Mesure des particules fines portable

L’objectif de ce projet est de mesurer la qualité de l’air en mesurant la quantité de particules fines.

Grâce à sa portabilité on pourra effectuer des mesures chez soi ou en déplacement.

Qualité de l’air et particules fines :

Les particules en suspension (notées « PM » en anglais pour « Particulate matter ») sont d’une manière générale les fines particules solides portées par l’air (source Wikipédia). Les particules fines pénètrent en profondeur dans les poumons. Elles peuvent être à l’origine d’inflammations, et de l’aggravation de l’état de santé des personnes atteintes de maladies cardiaques et pulmonaires.

Le dispositif d’écrit mesure le taux de présence des particules PM10 et PM2,5

L’appellation “PM10” désigne les particules dont le diamètre est inférieur à 10 micromètres.

L’appellation “PM2,5” désigne les particules dont le diamètre est inférieur à 2,5 micromètres.

Le capteur :

Ce capteur est basé sur un laser SDS011 PM2.5/PM10 permettant de tester avec précision et fiabilité la qualité de l’air. Ce laser fiable, rapide et précis mesure le taux de particules dans l’air compris entre 0,3 et 10 µm.

Liste des composants :

  • Afficheur couleur ST7735 (128×160)
  • Arduino NANO Every
  • Sonde SDS011
  • Batterie 9V
  • Un interrupteur poussoir
  • 2 résistances de 10k
  • Plaquette circuit imprimé Epoxy
  • Tube flexible de 6mm de diamètre intérieur.
  • Coffret de montage avec couvercle transparent (12x8x6cm)
  • Plaque de plexiglas ou Epoxy
  • 4 jeux de vis et entretoises plastiques
  • 4 vis métal (livrés avec coffret)

 

Principe de fonctionnement :

Le capteur de particules est programmé (d’usine) pour fournir sur un bus I2C, toutes les 2 minutes, les valeurs correspondants à PM10 et PM2.5.

Ce capteur est piloté par un contrôleur Arduino NANO Every programmé avec le logiciel Arduino IDE.

L’afficheur ST7735 permet de suivre l’évolution des mesures.

Une mesure est effectuée toutes les deux minutes. Deux tableaux permettent de suivre l’évolution des mesures sur 44 minutes (22 mesures). Chaque nouvelle mesure est ajoutée à droite du tableau après décalage vers la gauche des anciennes mesures.

L’affichage visualise également le temps restant avant la prochaine mesure ainsi que la tension de la batterie.

Afin de surveiller la tension d’alimentation du système un diviseur de tension (résistances 10kO-10kO) est relié à la batterie et le port A6 du contrôleur. Ce diviseur de tension évite d’injecter une tension supérieure à 4,5V sur le port A6. Avec l’utilisation d’une batterie de 9V 1000mAh le dispositif peut fonctionner 6 heures.

Programmation :

La programmation se fait avec Arduino IDE. Les librairies utilisées sont indiquées au début de programme. Elles sont téléchargeable depuis le site Arduino.

Le programme complet peut être téléchargé ici.

 

Le montage :

Le montage ne pose pas de problème particulier. Il est simplifié grâce à l’utilisation  d’un boîtier avec un couvercle transparent.

Pour faciliter le montage on empile les éléments en les fixant les uns sur les autres. Les cercles de couleur sur les images montrent comment sont empilés les éléments.

On commencera le montage sur une plaque de plexiglas de la sonde SDS011 (ronds rouges). On fixe cet ensemble dans le boîtier (ronds verts). On ajoute ensuite la plaque de montage terminée (sauf l’afficheur). L’afficheur est embroché sur la plaque de montage ce qui permet de fixer toutes les vis de fixation.

La sonde SDS est reliée à l’extérieur du boîtier par un tube flexible.

Conclusion :

Ce montage ne représente pas de difficulté particulière pour les personnes ayant des connaissances dans la programmation Arduino IDE.

Il permet de mesurer efficacement la présence de particules fines.

Ce montage pourra être complété avec des sondes pour mesure de température, humidité, pression, CO2 etc..

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