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30 Messtechnik
30 Messtechnik
Verschmutzte Luft: Feinstaub
Genaue Messungen mit dem ELV Feinstaub-Messgerät PM2.5
Ein wichtiger Aspekt der Luftqualität ist die Konzentration von Feinstaub in dem für uns alle lebensnotwendigen Medium.
Gerade kleinste Partikel aus Verunreinigungen von Industrie, Verkehr und Haushalten sind für uns Menschen relevant, da
sie ein hohes Gesundheitsrisiko darstellen. Mit unserem neuen Bausatz lässt sich die Feinstaubbelastung sehr genau mes-
sen und dies sowohl mobil als auch am PC. Zum Einsatz kommt dabei der neue Feinstaubsensor des bekannten Schweizer
Sensorherstellers Sensirion, der sich durch eine lange Lebensdauer und hohe Messgenauigkeit auszeichnet.
i
PM2.5
Bestell-Nr.
15 46 18
Bausatz-
beschreibung,
Montagevideo
und Preis:
www.elv.com
www.elvjournal.de ...at ...ch
Infos zum Bausatz
PM2.5
Schwierigkeitsgrad:
mittel
Ungefähre Bauzeit:
1,5 h
Verwendung SMD-Bauteile:
SMD­Teile sind bereits
komplett bestückt
Besondere Werkzeuge:
Schraubuendreher Torx T6
Löterfahrung:
ja
Programmierkenntnisse:
nein
Elektrische Fachkraft:
nein
Grundlagen
PM ist die Abkürzung für Particulate Matter (Feinstaub). Hierbei handelt
es sich um ein Gemisch aus schwebenden festen Partikeln und mikros­
kopisch feinen Tröpfchen (Aerosole) in der Umgebungsluft, die eingeat­
met werden können und je nach Zusammensetzung das Potenzial haben,
ernsthafte Gesundheitsprobleme zu verursachen.
Feinstaub wird in Kategorien untergliedert, die sich auf die Partikel­
größe beziehen. Die Angabe der Kategorien erfolgt nach allgemein übli­
cher Nomenklatur mit PM für Particulate Matter, gefolgt von der maxima­
len Partikelgröße. Somit beschreibt PM10 Partikel mit einem maximalen
Durchmesser von 10 µm und PM2.5 Partikel unterhalb 2,5 µm. Diese
beiden Kategorien sind die wichtigsten Messgrößen zur Ermittlung der
Feinstaubkonzentration. Partikel < 2,5 µm können durch Inhalation tief
in die Lunge eindringen und bieten somit das größte Risiko für Gesund­
heitsprobleme.
Das ELV Feinstaub­Messgerät PM2.5 arbeitet auf Laserbasis und dient
zur Erfassung der Feinstaubkonzentration in der Luft. Dabei werden die
Partikelkonzentrationen PM1.0, PM2.5, PM4.0 und PM10 in der Luft er­
fasst und angezeigt.

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Inhaltszusammenfassung für elv PM2.5

  • Seite 1 Partikelgröße. Somit beschreibt PM10 Partikel mit einem maximalen Besondere Werkzeuge: www.elv.com Durchmesser von 10 µm und PM2.5 Partikel unterhalb 2,5 µm. Diese Schraubuendreher Torx T6 beiden Kategorien sind die wichtigsten Messgrößen zur Ermittlung der Feinstaubkonzentration. Partikel < 2,5 µm können durch Inhalation tief Löterfahrung:...
  • Seite 2 über einen langen Zeitraum zuverlässige Ergebnisse liefert. Sensoren im Niedrigpreissegment aus Fernost können das häufig nicht leisten. Mit dem ELV Feinstaub­Messgerät PM2.5 kann z. B. auch sehr schnell der Feinstaubausstoß von Kraft­ fahrzeugen gemessen werden, um zu prüfen, ob bei Dieselfahrzeugen der Ruß­Partikelfilter noch ein­...
  • Seite 3 Grundsätzliche Funktionen Auswahl eines Sensors von einem erfahrenen Herstel­ ler ist eines der wichtigsten Kriterien für ein langzeit­ Beim Feinstaub­Messgerät PM2.5 handelt es sich um ein komfortables stabiles Messgerät. Handmessgerät, dessen Funktionen über die eines einfachen Feinstaub­ Beim Sensirion­Sensor wird die Partikelkonzentra­...
  • Seite 4 Eine Datenlogger­Funktion mit Datenspeicher rundet den Funktions­ taster F1 und F2, die als Softkeys umfang ab. (Taste, die abhängig von einer Untergebracht ist das Gerät im ELV Schiebegehäuse, und die komfor­ zugehörigen Bildschirmanzeige table Menüführung erfolgt mithilfe eines Drehimpulsgebers. unterschiedliche Funktionen aus­...
  • Seite 5 Unter dem Menüpunkt SENSOR Mit dem Menüpunkt POWER OFF erfolgt das Ausschalten des Feinstaub­ wird die Seriennummer des Sen­ Messgeräts PM2.5. Die einzige Komponente, die in diesem Betriebszu­ sors angezeigt, und zusätzlich stand aktiv bleibt, ist die Echtzeituhr­Einheit, wodurch der Akku nur mit kann man hier ein zyklisches Reini­...
  • Seite 6 10 % des maximalen Ladestromes konfiguriert, d. h., die maximale Datensatzanzahl erreicht ist. wenn der Strom unterhalb von 25 mA sinkt, wird der Um auf den Hauptbildschirm des PM2.5 zurückzukehren, ist der Menü­ Akku als vollständig geladen erkannt. punkt EXIT mit einem Tastendruck des Drehimpulsgebers zu bestätigen.
  • Seite 7 36 Messtechnik Für das PM2.5 gibt es folgende Ver­ sorgungssituationen: • Gerät ist ausgeschaltet (Sleep­Modus) • Gerät ist Akku­versorgt im Messmodus • Gerät ist Akku­versorgt im aktiven Modus • Gerät ist USB­versorgt Im ausgeschalteten Zustand wird nur die Echtzeituhr­Einheit des...
  • Seite 8 Bild 18 zu sehen, wobei der Controller roller intern mittels PLL seinen 72­MHz­Arbeitstakt. IC1 die komplette Steuerung übernimmt. Im PM2.5 kommt der 32­Bit­ Durch den externen 32,768­kHz­Uhrenquarz (Q2) Mikro controller STM32F107RC in ARM­Cortex­M3­Architektur zum Ein­ wird der Takt für die Echtzeituhr­Einheit vorgegeben, satz.
  • Seite 9 C­Bus des Mikrocontrollers verbunden. Panel. Diese „Panel­Spannung“ wird dem OLED­Modul Zur Bedienung des PM2.5 stehen ein Inkrementalgeber mit Tastfunk­ über die Pins 1 bis 6 der Buchsenleiste BU5 zur Ver­ tion (TA1) und 2 separate Tasten zur Verfügung, die direkt am Mikrocont­...
  • Seite 10 USB-Schnittstelle Bild 20 ist die USB­Schnittstelle Auch wenn es sich beim Feinstaub­Messgerät PM2.5 um ein recht komplexes Gerät han­ des Feinstaub­Messgeräts PM2.5 zu delt, ist der praktische Aufbau erstaunlich einfach, da bis auf TA1 alle Bauelemente in sehen, wo der Schnittstellenwandler SMD­Ausführung sind und diese bei ELV Bausätzen bereits werkseitig vorbestückt sind.
  • Seite 11 40 Messtechnik Der Nachbau beschränkt sich daher im Wesentli­ Löcher gesteckt und eingerastet werden, sodass das chen auf den Zusammenbau. Bild 21 zeigt die Platine Bauteil plan auf der Platine aufliegt. Letztendlich im Auslieferungszustand von der Oberseite (Bestü­ sind alle sieben Anschlusspins auf der Lötseite sorg­ ckungsseite) mit zugehörigem Bestückungsplan und fältig zu verlöten.
  • Seite 12 Messtechnik 41 1 Aufkleben des Displayrahmens Œ  2 Öffnen des Kontaktanschlusses 3 Einsetzen des OLED-Displays in den Kontaktanschluss 4 Einkleben des OLED-Displays in den Rahmen Ž  Bild 25: Die einzelnen Montageschritte beim Zusammenbau des OLED-Displaymoduls Montage des Akkus Der Lithium­Akku mit Steckverbinder ist im ersten Ar­...
  • Seite 13 42 Messtechnik Montage des Feinstaubsensors Zur Montage des Feinstaubsensors ist zunächst die Kontaktfeder KF1 entsprechend Bild 28 in die end­ gültige Position zu biegen. Letztendlich muss dieser Kontakt federnd gegen das Metallgehäuse des Fein­ staubsensors drücken, um zum ESD­Schutz eine Mas­ se­Kontaktierung herzustellen.
  • Seite 14 Messtechnik 43 Im nächsten Schritt wird der Sensor auf die Leiter­ platte geklebt, wobei der auf der Leiterplatte aufge­ druckte Rahmen zur Orientierung dient. Zur Monta­ ge des Sensors ist es ratsam, das Displaymodul kurz aufzustecken, da das Sensormodul direkt am Display anliegen muss.
  • Seite 15 44 Messtechnik Widerstände: S­1206B30­U3T1G/SMD 0 Ω/SMD/0402 R17, R32 AAT3693IDH­AA­T1/SMD 0 Ω/SMD/0603 R24, R25, R27–R29 IRLML6401/SMD T1, T2, T4–T7 4,7 Ω/SMD/0402 R52, R53 BC847C/SMD T3, T8 270 Ω/SMD/0402 BAT43W/SMD D2–D4 1 kΩ/SMD/0402 R9, R19, R20, R23, R48 BAT54J/SMD D7, D8 1,5 kΩ/SMD/0402 R38, R39 SP0503BAHTG/SMD 3,3 kΩ/SMD/0402...
  • Seite 16 [2] Sensorhersteller Sensirion: https://www.sensirion.com/de/ [3] Download LogView­Software http://www.logview.info Bild 38: Ankleben der 4 Gehäusefüße an der Gehäuseunterseite Geräte­Kurzbezeichnung: PM2.5 Messfunktion Massenkonzentration: PM1.0, PM2.5, PM4.0, PM10.0 Mengenkonzentration: PM1.0, PM2.5, PM4.0, PM10.0 Messbereich Wichtige Hinweise: Massenkonzentration: 0–1000 µg/m³ Mengenkonzentration: 0–3000 µg/cm³ Auflösung Massenkonzentration: 1 µg/m³...
  • Seite 17 Feinstaubsensoren ist vergleichbar, wobei aber feine Unterschiede einen ent­ scheidenden Einfluss auf die Qualität und Langzeitstabilität haben. Der im ELV Feinstaub­Messgerät PM2.5 ver­ wendete Sensor von Sensirion arbeitet mit einem scharf fokussierten Laserstrahl im Er­ fassungsbereich im Gegensatz zu ähnlichen Produkten, die unter Umständen nur mit einer...
  • Seite 18 Par kelkonzentra on PM0.5 #/cm³ "nc1.0": 33.71, Par kelkonzentra on PM1.0 #/cm³ Massenkonzentra on PM1.0 µg/m³ "pm1.0": 4.23, "nc2.5": 33.82, Par kelkonzentra on PM2.5 #/cm³ "pm2.5": 4.42, Massenkonzentration PM2.5 µg/m³ "nc4.0": 33.82, Par kelkonzentra on PM4.0 #/cm³ "pm4.0": 4.42, Massenkonzentra on PM4.0 µg/m³...