Série ExactRate : La Distribution

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 Distribution

À la sortie de la pompe multi-stages (blogue du 13 juillet 2020), le liquide passe au travers d’un filtre en ligne avant d’atteindre dans la valve d’isolation. Cette dernière sert à isoler la tuyauterie par rapport à la pompe quand le système est à l’arrêt. Entre autres, le contrôleur électronique ferme la valve s’isolation pour empêcher de vider accidentellement le réservoir au cas où une fuite était présente dans la tuyauterie pendant que le planteur est laissé sans surveillance. En plus, le fait de fermer cette valve, quand la pompe est à l’arrêt, maintient une certaine pression résiduelle dans la tuyauterie ce qui diminue grandement les risques d’ingestions d’air dans le système. Le liquide passe ensuite dans le débitmètre. Il s’agit d’un débitmètre Raven de type «turbine» qui est largement utilisé dans l’industrie de l’application de liquide. Le contrôleur Exactrate utilise le débitmètre pour : 1- valider que l’ouverture des porte-buses est correcte, 2- valider les ajustements de vitesse de la pompe, 3- pour les calculs de dose et la documentation. Le dernier capteur monté sur le collecteur est un capteur de pression qui sert au contrôle de la vitesse de la pompe, et à l’affichage de l’information. Lors de virages en bout de champ, la vitesse de la pompe est ajustée (ralentie) de façon à maintenir une pression minimum dans le système de distribution. Le fait de ralentir la pompe en bout de champ évite les chocs lors de la fermeture des porte-buses et élimine les situations de haute pression dans la tuyauterie qu’on retrouve habituellement avec les systèmes dont la vitesse de la pompe est fixe. L’opérateur choisit lui-même cette pression minimum selon les conditions d’opération. L’idée est de choisir une pression minimum qui est dans les environs de la pression de travail quand toutes les sections sont ouvertes afin de rendre la reprise d’application plus efficace.

Composants à la sortie de la pompe multi-stages

Le liquide est ensuite divisé en 2 circuits qui parcourent chacun des côtés du planteur. On se sert d’un concept très similaire aux rampes des pulvérisateurs automoteurs qui consiste à utiliser de la tuyauterie en acier inoxydable, et des extracteurs d’air aux extrémités, pour distribuer le liquide sur toute la largeur du planteur. C’est sur ces tuyaux en inox qu’on retrouve la portion la plus intéressante du système de distribution.

Porte-buse monté sur tuyauterie en inox

Extracteur d’air monté à l’extrémité du circuit

À cause de l’origine de cette portion qui provient du système ExactApply des pulvérisateurs, je vais, comme John Deere le fait dans la littérature, continuer à donner le nom de porte-buse à chacun des modules de distribution qu’ont retrouvent sur la tuyauterie à tous les 2 rangs sur le planteur. Chaque porte-buse comprend un contrôleur électronique intégré au boitier, 2 solénoïdes activés par une commande PWM (expliqué dans le blogue du 13 juillet 2020), 1 lumière DEL sous le porte-buse, et 2 capteurs de pression.

Différence entre les porte-buses ExactRate et ExactApply

Les solénoïdes sont les mêmes que ceux des pulvérisateurs. En pulvérisation, les 2 solénoïdes sont utilisés pour gérer le débit, la pression et le contrôle de section par chacun des carrousels des porte-buses (2 solénoïdes à chaque 20po. de largeur dans une installation typique) alors que, sur le système ExactRate, on utilise 1 porte-buse à chaque 2 rangs du planteur (1 solénoïde par rang). Chaque solénoïde comprend un plongeur, un ressort de rappel et un siège de valve. Quand le plongeur est appuyé sur le siège de valve le liquide est bloqué et quand la bobine du solénoïde déplace le plongeur contre la force du ressort le liquide peut s’écouler à travers le siège de valve. La fréquence PWM (le nombre de fois que le plongeur du solénoïde ouvre et ferme en 1 seconde) est de 15Hz. La durée de l’impulsion (temps d’ouverture) varie au besoin pour changer le débit vers le rang correspondant comme lorsque le planteur tourne en plantant et que le contrôleur diminue la commande PWM des rangs intérieurs au virage et qu’il l’augmente pour les rangs extérieurs afin de compenser pour la différence de vitesse des extrémités du planteur. Les variations de commandes PWM servent aussi à modifier la dose d’application soit à cause d’une prescription à taux variable ou bien suite à un changement manuel par l’opérateur.  On peut donc comparer la variation de commande PWM à un orifice qui aurait une plage d’ouverture variable et qui permet d’appliquer à des doses et des vitesses d’opération très variées sans avoir à changer d’orifice comme c’est le cas avec un système d’application traditionnel. Les solénoïdes sont également utilisés pour le contrôle des sections, ce qui fait que le système ExactRate gère autant de section que le nombre de rang du planteur.

Détail du solénoïde : Bobine, guide, ressort de rappel, plongeur, siège de valve

La lumière DEL, sous le porte-buse, est la même que celle des pulvérisateurs sauf que son utilisation est différente. En pulvérisation, les DEL servent : 1- pour confirmer visuellement la qualité d’application du produit par les buses, 2- comme éclairage de service, 3- à des fins de diagnostic pour identifier rapidement les buses en problème. Alors que sur un planteur les DEL sont utilisées seulement comme éclairage de service et pour le diagnostic.

Mis à part le fait qu’il n’y a pas de buse sous le porte-buse, la seule autre différence entre la version ExacteRate et  ExactApply est la présence de 2 capteurs de pression sur les ports de sortie du porte-buse s’il est utilisé sur un planteur. Ces 2 capteurs servent à surveiller et comparer les débits d’un rang à l’autre. En d’autres mots, ils sont utilisés pour remplacer les témoins à billes qu’on retrouve sur la plupart des installations d’application d’engrais liquide. Chaque capteur mesure la pression du liquide entre le solénoïde et l’orifice de sortie du porte-buse. Un écart de pression dans cette portion du circuit est interprété comme une variation indésirée du débit vers le rang et le système va avertir l’opérateur de la situation qui peut être causée par une obstruction, un tuyau débranché, ou bien un bris de composant.

Selon la configuration choisie, le liquide poursuit son chemin vers les disques à engrais montés sur le châssis en avant des unités, ou bien vers les applicateurs sur le sillon juste en avant des roues de fermeture. Notez qu’il n’est pas nécessaire d’utiliser des soupapes anti-goute sur ce système, car cette fonction est assurée par le plongeur et le siège de valve dans chacun des porte-buses. La tuyauterie qui descend vers les disques ou les applicateurs sur le sillon s’en trouve ainsi simplifiée.

Application avec un disque à engrais monté sur le châssis

Application dans le sillon