Partie A - Questions A.1 à A.6 · Bac STI2D Ingénierie, Innovation et Développement Durable Métropole remplacement - SIN 2025

Partie B: comment garantir la transmission des informations et la sécurité du site ?

L'installation de la valorisation des boues possède des zones à risque étant donné la production, la circulation et le stockage de méthane, gaz extrêmement inflammable à l'air et explosif. L'instrumentation du digesteur et de l'ensemble des zones à risques nécessite un choix de technologie adapté permettant de limiter au maximum les risques.

Le choix du bus de terrain pour équiper l'ensemble de la station s'est porté sur un modèle PROFIBUS qui se décline en deux catégories: DP (Decentralized Peripherals) et PA (Automatisation de Process).

Le bus de terrain PROFIBUS-PA est compatible avec un emploi en AT mosphère EX plosible (dites « ATEX ») zones 0 et 1 (voir tableau ci-contre).

Signification · Gaz/vapeurs · Poussière

Danger certain · Zone 0 · Zone 20

Danger probable · Zone 1 · Zone 21

Danger peu probable · Zone 2 · Zone 22

Implantation des zones 0 ATEX (en gris foncé ci-dessous):

Au sein des zones à risque de l'unité de traitement des boues, on estime que le bus de terrain doit pouvoir couvrir une distance minimale de 200 m.

Partie A: comment maîtriser la température au sein du digesteur pour garantir son bon fonctionnement ?

La température au sein du digesteur est relevée à l'aide d'un capteur composé (voir le document-technique DTS1):

d'une sonde PT100;

d'un transmetteur permettant de communiquer l'information aux systèmes de supervision;

d'un afficheur permettant de visualiser sur place la température mesurée.

Question A.1

Sur le document-réponse DRS1:

Compléter les noms manquants des 3 blocs fonctionnels de la chaîne d'information de l'ensemble du système de mesure de la température du digesteur;

En vous aidant des exemples ci-dessous, indiquer la nature des informations demandées (flux F1 à F4, étiquettes grisées à l'extérieur du diagramme ibd du capteur de température digesteur).

Exemples: Grandeur physique / Courant analogique / Information numérique / Signal logique / Tension analogique

Blocs fonctionnels de la chaîne d'information:

Nature des informations (flux F1 à F4):

Question A.2

Compléter le tableau du document-réponse DRS2 en précisant les valeurs minimales et maximales (flux F1 à F4 dans le tableau).

Repère du flux d'information sur l'ibd

Valeurs mini et maxi

unité

mini

maxi

F1

Degrés [°C]

F2

Ohms [Ω]

F3

Volts [V]

F4

Sans unité

Question A.3

Le document-technique DTS3 présente les mesures de la tension en entrée et en sortie des composants de la chaîne de conditionnement du signal.

Sur le document-réponse DRS3, compléter le tableau en identifiant les numéros des relevés en entrée et en sortie du bloc d'amplification.

Préciser dans la zone grisée du tableau la nature du filtre utilisé (filtre passe bas, passe haut ou passe bande).

Composant de la chaîne de conditionnement du signal

Flux en entrée et en sortie du composant

Numéro du relevé correspondant (voir DTS2)

Amplification

Entrée:

Relevé n°

Sortie:

Relevé n°

Filtre

Entrée:

Sortie:

Relevé n° 1

Relevé n° 2

Question A.4

Le transmetteur est équipé d'un convertisseur analogique-numérique permettant de générer une valeur numérique image de la température mesurée qui sera ensuite traitée et transmise via le module de communication PROFIBUS®-PA.

Calculer la valeur du quantum $q$ du convertisseur analogique-numérique exprimée en mV.

Question A.5

Pour la suite de l'étude, la valeur du quantum du CAN est $q = 0{,}16\text{ mV}$.

Calculer la valeur de la résolution de la chaîne d'acquisition $R$ en °C.

Question A.6

Conclure sur la qualité de la mesure de la température au sein du digesteur au regard du diagramme d'exigences. Justifier votre réponse.