Brevet FR2767386A1 — publié le 19990219

La présente invention est relative à un dispositif permettant de réaliser des mesures sur des récoltes de matière végétale. L'invention trouve en particulier avantageusement application pour la réalisation de mesures sur des récoltes de fourrage. Des applications à des mesures sur d'autres types de matière végétale - notamment sur des récoltes de grains - peuvent également être envisagées. A ce jour, lorsque l'on souhaite avoir des informations quantitatives ou qualitatives sur une récolte de fourrage, il est possible de mettre en oeuvre trois types de mesure - des mesures du poids des remorques dans lesquelles le fourrage est collecté, - des mesures de pourcentage d'humidité réalisées sur des échantillons prélevés dans la récolte, - des mesures des surfaces récoltées. Toutefois, ces différentes mesures ne sont pas satisfaisantes. Elles sont souvent contraignantes à mettre en oeuvre et d'une précision peu fiable. Elles ne permettent aucunement de tenir compte des hétérogénéités de rendement que peuvent présenter les différentes parcelles récoltées. Notamment, les mesures de poids sont généralement réalisées soit au moyen de ponts de pesage sur lesquels on fait passer les remorques de collecte de fourrage, soit, de façon plus répandue, au moyen de bascules de pesage portables - appelées pesons - que l'on place sous les roues des remorques, soit encore au moyen de remorques auto-peseuses. Mais on constate dans la pratique une très grande variabilité des mesures réalisées. En particulier, des mesures réalisées au moyen de pesons nécessitent que l'on puisse positionner ceux-ci avec une grande précision par rapport aux roues de la remorque. Elles nécessitent également que les surfaces sur lesquelles on fait porter lesdits pesons soient parfaitement planes, ce qui est rarement le cas. L'utilisation de remorques de pesage pose quant à elle un problème de coût. Généralement, on ne dispose que d'une remorque de pesage par récolte, ce qui oblige à utiliser d'autres bennes pour collecter le fourrage et impose des opérations de transvasement entre lesdites bennes et la remorque de pesage. Par ailleurs, quelque soit la technique de pesage que l'on utilise, il est rare que l'on réalise une pesée sur l'ensemble de la récolte. On se contente généralement de mesures sur le contenu de quelques remorques, ce qui ne permet aucunement de tenir compte de l'hétérogénéité de rendement des différentes parcelles récoltées. Il en est de même pour les mesures d'humidité, puisque celles-ci ne sont généralement faites que sur un petit nombre d'échantillons de fourrage. En outre, de nombreux biais peuvent fausser de façon importante ces mesures d'humidité. Ces biais peuvent par exemple être introduits par les conditions de prélèvement des échantillons. Notamment, la partie supérieure d'un tas de fourrage peut être plus desséchée que leur coeur de celui-ci, de sorte qu'un échantillon prélevé sur ladite partie supérieure du contenu d'une remorque ne sera pas forcément représentatif de la parcelle récoltée. Des biais peuvent également être introduits par les conditions de transport des échantillons prélevés : une congélation ou un stockage dans une voiture peuvent modifier de façon substantielle leur niveau d'humidité. Et il s'avère que les protocoles expérimentaux qui normalement devraient permettre d'éviter ces différents biais sont rarement respectés. Les mesures de surface permettent également une évaluation du rendement de parcelles de récolte. Elles sont généralement réalisées à l'aide de moyens télémétriques ou de "topofils", mais sont d'une précision très peu fiable. Le but de l'invention est donc de proposer un dispositif de mesure d'une grande simplicité d'utilisation et d'un coût faible qui permette de connaître avec une plus grande précision les quantités de fourrage récoltées, ainsi que de suivre tout au long de la récolte le taux d'humidité du fourrage. A cet effet, l'invention propose un dispositif pour la mise en oeuvre de mesures sur des récoltes de matière végétale, caractérisé en ce qu'il comporte - un jeu de capteurs comprenant un anémomètre, un capteur capacitif et un capteur à jauge de contrainte, - des moyens pour fixer ce jeu de capteurs à l'intérieur d'une tuyère d'éjection de la matière récoltée que présente une machine de récolte, - une unité de traitement a laquelle les mesures des capteurs sont transmises, qui calcule en fonction de ces mesures le pourcentage en eau de la matière d'ensilage et/ou son débit massique ou volumique. Comme on l'aura compris, un tel dispositif présente l'avantage de permettre de suivre l'évolution de la qualité et de la quantité d'une récolte et en particulier de disposer d'informations tenant compte de l'hétérogénéité des parcelles d'une récolte. Ce dispositif est avantageusement complété par les différentes caractéristiques suivantes prises seules ou selon toutes leurs combinaisons techniquement possibles : - l'unité de traitement calcule en temps réel le pourcentage en eau de la matiere d'ensilage et/ou son débit massique ou volumique, enregistre en continu ces informations et les transmet à des moyens d'affichage - l'unité de traitement calcule le débit massique en fonction de la force et de la vitesse mesurées par la jauge de contrainte et l'anémomètre ; - l'unité de traitement calcule le pourcentage en eau de la matière d'ensilage en fonction de la force, de la vitesse et de la capacité mesurées par la jauge de contrainte, l'anémomètre et le capteur capacitif - les capteurs sont portés par une plaque destinée à être rapportée sur une portion de tuyère de section droite en U par des moyens de fixation qui comprennent des moyens formant bride - les moyens qui portent les capteurs portent également un circuit intermédiaire auquel les capteurs sont reliés, des moyens de transmission permettant audit circuit intermédiaire de transmettre à l'unité de traitement les mesures qu'il reçoit des capteurs - lesdits moyens de transmission sont de type radio-électriques - l'anémomètre comporte deux capteurs de température, ainsi que des moyens pour chauffer l'un de ces deux capteurs, ledit anémomètre mesurant la différence de température entre ce capteur et l'autre desdits capteurs qui est à la température ambiante du flux de matière d'ensilage - le capteur capacitif est défini par le fond de la tuyère et une électrode disposée dans le fond d'une garde de section en U - le corps d'épreuve du capteur à jauge de contrainte comporte au moins une partie qui s'étend de façon inclinée par rapport au flux de matière d'ensilage à l'intérieur de la tuyère, ainsi qu'une partie qui est fixée par rapport à la tuyère, cette deuxième partie étant de forme plate et présentant deux évidements irculaires juxtaposés dans sa longueur et reliés par une fente, les fils résistifs du capteur à jauge de contrainte étant collés sur cette deuxième partie - l'unité de traitement met en oeuvre un calcul par réseau de neurones L'invention concerne également une ensileuse caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif du type précité. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui suit qui est purement illustrative et non limitative et qui doit être lue en regard des dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est une représentation schématique en coupe longitudinale d'une tuyère d'ensileuse sur laquelle est montée un dispositif de mesure conforme à l'invention - la figure 2 est une vue en coupe transversale selon la ligne II-II de la figure 1 - la figure 3 est une représentation synoptique du dispositif de mesure monté sur la tuyère représentée sur les figures 1 et 2 - la figure 4 est une représentation schématique illustrant la disposition dans la tuyère de la jauge de contrainte du dispositif de mesure de la figure 3 - la figure 5 est une représentation synoptique illustrant le traitement que met en oeuvre le calculateur du dispositif de la figure 3. Sur les figures 1 et 2 on a représenté une tuyère d'ensileuse 1 qui s'étend de façon incurvée à partir d'un bloc hacheur et qui, sur au moins une partie de sa longueur, est définie par une tôle de section droite en U. Un ensemble 2 portant plusieurs capteurs est monté sur cette partie. Cet ensemble 2 comporte une plaque 3 qui porte un anémomètre 4, un capteur capacitif 5, ainsi qu'un capteur à jauge extensomètrique 6 (désigné par la suite par jauge de contrainte). Cette plaque 3 est fixée sur la tuyère 1 de façon à être en appui sur les tranches des deux bords latéraux de ladite tuyère 1. Les moyens qui permettent de maintenir ladite plaque 3 contre ladite tuyère 1 sont des brides réglables constituées de deux poutres 7 qui s'étendent transversalement sur la face extérieure du fond de la tuyère 1, ainsi que d'un jeu de quatre tiges filetées 8 qui s'étendent le long des bords latéraux de la tuyère 1 et traversent ladite plaque 3 et lesdites poutres 7, lesdites tiges 8 coopérant avec un jeu de boulons 9 pour serrer lesdites poutres 7 et la plaque 3 contre la tuyère 1. Comme on l'aura compris, de tels moyens de fixation permettent de monter l'ensemble 2 sur tout type de tuyère d'ensileuse. Le capteur capacitif 4, l'anémomètre 5 et la jauge de contrainte 6 sont disposés sur ladite plaque 3 de façon à réaliser des mesures sur le flux 10 de matière d'ensilage qui circule à l'intérieur du volume défini par la tuyère 1 et ladite plaque 3. Une carte électronique 11 reliée aux différents capteurs 4 à 6 est portée par la plaque 3 à l'extérieur de la tuyère 1. Un capot 12, fixé sur la plaque 3, permet de protéger la carte électronique 11. Ainsi que l'illustre plus particulièrement la figure 3, la carte électronique 11 comporte un microcontrôleur 16 dont quatre entrées sont reliées aux capteurs 4 à 6 par l'intermédiaire de moyens analogiques 17 et de convertisseurs analogique/numérique 18. Le microcontrôleur 16 reçoit également, par exemple d'un capteur radar 19 qui observe l'environnement dans lequel se déplace le tracteur sur lequel est monté l'ensileuse, une information sur la vitesse réelle par rapport au sol dudit tracteur. En outre, ledit microcontrôleur 16 est alimenté par une batterie B de 12 Volts qui est indépendante de la source d'énergie de l'ensileuse et qui présente une autonomie de 50 heures. Le microcontrôleur 16 transmet les différentes informations qu'il reçoit à un calculateur C disposé par exemple à l'intérieur du tracteur qui porte l'ensileuse ou sur un autre véhicule situé dans le voisinage dudit tracteur. Cette transmission est avantageusement de type hertzienne. A cet effet, la sortie du microcontrôleur 16 et l'entrée du calculateur C sont chacune reliées à une interface 20 d'émission/réception d'ondes radioélectriques. Ces interfaces 20 sont constituées par un émetteur et un récepteur UHF 400 MHz sur lesquels le microcontrôleur 16 envoie des messages numériques d'une dizaine d'octets toutes les 1 à 2 secondes. L'antenne, référencée par 13, qui permet l'émission des signaux en sortie de l'interface 20 de modulation reliée au microcontrôleur 16 est portée par le capot 12 (figures 1 et 2). L'anémomètre 4 est constitué de deux capteurs de température, dont un est chauffé par effet joule, l'autre mesurant la température ambiante du flux d'air qui véhicule la matière d'ensilage. Ces deux capteurs de température 4 sont par exemple des sondes platine de type PT 100 présentant une résistance de 100 Ohms à 0 C et un coefficient de variation en fonction de la température de 0,385 Ohm/ C. La différence de température AT mesurée par les deux capteurs est telle que AT = K.V où V est la vitesse moyenne d'écoulement des particules dans la tuyère 1 et où K est une constante. Par conséquent, la température mesurée par les deux capteurs permet au calculateur C de déterminer la vitesse d'écoulement de la matière d'ensilage. On notera que le courant d'alimentation de la résistance qui chauffe le premier capteur par effet joule est constant et est tel qu'en l'absence de flux dans la tuyère 1, la température de ce premier capteur est de 40"C au dessus de la température ambiante. Le capteur capacitif 5 comporte une électrode 25 qui est disposée dans le fond d'une garde 26 de section en U qui est ouverte vers le fond de la tuyère 1. L'électrode 25 et la garde 26 en U sont tous deux alimentés au même potentiel par le circuit 11, de sorte que ladite électrode 25 définit avec le fond de la tuyère 1 - lequel est à la masse - un condensateur sous tension, tandis que la garde en U constitue un blindage qui protège l'électrode 25 des perturbations extérieures. On démontre que si Sec est la section des électrodes, C la capacité du condensateur défini par ces deux électrodes et le flux d'écoulement de matière, C0 la capacité de ce condensateur en l'absence d'écoulement de matière, le débit U/s volumique de matière vérifie U/s = Scc * V(l-CO/C) Ainsi, les mesures de température et de capacité permettent d'avoir accès à la valeur du débit volumique instantané. Le corps d'épreuve de la jauge de contrainte 6 a été représenté schématiquement sur la figure 4, sur laquelle il est référencé par 14 dans son ensemble. I1 est constitué de deux poutres 14b qui s'étendent à l'intérieur de la tuyère 1 et d'une poutre 14a qui s'étend à l'extérieur de celle-ci. La poutre 14a porte les fils résistants. Elle est fixée à la plaque 3 par son extrémité opposée à la poutre 14b (point de fixation 23). Cette poutre 14a a une forme plate et présente deux évidements circulaires 21 juxtaposés dans sa longueur et reliés par une fente 22. Les deux poutres 14b s'étendent quant à elle à l'intérieur de la tuyère 1 en étant, sur au moins une majeure partie de leur longueur, inclinées par rapport à la poutre 14a dans le sens de circulation du flux de matière d'ensilage. Avec une telle structure de jauge de contrainte, le point d'impact du flux de matière d'ensilage sur le corps d'épreuve 14 n'a aucune incidence sur la tension en sortie de ladite jauge. On démontre que la force F mesurée par la jauge de contrainte 6 vérifie F = So * M/s * V où So est la surface de la ou des poutres 14b placées dans le trajet de la matière et M/s est le débit massique de matière d'ensilage et que F(mesuré) M/s = k So*#T(mesuré) où k est une constante Par ailleurs, on démontre également que la densité M/s de la matière d'ensilage d=U/s (ctest à dire le pourcentage en eau de la matière) vérifie k * F(mesuré) * C(mesuré) Scc *#T C(mesuré) - Co Le calculateur C met en oeuvre en temps réel, ainsi que l'illustre la figure 5, un calcul du débit massique M/S en fonction des valeurs de force F et de température T qu'il reçoit des capteurs 4 et 6, ainsi qu'un calcul de la teneur en eau en fonction des valeurs de force F, de température T et de capacité C relevées par les capteurs 4 à 6. Ce calcul nécessite un étalonnage préalable et intègre avantageusement des facteurs correctifs. On utilise à cet effet par exemple un réseau de neurones avec une phase d'apprentissage à rétropagation de gradient dont les paramètres d'entrée sont les mesures des capteurs 4 à 6 et les paramètres de sortie le débit massique et la teneur en eau. Ce calcul en temps réel est immédiatement affiché sur l'écran 24 que présente le calculateur C et enregistré sur disque dur. Le dispositif qui vient d'être décrit est avantageusement utilisé pour réaliser des mesures de grandes précisions dans le cadre d'expérimentations sur des nouvelles variétés de fourrage. I1 est également particulièrement avantageux pour le suivi en temps réel du rendement de leur récolte de fourrage par des agriculteurs. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour la mise en oeuvre de mesures sur des récoltes de matière végétale, caractérisé en ce qu'il comporte - un jeu de capteurs comprenant un anémomètre (4), un capteur capacitif (5) et un capteur à jauge de contrainte (6), - des moyens pour fixer ce jeu de capteurs à l'intérieur d'une tuyère d'éjection de la matière récoltée que présente une machine de récolte, - une unité de traitement (C) à laquelle les mesures des capteurs sont transmises, qui calcule en fonction de ces mesures le pourcentage en eau de la matière d'ensilage et/ou son débit massique ou volumique. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité de traitement (C) calcule en temps réel le pourcentage en eau de la matière d'ensilage et/ou son débit massique ou volumique, enregistre en continu ces informations et les transmet à des moyens d'affichage. 3. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'unité de traitement (C) calcule le débit massique en fonction de la force et de la vitesse mesurées par la jauge de contrainte et l'anémomètre (4). 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'unité de traitement (C) calcule le pourcentage en eau de la matière d'ensilage en fonction de la force, de la vitesse et de la capacité mesurées par la jauge de contrainte, l'anémomètre (4) et le capteur capacitif (5). 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les capteurs (4, 5, 6) sont portés par une plaque (3) destinée à être rapportée sur une portion de tuyère (1) de section droite en U par des moyens de fixation qui comprennent des moyens formant bride (7, 8, 9). 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens (3) qui portent les capteurs portent également un circuit intermédiaire (11) auquel les capteurs sont reliés, des moyens de transmission (20, 13) permettant audit circuit intermédiaire (11) de transmettre à l'unité de traitement (C) les mesures qu'il reçoit des capteurs (4, 5, 6). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits moyens de transmission (20, 13) sont de type radio-électriques. 8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'anémomètre (4) comporte deux capteurs de température, ainsi que des moyens pour chauffer l'un de ces deux capteurs, ledit anémomètre mesurant la différence de température entre ledit capteur qui est chauffé et l'autre desdits capteurs qui est à la température ambiante du flux de matière d'ensilage. 9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le capteur capacitif (5) est défini par le fond de la tuyère et une électrode disposée dans le fond d'une garde de section en U. 10. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps d'épreuve (14) du capteur (6) à jauge de contrainte comporte au moins une partie (14b) qui s'étend de façon inclinée par rapport au flux de matière végétale (10) à l'intérieur de la tuyère (1), ainsi qu'une partie (14a) qui est fixée par rapport à la tuyère (1), cette deuxième partie (14a) étant de forme plate et présentant deux évidements circulaires juxtaposés (21) dans sa longueur et reliés par une fente (22), les fils résistifs du capteur à jauge de contrainte étant collés sur cette deuxième partie. 11. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'unité de traitement (C) met en oeuvre un calcul par réseau de neurones. 12. Dispositif pour la mise en oeuvre de mesures sur des récoltes de fourrage, caractérisé en ce qu'il est constitué par un dispositif selon l'une des revendications précédentes. 13. Ensileuse comportant un bloc hacheur et une tuyère caractérisée en ce que ladite tuyère (1) porte un jeu de capteurs (4, 5, 6) d'un dispositif selon la revendication 12. 14. Dispositif pour la mise en oeuvre de mesures sur des récoltes de grains, caractérisé en ce qu'il est constitué par un dispositif selon l'une des revendications 1 à 11.