Rilevatore di particelle a basso costo abilitato alla produzione additiva

Il rilevamento e la regolazione delle emissioni di particelle sono di grande importanza. Il protocollo è significativo perché consente a chiunque di costruire, testare e utilizzare un semplice sensore di particelle. Il vantaggio del metodo risiede non solo in questa semplicità, ma anche nelle versatili possibilità di adattare la forma del sensore alle diverse esigenze con attrezzature minime e costi complessivi minimi.

Oltre alla fuliggine, il sensore è in grado di rilevare verità di particelle cariche ed è adatto a molte applicazioni. Ad esempio, particolare rivelazione di metalli per centrali elettriche, incendi nelle industrie e automobili. Per iniziare la produzione gli elettrodi prendono due tubi di rame, con diametri rispettivamente di 18 millimetri e 22 millimetri.

Misurare nove millimetri dalla parte superiore di entrambi i tubi e contrassegnare queste posizioni. Tagliare i tubi usando il tagliatubi sui contrassegni senza applicare troppa forza. Sbavare gli anelli di rame con cura senza esercitare troppa pressione su di essi e senza graffiare le superfici degli elettrodi.

Questo è un passaggio critico che influisce sulle prestazioni dei sensori. Successivamente, prima di saldare gli elettrodi, lucidare gli anelli di rame per eliminare lo strato di rame ossidato sulle superfici. Morseggiare l'anello da saldare in una morsa.

Pre-stagno sia l'anello di rame che il cavo prima di saldare il cavo all'anello. Saldare il cavo rosso all'anello di rame interno da 18 millimetri e il cavo nero all'anello di rame esterno da 22 millimetri. Attaccare il supporto dell'elettrodo interno sul canale di flusso e attendere un'ora per far indurire la colla.

Quindi guidare il cavo attraverso il canale del cavo assicurandosi che ci sia spazio sufficiente per il punto di saldatura. Posizionare l'anello dell'elettrodo interno da 18 millimetri sul supporto. Quindi, alimentare il cavo attraverso il canale del cavo e posizionare l'anello esterno dell'elettrodo da 22 millimetri sul rispettivo supporto.

Incollare il supporto dell'elettrodo esterno sul canale di flusso. Inserire il distanziatore nello spazio tra i due elettrodi di rame e attendere un'ora per far indurire la colla. Sigillare tutti i canali del cavo con colla epossidica.

Quindi attendere durante la notte che la colla si polimerizzi. Il giorno successivo, inserire la guarnizione a vuoto nella valvola stampata dell'elettrodo esterno. Quindi, dopo aver inserito i due lati del sensore l'uno nell'altro, fissarli con il morsetto del vuoto.

Costruire la configurazione del sensore come illustrato nell'immagine. Per fare ciò, in primo luogo, collegare l'alimentatore ad alta tensione al cavo sensore rosso dell'elettrodo ad alta tensione. Quindi collegare il cavo del sensore nero all'ingresso di tensione del multimetro da banco.

Successivamente, dopo aver raccolto l'elettrometro a terra o GND con un alimentatore, GND collega il cavo USB del multimetro al PC. Una volta collegato il multimetro al PC, incorporare il sensore nella configurazione di misurazione dell'aerosol secondo il layout mostrato. Assicurarsi che il ponte di diluizione sia chiuso prima di iniziare l'esperimento. Collegare l'uscita del ponte di diluizione all'ingresso del miscelatore di aerosol e far uscire due della miscela di aerosol nell'ingresso del sensore.

Collegare un filtro HEPA o di assorbimento del particolato ad alta efficienza all'uscita del sensore e collegare l'uscita HEPA al regolatore di flusso di massa o all'ingresso MFC. Utilizzare un raccordo wye e collegare l'uscita del miscelatore aerosol e il flusso d'aria di diluizione all'estremità divisa del raccordo wye. All'unica estremità del raccordo collegare l'ingresso dello strumento di riferimento.

Avviare l'esperimento collegando il generatore di aerosol al ponte di diluizione assicurandosi che il ponte di diluizione sia chiuso. Fare clic su Misura sullo strumento di riferimento. Aprire lentamente il ponte di diluizione fino a raggiungere la concentrazione di massa di aerosol desiderata da tre a cinque milligrammi per metro cubo prima di registrare i dati sullo strumento di riferimento.

Osservare la concentrazione di massa delle particelle dello strumento di riferimento. Quando la sorgente di aerosol è stabile, accendere l'alimentazione del sensore a 1.000 volt e iniziare a registrare i dati. Dopo aver raggiunto uno stato di equilibrio per l'accumulo e la frammentazione dei dendriti, il segnale del sensore è diventato proporzionale alla concentrazione di fuliggine in entrata.

L'asse verticale mostra il segnale del sensore in ampere e l'asse orizzontale mostra la concentrazione di aerosol misurata dallo strumento di riferimento in milligrammi per metro cubo. Un adattamento lineare con i suoi parametri rappresentativi è stato calcolato dalla trama. Inoltre, un esperimento in cui si è verificato un cortocircuito a causa della formazione di ponti di fuliggine all'interno degli elettrodi ha mostrato che il segnale sale ripidamente a passi senza fermarsi o appiattirsi.

I dendriti non si formavano più e il sensore non era più in uno stato di equilibrio. È fondamentale fabbricare gli elettrodi con molta attenzione e creare uno spazio tra gli elettrodi uniforme. Per garantire un ambiente di prova affidabile, la configurazione sperimentale deve essere riprodotta come dimostrato.

Questo protocollo dovrebbe motivare agenzie, aziende, team di ricerca e cittadini scienziati a riprodurre questa semplice costruzione di sensori e costruire il proprio rilevatore di particelle.