17 Septembre 2017  |  Sensorique
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Un nouveau capteur déguisé en fruit

Pendant leur long trajet de la plantation de fruits au rayon du magasin, ils peuvent vite pourrir car le refroidissement n’est pas toujours garanti dans les conteneurs et les méthodes actuelles sont incapables de le mesurer de manière satisfaisante. Un capteur développé par l’Empa promet d’y remédier. Il ressemble à un fruit et se comporte comme tel.

Jusqu’à ce que les mangues, les bananes ou les oranges parviennent dans nos assiettes, elles ont souvent parcouru un long trajet. On les a cueillies, emballées, refroidies, placées dans des conteneurs de refroidissement, expédiées par bateau, entreposées et finalement disposées dans les rayons des magasins. Ces marchandises n’arrivent pas toutes à destination en bon état. Bien que les fruits soient régulièrement contrôlés, certains d’entre eux sont endommagés ou pourrissent durant leur voyage.
 
Le capteur de fruits de l’Empa. Ici dans la variante de pomme Braeburn.
 
 
Mesurer la température là où il faut
Le contrôle de qualité pourrait, en effet, être nettement amélioré. Les capteurs actuels mesurent la température de l’air dans le conteneur de fret, alors que la température pertinente pour la qualité du fruit est celle de son noyau. Jusqu’à présent, on pouvait uniquement la mesurer de manière «invasive», c’est-à-dire en enfonçant une sonde dans le fruit. Mais ce procédé peut s’avérer délicat.
Pour effectuer la mesure, l’expert se sert le plus souvent d’un fruit provenant d’un carton de la première rangée de palettes du camion, ce qui fausse le résultat. Les fruits entreposés près des parois du conteneur sont, en effet, mieux refroidis que ceux stockés à l’intérieur. Ainsi, il arrive parfois que l’on doive détruire tout le contenu d’un conteneur parce que les températures à l’intérieur de celui-ci ne correspondaient pas aux directives en vigueur.
Les Etats-Unis et la Chine, notamment, se montrent très stricts lors de l’importation de fruits et légumes. Si le chargement n’a pas été entreposé pendant trois semaines à une température minimale bien précise, il est interdit à la vente dans le pays. Le refroidissement ne sert donc pas uniquement à préserver la fraîcheur et la qualité, il permet également d’éradiquer les larves – notamment de mites – qui pourraient être présentes dans les fruits. Il est donc indispensable de pouvoir prouver que le refroidissement a effectivement atteint tous les fruits du chargement pendant la durée requise.
 
Le capteur de fruits simulant une mangue emballée et expédiée avec les autres fruits.
 
 
Comment améliorer le contrôle de qualité
Des chercheurs de l’Empa viennent de mettre au point un nouveau capteur particulièrement original, qui permet de mesurer au bon endroit la température des fruits dans les conteneurs. En prenant la forme et la taille du fruit, il simule son aspect et peut être emballé parmi les autres fruits pour l’expédition. Une fois le capteur arrivé à destination, ses données peuvent être analysées relativement facilement et rapidement. Les chercheurs espèrent pouvoir en tirer des conclusions sur l’évolution de la température pendant le transport.
Dans l’hypothèse où un chargement ne devait pas correspondre aux exigences de qualité, le capteur pourrait déterminer à quel niveau de la chaîne de stockage et de transport une erreur a été commise. Ceci représente une information importante, notamment pour des questions d’assurance.
Les premiers résultats sont prometteurs: «Nous avons mis les capteurs à l’épreuve dans la chambre froide de l’Empa et tous les tests ont été réussis», explique le responsable du projet, Thijs Defraeye, de la division «Multiscale Studies in Building Physics». Des tests sur le terrain ont lieu actuellement chez Agroscope à Wädenswil.
Le projet est soutenu par la Commission pour la technologie et l’innovation (CTI).
 
Jusqu’ici, les fruits étaient entaillés et un capteur placé à l’intérieur. Cette méthode faussait les résultats, puisqu’il fallait endommager le fruit.
 
 
Comment reproduire fidèlement le fruit
Un même capteur ne fonctionne pas pour tous les fruits, comme l’explique Thijs Defraeye. «Nous développons un capteur pour chaque fruit, y compris pour les variétés.» Il existe ainsi actuellement des capteurs différents pour les variétés de pommes Braeburn et Jonagold, la mangue Kent, les oranges, ainsi que la banane Cavendish classique.
Afin de pouvoir reproduire les propriétés des différentes sortes de fruits, on les radiographie et un algorithme informatique en déduit la forme et la composition moyenne. À partir de la littérature ou sur la base de leurs propres mesures, les chercheurs déterminent ensuite la composition exacte de la pulpe (le plus souvent une combinaison d’eau, d’air et de sucre) et la reproduisent fidèlement en laboratoire – non pas avec les ingrédients originaux, mais avec un mélange d’eau, de glucides et de polystyrène.
Ce mélange est ensuite versé dans le moule en forme de fruit du capteur. Ces moules sont produits à l’aide d’une imprimante 3D. À l’intérieur de ce fruit artificiel, les chercheurs placent ensuite le capteur à proprement parler, qui enregistre les données – notamment la température du noyau du fruit.
Par comparaison, les instruments de mesure actuels ne livrent que la température de l’air, ce qui est insuffisant, puisque le fruit est souvent plus chaud à l’intérieur. «Bien que de tels simulateurs existent déjà dans le cadre de la recherche, ils ne sont pas encore assez précis», explique Thijs Defraeye. Des sphères remplies d’eau contenant un capteur auraient notamment déjà été utilisées. «Nous avons effectué des tests comparatifs», explique le chercheur. «Notre mélange fournit des données nettement plus précises et simule le comportement d’un vrai fruit à différentes températures, de manière beaucoup plus fiable.»
 
Le schéma du capteur.
 
 
Les premiers tests sur le terrain
Les premiers tests de capteurs sur le terrain sont actuellement en cours et les chercheurs tentent à présent de trouver d’éventuels partenaires industriels en vue de produire ces «espions de fruits». L’investissement devrait en valoir la peine: selon les estimations, un tel capteur coûterait moins de 50 CHF. Les données ne doivent être analysées que lorsqu’un problème survient avec la marchandise livrée. Cela permettrait également de déterminer où l’erreur s’est produite.
L’idéal serait évidemment de pouvoir à l’avenir consulter les données du conteneur en direct et en temps réel, afin de pouvoir remédier à temps à un éventuel problème en cas de résultats alarmants – et de sauver ainsi la cargaison de fruits. Dans ce cas, une connexion WIFI ou Bluetooth serait toutefois nécessaire. «Notre capteur de fruits en est actuellement incapable et cela augmenterait évidemment le prix du produit», ajoute Thijs Defraeye. Le bénéfice pour les entreprises serait toutefois évident, puisque les capteurs de fruits leur permettraient de livrer davantage de marchandises d’une parfaite qualité.
 
Thijs Defraeye
Laboratory for Multiscale Studies in Building Physics
Empa Dübendorf
Tél.: 058 765 47 90
thijs.defraeye@empa.ch


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