Rilevatore di particelle a basso costo abilitato alla produzione additiva
Summary
Qui, presentiamo un protocollo su come costruire e testare un rilevatore di particelle a basso costo semplice ma efficiente.
Abstract
Poiché le particelle con una dimensione di 1 μm o inferiore rappresentano un grave rischio per la salute del corpo umano, il rilevamento e la regolazione delle emissioni di particelle sono di grande importanza. Gran parte delle emissioni di particolato sono emesse dal settore dei trasporti. La maggior parte dei rilevatori di particelle disponibili in commercio sono ingombranti, molto costosi e necessitano di apparecchiature aggiuntive. Questo documento presenta un protocollo per costruire e testare un rilevatore di particelle autonomo che sia piccolo ed economico.
Il focus di questo documento risiede nella descrizione del manuale di costruzione dettagliato con video e nella procedura di valutazione del sensore. Il modello di progettazione assistita da computer del sensore è incluso nel materiale supplementare. Il manuale spiega tutte le fasi di costruzione, dalla stampa 3D al sensore completamente operativo. Il sensore è in grado di rilevare particelle cariche ed è quindi adatto per una vasta gamma di applicazioni. Un possibile campo di applicazione sarebbe il rilevamento di fuliggine da centrali elettriche, incendi, industrie e automobili.
Introduction
L’inalazione di particelle con una dimensione di 1 μm o inferiore comporta un alto rischio di effetti avversi sulla salute del corpo umano. Con l’aumento dell’inquinamento ambientale da processi di combustione, le malattie respiratorie stanno crescendo nella popolazione 1,2,3. Per promuovere la salute e contrastare l’inquinamento, è necessario innanzitutto identificare le fonti di inquinamento e quantificare il grado di inquinamento. Questo può essere fatto con i rilevatori di particelle esistenti. Tuttavia, questi sono grandi e molto spesso troppo costosi per scopi privati o di citizen science.
Molti dei rilevatori di particelle disponibili in commercio sono ingombranti, molto costosi e richiedono apparecchiature aggiuntive per essere utilizzati4. La maggior parte di loro ha anche bisogno di diversi passaggi di condizionamento aerosol. Ad esempio, la diluizione è necessaria per i rivelatori che utilizzano la diffusione della luce come principio di misurazione e l’intervallo di misurazione è limitato dalla lunghezza d’onda 5,6,7. I rilevatori di particelle che utilizzano l’incandescenza indotta dal laser come principio di rilevamento necessitano sia di sorgenti laser ad alta energia che di un sistema di raffreddamento che consuma energia8.
I rivelatori di particelle che utilizzano contatori di particelle di condensazione sono normalmente utilizzati come gold standard per la misurazione della concentrazione di particelle; Questi necessitano di precondizionamento, diluizione e fluidi di lavoro (ad esempio, butanolo)9,10,11. I vantaggi di un sensore elettrostatico risiedono nel design semplice e compatto e nei bassi costi di fabbricazione. Tuttavia, rispetto ai contatori di particelle di condensazione, è necessario effettuare deduzioni significative per quanto riguarda l’accuratezza.
Un sensore elettrostatico rappresenta un’alternativa a questi metodi. I sensori elettrostatici possono essere robusti, leggeri, economici da produrre e possono essere utilizzati senza supervisione. La forma più semplice di un sensore elettrostatico è un condensatore a piastre parallele con un alto campo elettrico tra le sue piastre. Quando l’aerosol viene convogliato nella regione ad alta tensione tra i due elettrodi di rame, particelle cariche naturalmente si depositano sugli elettrodi di diversa polarità12 (Figura 1).
I dendriti si formano sulla superficie degli elettrodi nella direzione delle linee di campo dell’alta tensione applicata tra gli elettrodi e vengono caricati tramite ricarica a contatto. Frammenti di questi dendriti alla fine rompono gli elettrodi e si ridepositano sull’elettrodo con polarità opposta, trasferendo la loro carica. Questi frammenti portano un numero elevato di cariche. Poiché l’elettrodo è collegato a terra, la carica depositata genera una corrente che porta a una caduta di tensione alla resistenza interna del multimetro da banco. Più spesso ciò accade per unità di tempo, maggiore è la corrente e, di conseguenza, maggiore è la caduta di tensione (Figura 2).
A causa dell’alta tensione indotta dalla deposizione di carica dei frammenti, non sono necessari ulteriori componenti elettronici dell’amplificatore. La formazione di particelle di rottura dei dendriti e il successivo rilascio di carica di queste particelle rappresenta un’amplificazione naturale del segnale12. Il segnale del sensore risultante è proporzionale alla concentrazione di massa delle particelle. Questo segnale può essere rilevato con un multimetro da banco standard.
Figura 1: Schemi dei sensori. L’aerosol scorre nell’ingresso dell’aerosol, viene propagato attraverso il canale di flusso sinistro e quindi raggiunge lo spazio tra l’elettrodo ad alta tensione (elettrodo interno) e l’elettrodo di misurazione (elettrodo esterno). Lì, le particelle contribuiscono alla crescita dei dendriti e, come spiegato in precedenza, alla rottura, generando così la risposta del sensore. Successivamente, le particelle fluiscono ulteriormente attraverso il canale di flusso destro e lasciano il sensore all’uscita dell’aerosol. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.
Figura 2: Principio fisico. Le particelle caricate positivamente e negativamente, così come le particelle neutre, entrano nello spazio tra gli elettrodi di polarità opposta. Vengono deviati dalle linee del campo elettrico verso l’elettrodo di polarità opposta e depositano lì la loro carica. Quindi, diventano parte di un dendrite e assumono la carica del rispettivo elettrodo. La densità del campo è più alta sulla punta del dendrite, dove più particelle sono intrappolate. Quando la forza di trascinamento supera le forze di legame, i segmenti dei dendriti si staccano, che a loro volta colpiscono l’elettrodo opposto e depositano le loro cariche. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.
Con un design cilindrico, come in Warey et al.10, la probabilità che si formino ponti di fuliggine può essere ridotta al minimo. Ulteriori informazioni sulla geometria del sensore, la tensione applicata, la velocità del flusso di gas e la concentrazione di particolato sono disponibili qui. Suggeriscono la correlazione del segnale del sensore con il particolato che scorre attraverso il sensore (equazione 1).
Sensore (V) = 5.7 × 10-5 C V 0 e0.62V × 
(1)
C è la concentrazione di massa del particolato, V0 è la tensione applicata, V è la velocità di scarico, L è la lunghezza dell’elettrodo e S è lo spazio elettrodico13.
Bilby et al. si sono concentrati sullo studio dettagliato dell’effetto fisico sottostante del sensore elettrostatico9. Questi studi includevano una configurazione otticamente accessibile e un modello cinetico per spiegare l’amplificazione del segnale del sensore basato sulla dendrite (vedi equazioni 2 e 3).
(2)
(3)
S rappresenta una pila di dischi di fuliggine di 10-100 agglomerati di fuliggine con una dimensione di 50-100 nm; D n rappresenta un dendrite conn dischi; Br denota un frammento di rottura composto da f dischi; S e ki sono costanti di velocità12.
Questo documento presenta un protocollo su come costruire e testare un rivelatore di particelle a basso costo semplice ma efficiente che può essere utilizzato per alte concentrazioni di particelle senza ulteriori apparecchiature. Il lavoro precedente su questo tipo di sensore elettrostatico si è concentrato principalmente sulle misurazioni dei gas di scarico. In questo lavoro, le particelle di fuliggine generate in laboratorio vengono utilizzate come aerosol di prova. Il sensore descritto si basa su “precedenti lavori di Warey et al. e Bilby et al12,13.
Il corpo del sensore è costituito da un corpo stampato in 3D basato su stereolitografia, elettrodi coassiali tagliati da tubi di rame, una guarnizione per vuoto e un morsetto a vuoto. Materiali come la guarnizione del vuoto, il cavo, i tubi di rame e la resina 3D per un sensore costano meno di € 40. L’attrezzatura aggiuntiva necessaria è una sorgente ad alta tensione, un multimetro da banco USB e una stazione di saldatura. Per valutare il sensore, una volta sono necessari anche una sorgente di aerosol definita e uno strumento di riferimento (vedere Tabella dei materiali). La dimensione del sensore descritto in questo protocollo è 10 cm x 7 cm. Questa dimensione è stata scelta appositamente per l’esperimento e può ancora essere ridotta in modo significativo (vedi modifiche / dimensioni del sensore nella discussione).
Questo protocollo descrive come costruire, testare e utilizzare un semplice sensore di particelle a basso costo. Uno schema del protocollo è mostrato nella Figura 3, a partire dalla stampa 3D dello scafo del sensore e dalla produzione dell’elettrodo, l’assemblaggio del sensore, nonché i test e un esempio di applicazione sul campo del sensore.
Figura 3: Schema del metodo. Il protocollo è diviso in quattro fasi principali. Innanzitutto, vengono stampate tutte le parti per l’alloggiamento del sensore. Quindi, vengono prodotti gli elettrodi. Nella terza fase, viene assemblato l’alloggiamento del sensore stampato in 3D con gli elettrodi e la guarnizione del vuoto. Nell’ultimo passaggio, vengono valutate le prestazioni del sensore. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.
I passaggi più importanti del processo di stampa 3D sono illustrati nella Figura 4. All’inizio, vengono scelte le impostazioni dell’affettatrice corrette per la stampa. Successivamente, vengono discusse le parti più importanti della stampa e la pre-elaborazione del modello stampato in 3D. Per questo passaggio, sono necessarie una stampante 3D in resina con bagno di isopropanolo e dispositivo di indurimento UV e una smerigliatrice dritta.
Figura 4: Schema della stampa 3D. (A) Viene rappresentato il modello 3D dell’affettatrice; (B) la stampante durante il processo di stampa. Fasi di post-elaborazione: (C) lavaggio e (D) indurimento UV. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.
La figura 5 mostra le fasi più importanti della produzione degli elettrodi: la forma degli elettrodi e la saldatura del contatto con gli elettrodi. Per questa fase sono necessari due tubi di rame con diametri diversi, una pinza, un tagliatubi, una smerigliatrice dritta, una morsa, una stazione di saldatura e uno stagno di saldatura, cavi isolati con due colori diversi, guanti di protezione termica e un tagliafili.
Figura 5: Produzione di elettrodi . (A) misurazione, (B) taglio, (C) sbavatura e (D) saldatura degli elettrodi. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.
La sezione di assemblaggio nel protocollo spiega come viene assemblato il sensore. Le parti più importanti del sensore sono rappresentate nella Figura 6, vale a dire il supporto esterno dell’elettrodo, il canale di flusso e il supporto dell’elettrodo interno. La Figura 7 mostra i passaggi più importanti nell’assemblaggio del sensore. Per questo passaggio, sono necessari colla epossidica, indumenti protettivi, una guarnizione sottovuoto, un morsetto sottovuoto, occhiali di sicurezza e guanti.
Figura 6: Parti del sensore . (A) Il supporto esterno dell’elettrodo, (B) il canale di flusso e (C) il supporto dell’elettrodo interno. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.
Figura 7: Assemblaggio del sensore. Vengono mostrati tutti i passaggi dell’assemblaggio del sensore. A-E mostra l’assemblaggio di metà del sensore. (A) Il supporto interno dell’elettrodo è incollato al canale di flusso. (B) L’elettrodo interno è posizionato sul supporto dell’elettrodo interno. (C) L’elettrodo esterno è inserito nel supporto esterno dell’elettrodo. (D) Il supporto esterno dell’elettrodo è incollato sul gruppo canale di flusso + supporto dell’elettrodo interno. (E) La sigillatura sottovuoto scatta nell’elettrodo esterno di una metà del sensore e quindi scatta in (C), l’identico secondo elettrodo esterno dell’altra metà del sensore. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.
La sezione test spiega come impostare l’esperimento per confrontare il sensore appena costruito con uno strumento di riferimento. Per questa fase sono necessari un multimetro da banco, una pompa per vuoto, un’alimentazione ad alta tensione, un generatore di aerosol, un ponte di diluizione, tubi aerosol, raccordo a Y, un regolatore di flusso di massa (MFC), un miscelatore di aerosol, uno strumento di riferimento e un batuffolo di cotone.
Protocol
Representative Results
Discussion
Passaggi critici
Post-elaborazione della stampa
Quasi tutte le fasi di questo protocollo possono essere messe in pausa o posticipate, ad eccezione della post-elaborazione delle parti 3D appena stampate (fase 1.5 del protocollo). Se lo schermo di protezione UV della stampante è aperto, la post-elaborazione dovrebbe iniziare immediatamente, altrimenti i piccoli canali via cavo, così come la cavità per la tenuta, si ostruiranno. L’adattamento preciso della cavità assicura che il sensore possa essere sigillato ermeticamente. Questo è importante perché il sensore è molto sensibile alle fluttuazioni del flusso. Anche il processo di tempra è importante (fase 1.4 del protocollo); Se la temperatura è impostata troppo alta, il materiale diventa troppo fragile e può rompersi sotto le forze esercitate dal morsetto sul supporto esterno dell’elettrodo.
Produzione di elettrodi
Un attento taglio e sbavatura (fasi del protocollo 2.2-2.3) degli elettrodi è molto importante perché le irregolarità nel gap dell’elettrodo causano perturbazioni nei campi elettrici e di velocità, il che porta a scarse prestazioni del sensore. Nel peggiore dei casi, una forte irregolarità può causare l’avvicinamento degli elettrodi così tanto da superare la tensione di rottura e si verifica un cortocircuito. Da questo punto in poi, non è possibile fare alcuna dichiarazione sul segnale di misurazione e l’elettronica di misura è soggetta a danni.
Assemblea
L’assemblaggio del sensore (passaggi del protocollo 3.4-3.6) è fondamentale, in quanto crea il gap dell’elettrodo. Come accennato in precedenza, la distanza tra gli elettrodi è molto importante; Questo spazio deve essere uniformemente di 1 mm su tutta la lunghezza. Questi passaggi sono importanti perché possono cambiare drasticamente il campo elettrico nel sensore. Il comportamento complessivo della deposizione, così come la formazione di dendriti, può essere influenzato dal cambiamento nel campo elettrico. Pertanto, non è più possibile garantire che la risposta del sensore sia lineare rispetto all’aerosol in arrivo. Lo scenario peggiore di un cortocircuito si applica anche qui.
Modifiche
Stampa 3D
Altre possibili modifiche sono l’uso di diverse resine di stampa 3D. Esistono molte resine diverse sul mercato che possono modificare la densità, la flessibilità, la resistenza alla temperatura e la resistenza dell’alloggiamento del sensore.
Dimensioni del sensore
Il primo criterio di progettazione per il sensore è una configurazione di sicurezza. La rigidità dielettrica dell’aria tra gli elettrodi è di 3 mm/kV. Questa lunghezza non deve essere sottovalutata in nessun caso. Maggiore è il potenziale elettrico, più particelle si depositano e queste particelle depositate sono quindi inclini a formare dendriti. Le dimensioni degli elettrodi sono state scelte in modo da poter utilizzare componenti standard facilmente disponibili. I progetti di sensori simili noti agli autori utilizzavano le seguenti dimensioni per un sensore piatto: larghezza 9 mm, lunghezza 2 mm, spazio vuoto 1 mm e lunghezza 15 mm, con un diametro di 8,5 mm e spazio di 1,3 mm per un design cilindrico12,13. Inoltre, è necessario assicurarsi che il sensore possa essere fabbricato a mano in una normale officina. Uno spazio di 1 mm è lo spazio minimo assoluto che consente comunque di pulire manualmente il sensore. Qui, 1 kV è stato utilizzato come un buon compromesso di sicurezza e deposizione efficiente di particelle, nonché disponibilità di sorgenti di tensione in questo intervallo.
Elettrodi
Poiché la distanza esatta di 1 mm tra gli elettrodi del sensore è così cruciale per le prestazioni, è possibile dedicare ancora più lavoro di sviluppo in questa fase. Ad esempio, il dispositivo stampato in 3D può essere reso ancora più preciso, oppure è possibile utilizzare un tornio al posto di un semplice tagliatubi per il taglio e la sbavatura, se l’attrezzatura è disponibile. Un’altra opzione è quella di utilizzare una sega invece di un tagliatubi. In questo caso, i bordi della sega devono essere rettificati in seguito. Questo metodo causa meno deformazioni rispetto al tagliatubi, ma richiede più tempo. Rispetto alla colla epossidica, il silicone offre ai cavi più spazio per muoversi e diventa più facile ridistanziare gli elettrodi. Tuttavia, poiché i cavi hanno più spazio per muoversi, è più difficile sigillare il sensore. Invece del morsetto a vuoto, che è più facile da aprire contemporaneamente, è anche possibile un design fatto da sé. Qui, solo i fori per alcune viti e una cavità per il cavo di tenuta devono essere modificati nel design 3D.
MFC
L’MFC determina la quantità di aerosol aspirata attraverso il sensore; il resto dovrebbe poter essere drenato attraverso un troppopieno con un filtro HEPA posto alla fine del troppopieno, per evitare l’inquinamento della stanza. Scegliendo una pompa meno costosa invece di una MFC, fluttuazioni di flusso più elevate influenzeranno negativamente il segnale del sensore.
Ponte di diluizione
Come mostrato nella Figura 9, un ponte di diluizione può essere costruito con una semplice valvola a spillo parallela a uno o più filtri HEPA. Altri progetti includono una piccola morsa per spremere il tubo invece della valvola a spillo. Questo design ha il vantaggio che il tubo può essere pulito più facilmente. Più bobine ha una morsa di questo tipo, più fine può essere regolata la concentrazione. Ciò è particolarmente importante per le misurazioni di calibrazione, dove l’alta dinamica dovrebbe essere evitata.
Multimetro da banco
Il multimetro da banco misura una tensione, che deve essere divisa per il valore della resistenza interna per ottenere il corretto valore di corrente. A seconda del campo di misura scelto (ad es. 100 V), questo valore di resistenza interna può variare (ad es. 1 MΩ). È importante selezionare un intervallo definito in modo che il valore di resistenza interna sia lo stesso per tutti i valori misurati. Se si sceglie “gamma automatica”, è necessario tenere traccia anche del valore della resistenza interna.
Risoluzione dei problemi
Stampante 3D
Se la stampante si ferma, il serbatoio deve essere controllato per i residui dell’ultima stampa; Il mixer si blocca spesso. Si dovrebbero osservare i primi minuti del processo di stampa. Se è intasato, è perché non sono state impostate le impostazioni corrette dell’affettatrice o perché la nuova stampa non è stata conservata in condizioni di protezione UV prima della post-elaborazione. Nelle impostazioni del filtro dei dati, nessun punto di supporto deve ostruire il canale di flusso e lo spazio tra gli elettrodi e la casella delle strutture di supporto interne deve essere deselezionata prima di inviare il file alla stampante.
Sorgente aerosol + ponte di diluizione
Se la sorgente di aerosol sembra instabile, tutti i filtri HEPA devono essere controllati per assicurarsi che siano nella posizione corretta e non siano ostruiti. Inoltre, il generatore di aerosol e lo strumento di riferimento devono essere controllati per assicurarsi che abbiano terminato la fase di riscaldamento.
Sensore
I guasti più comuni sono causati da una connessione di alimentazione insufficiente, da una perdita d’aria al sensore o quando le particelle depositate formano ponti di fuliggine tra gli elettrodi. Innanzitutto, il sensore viene aperto per verificare se si sono formati ponti di fuliggine tra gli elettrodi. La fonte di alimentazione deve essere spenta prima di scollegare i cavi del sensore e aprire il sensore. I ponti di fuliggine sono facilmente visibili ad occhio nudo e possono essere rimossi con poco sforzo. Per rimuovere i ponti di fuliggine, è meglio usare un panno per la pulizia ottica o un batuffolo di cotone privo di lanugine.
Una perdita che modifica il comportamento del flusso nel sensore, così come una tensione inferiore agli elettrodi, può modificare il segnale del sensore. Non è possibile dire in anticipo quale di questi problemi sia responsabile di una risposta inaspettata del sensore. Pertanto, è importante verificare sia la tenuta che la stabilità della tensione come segue. Innanzitutto, viene controllato il collegamento dal cavo agli elettrodi (passaggio del protocollo 4.4). Successivamente, la fonte di tensione viene controllata per vedere se sta erogando i volt previsti. Una perdita d’aria è meglio identificata con spray di perdita. Oltre a questo, la tenuta può anche essere controllata con una pompa per vuoto, come descritto nella fase 4.4.2 del protocollo.
Limitazioni
La limitazione di un sensore elettrostatico è ben descritta da Maricq et al.14. Nel loro lavoro, sottolineano l’importanza di una fonte di tensione stabile e di un flusso di sensori stabile per le prestazioni del sensore. Per questo motivo, una configurazione con un MFC o una pompa dovrebbe sempre essere utilizzata per il controllo del flusso, come descritto nella Figura 10. Inoltre, il sensore ha bisogno di un tempo più lungo per raggiungere l’equilibrio durante il primo test. In ulteriori esperimenti, in cui una popolazione stabile di dendriti si è stabilita sugli elettrodi, la quantità di tempo per avviare il sensore è ridotta. Tuttavia, va generalmente notato che il sensore ha sempre bisogno di un tempo di avvio per diventare operativo a seconda della concentrazione iniziale.
A differenza di un progetto piatto, come in Bilby et al., la deriva del sensore non è un grosso problema in questa disposizione cilindrica12. Tuttavia, i rapidi cambiamenti di concentrazione a basse concentrazioni di particelle sono ancora difficili da rilevare con il sensore. Come indicato da Diller et al. e Maricq et al., per un segnale di misurazione significativo, il valore misurato viene mediato su 2-10 minuti, a seconda di quanto cambia il flusso nell’esperimento14,15.
Con una pendenza di 2,8 nAm3/mg e una deviazione standard di ±1,4 nA, la deviazione dalla linea di regressione nella figura 11 è elevata. Per una migliore comprensione della precisione del sensore, si consiglia il confronto di diversi esperimenti. Per esperimenti ripetuti, la pendenza rappresenta 3,5 nAm 3/mg con una deviazione standard di ±1,0 nA e 4,9 nAm3/mg con una deviazione standard di ± 0,6 nA. Inoltre, il sensore darà una lettura molto alta nel momento in cui la sorgente di tensione viene accesa. Questo valore iniziale viene filtrato dai dati di misurazione.
Il vantaggio del metodo qui presentato risiede chiaramente nella semplicità, ma anche nelle versatili possibilità di adattare la forma del sensore alle diverse esigenze. Pertanto, oltre alla fuliggine, il sensore è in grado di rilevare una grande varietà di particelle cariche ed è adatto per una vasta gamma di applicazioni, ad esempio il rilevamento di particolato da centrali elettriche, incendi, industrie e automobili. Questo documento dovrebbe essere un incentivo per agenzie, aziende, team di ricerca, cittadini scienziati e chiunque sia interessato al rilevamento del particolato per riprodurre questo semplice manuale di costruzione del sensore e costruire il proprio rilevatore di particelle.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo lavoro è stato finanziato dal Centro COMET “ASSIC-Austrian Smart Systems Integration Research Center”. L’ASSIC è cofinanziato dal BMK, dal BMDW e dai Länder austriaci di Carinzia e Stiria nell’ambito del programma COMET-Competence Centres for Excellent Technologies dell’Agenzia austriaca per la promozione della ricerca (FFG).
Materials
| Equipment | |||
| 3D printer | Formlabs | Formlabs 3 | |
| Aerosol Mixer | ESSKA | 304200812095 | 95 mm, diameter 8 mm |
| Aerosol soot generator | Jing Aerosol | Model 5201 Type C miniCAST | |
| Benchmultimeter | Keysight | KEYSIGHT 34465A, 0 – 100 V range, 1 MΩ internal resistance | |
| Dilution Bridge | Custom built | Needel valve and HEPA filter in parallel | |
| High voltage power supply | Stanford Research Systems | PS350, 5000 V – 25 W | |
| Mas flow controller | Vögtlin | GSC-C3SA-BB26 | Red-y for gas flow, flow range: 0-10 L/min |
| Refence Instument | AVL | MSSplus – AVL Micro Soot Sensor | |
| Material | |||
| Aerosol tygon tubes | Saint Gobain Fluid Transfer | AAG00012 | Diameter 7 mm |
| Bidirectional flow control valves series RFO | CAMOZZI | RFO 383-1/8 | P max 10 bar |
| Copper tube 12 mm | Obi | 1996602 | Diameter 12 mm |
| Copper tube 18 mm | Obi | 1499441 | Diameter 18 mm |
| Copper tube 22 mm | Obi | 1996628 | Diameter 22 mm |
| Cotton swab | Chemtronics | 48042F | 50 m, 1 mm tip |
| Epoxy glue | RS components | 132605 | RS quick set epoxy |
| Hepa Nylon Einweg-Inline-Filter | Parker | 9933-05-BQ | Flüssigkeit 5.4SCFM 1/4Zoll, mit G1/4 Anschluss 8,1 bar |
| Isolated electrical cable | Nexans | Diameter 2 mm, two different colors red and black | |
| Photopolymer Resin | Formlabs | 851976006196 | 1 L Cartridge – Transparent (Clear) |
| Soldering tin | Stannol | 574108 | |
| Steckverbinder reduziert mit Stecknippel | ESSKA | IQSG120H6000 | |
| Tefen polymer Y – fitting | TEFEN | TEF-8357-06-00 | |
| Thermal protection gloves | As One | ||
| Vacuum clamp | MISUMI | FRNWC40 | Clamp |
| Vacuum seal | MISUMI | FRNWR40 | Centering ring with O-ring seal |
| Tool | |||
| Caliper | Starrett | DW990 | |
| Deburrer | Ruko | ||
| Gloves | BM Polyoo | ||
| Isopropanol bath | Formlabs | FK-F3-01 | Form 3 finish kit |
| PCB vice | RS components | 221-7531 | |
| Pipe cutter | Rigid | 35S | |
| Safety goggles | 3M | ||
| Sand paper | Mirka | Different sandpaper thicknesses 40 – 200 | |
| Soldering station | Ersa | Ersa i-CON 2, 400 °C, 2.2 mm soldering rod | |
| Straight grainder | Dremel | F013400046 | Dremel 4000 |
| UV Hardening device | Formlabs | FH-CU-01 | Form cure |
| Vacuum pump | Mityvac | MV8000 | Automotive Tune-up and Brake Bleeding Kit |
| Vise | Proxxon | NO 28 132 | MS4, Jaw height 10 mm, Max. Clamping width 34 mm |
| Wire cutter | KNIPEX | 7712115 | |
| Software | |||
| MFC software | Vögtlin | Get red-y | |
| Reference Instument Software | AVL | Supplied with the device: MSSplus | |
| Slicer software | Formlabs | Preform Download Link: https://formlabs.com/de/software/ |
References
- World Health Organization. Health Effects of Particulate Matter: Policy Implications for Countries in Eastern Europe, Caucasus and Central Asia. World Health Organization. , (2013).
- Giechaskiel, B., et al. Review of motor vehicle particulate emissions sampling and measurement: From smoke and filter mass to particle number. Journal of Aerosol Science. 67, 48-86 (2014).
- Giechaskiel, B., et al. Measurement of automotive nonvolatile particle number emissions within the European legislative framework: a review. Aerosol Science and Technology. 46 (7), 719-749 (2012).
- Bainschab, M., et al. Measuring sub-23 nanometer real driving particle number emissions using the portable DownToTen sampling system. Journal of Visualized Experiments. (159), e61287 (2020).
- Wang, X., et al. A novel optical instrument for estimating size segregated aerosol mass concentration in real time. Aerosol Science and Technology. 43 (9), 939-950 (2009).
- Axmann, H., Bergmann, A., Eichberger, B. Measurement of ultrafine exhaust particles using light scattering. 2013 Seventh International Conference on Sensing Technology (ICST). IEEE. , 937-941 (2013).
- Bermúdez, V., Luján, J. M., Serrano, J. R., Pla, B. Transient particle emission measurement with optical techniques. Measurement Science and Technology. 19 (6), 065404 (2008).
- Michelsen, H. A., Schulz, C., Smallwood, G. J., Will, S. Laser-induced incandescence: Particulate diagnostics for combustion, atmospheric, and industrial applications. Progress in Energy and Combustion Science. 51, 2-48 (2015).
- Giechaskiel, B., Cresnoverh, M., Jörgl, H., Bergmann, A. Calibration and accuracy of a particle number measurement system. Measurement Science and Technology. 21 (4), 045102 (2010).
- Kulkarni, P., Baron, P. A., Willeke, K. . Aerosol Measurement: Principles, Techniques, and Applications. , (2011).
- Agarwal, J. K., Sem, G. J. Continuous flow, single-particle-counting condensation nucleus counter. Journal of Aerosol Science. 11 (4), 343-357 (1980).
- Bilby, D., Kubinski, D. J., Maricq, M. M. Current amplification in an electrostatic trap by soot dendrite growth and fragmentation: Application to soot sensors. Journal of Aerosol Science. 98, 41-58 (2016).
- Warey, A., Hall, M. J. Performance characteristics of a new on-board engine exhaust particulate matter sensor. SAE Transactions. 114 (14), 1489-1497 (2005).
- Maricq, M. M., Bilby, D. The impact of voltage and flow on the electrostatic soot sensor and the implications for its use as a diesel particulate filter monitor. Journal of Aerosol Science. 124, 41-53 (2018).
- Diller, T. T., Hall, M. J., Matthews, R. D. Further development of an electronic particulate matter sensor and its application to diesel engine transients. SAE Technical Paper. , (2008).
