner sans engrais liquide pendant très longtemps sans risque de causer de dommage. À preuve, le contrôleur est programmé pour tolérer jusqu’à 30 minutes de fonctionnement à vide avant d’arrêter automatiquement la pompe.

La pompe est entrainée par un moteur hydraulique qui reçoit son huile à travers une valve à contrôle PWM. Cette dernière contrôle le débit hydraulique qui va vers le moteur et sa vitesse de rotation par le fait même.

Note 1: (réf : Image 3) Le contrôle PWM (Pulse Width Modulation) consiste à activer et désactiver un solénoïde plusieurs fois par seconde (jusqu’à 122 fois dans certains systèmes). Ce qui varie pour changer le débit c’est la durée pendant laquelle le solénoïde et activé par rapport à la durée que ce dernier est désactivé. Ainsi, si on prend l’exemple de 122 impulsions par seconde, pour chacune de ces impulsions de 0.008 seconde, le temps d’activation peut varier de 0% à 100% de la durée de l’impulsion. Ces variations de durée d’activation ont comme répercussion de modifier physiquement la position (donc l’ouverture) d’un tiroir «spool» de valve hydraulique.

Contrôler la vitesse d’une pompe à engrais liquide en PWM signifie que, au lieu d’utiliser une servo valve à ouverture variable classique pour contrôler le débit de l’engrais liquide, on ajuste plutôt la vitesse de la pompe selon le débit nécessaire pour atteindre la dose d’application cible. Ce principe, qui consiste à adapter la vitesse de la pompe aux besoins, est utilisé et a fait ses preuves depuis près de 20 ans dans les pulvérisateurs automoteurs de John Deere.

L’automation du contrôle de vitesse de la pompe, ou ce qu’on appelle la « boucle de contrôle » en termes électronique, en plus d’utiliser un capteur de pression d’engrais liquide et le débitmètre communs à ce type d’application, utilise également un capteur de vitesse monté sur l’arbre de la pompe ce qui permet au système d’atteindre les vitesses de pompe requises avant même la réaction des 2 autres capteurs. Le contrôleur du système ExactRate garde donc en mémoire une table de données qui indiquent la relation entre la vitesse de la pompe et la pression du liquide dans le système et s’en sert pour adapter rapidement la vitesse de la pompe lors des démarrages et des changements de débit requis par des changements de vitesse d’avancement ou de dose d’application.

Le fait d’utiliser une valve de contrôle PWM permet que l’alimentation hydraulique de la pompe soit branchée en «T» sur le circuit «PowerBeyond» existant du planteur. Ce circuit sert présentement à alimenter la génératrice électrique, le DownForce hydraulique des unités et le système de transfert de poids vers les ailes selon le modèle et l’équipement du planteur. Donc pas besoin d’une sortie hydraulique supplémentaire pour actionner la pompe.

Image 1 : La pompe

Image 2 : 7 turbines + 7 stators

Image 3 : Le principe PWM

A : Commande pwm pour plein débit

B : Valve ouverte à 100% de la durée de l’impulsion

C : Commande pwm nulle

D : Exemple de commande pwm pour faible débit

E : Valve ouverte à 36% de la durée de l’impulsion

F : Exemple de commande PWM pour débit moyen

G : Valve ouverte à 57% de la durée de l’impulsion