Exercice

Il est possible de consommer des tomates cultivées en France toute l’année, alors que ces fruits exigent normalement des conditions réunies seulement en été. Pour cela, la culture de ces tomates est réalisée dans des serres chauffées automatisées. Dans ce sujet, on se propose d’étudier les conditions optimales de développement des tomates et les dispositifs technologiques mis en œuvre pour les assurer.

Dans une serre, de nombreux dispositifs technologiques assurent la gestion des conditions de développement des plants de tomate. Dans cette partie, nous nous concentrons uniquement sur la gestion du taux de dioxyde de carbone (CO₂) par un système automatisé. Ce système mesure le taux de CO₂ et actionne un générateur de CO₂ en fonction des paramètres choisis par l’utilisateur du système.

Doc. 1Éléments du système automatisé

Automate programmable	L’automate programmable traite les tensions transmises par la sonde de CO2 et commande le relais actionnant le générateur de CO2.
Sonde de CO2	La sonde acquiert le taux de CO2 dans la serre et le transmet sous forme analogique (tension électrique) à la carte programmable. (Sortie : 1 V pour 1 % de CO2)
Générateur de CO2	Le générateur de CO2 fabrique de façon artificielle du CO2. Il est commandé par un relais relié à une sortie de l’automate programmable.

Doc. 2Plan de câblage du système automatisé

1 Préciser pour chaque élément du document 1 s’il s’agit d’un capteur, d’un actionneur ou d’une interface. Compléter ensuite la chaîne d’information ci-dessous :

2 En fonction des informations sur les éléments du système, réaliser sur le document 2 le câblage de la sonde de CO₂ et du relais de commande à l’automate programmable (utiliser la première entrée ou sortie disponible).

3 L’algorigramme enregistré dans l’automate programmable pour la gestion du taux de CO₂ est présenté ci-après. D’après cet algorigramme, que se passe-t-il lorsque le taux de CO₂ est inférieur à 0,05 % ? Quel est le seuil de CO₂ qui commande l’extinction du générateur ?

À partir de la présentation des éléments du système, calculer les tensions en sortie du capteur de CO₂ pour 0,15 % de CO₂, puis 0,05 % de CO₂.

Doc. 3Algorigramme

4 Le taux de CO₂ a été mesuré pendant 12 heures dans une serre équipée du système automatisé. Les résultats se trouvent dans le document 4.

Compléter les 4 pointillés sur le graphique en indiquant si le générateur est allumé ou éteint.

Valider ensuite le bon fonctionnement du système par un texte de quelques lignes.

Doc. 4Taux de CO₂ dans une serre