*OBJECTIF Le but de ce projet est de concevoir un capteur embarqué de particules fines, low-cost. Nous avons choisi pour ce faire de nous appuyer sur la diffusion lumineuse. LES PARTICULES FINES Qu’est que c’est ? Ce sont de petites particules solides ou liquides portées par l'air qui peuvent pénétrer dans les voies respiratoires, les poumons ou les vaisseaux sanguins. On parle de PM10 pour les particules de moins de 10 microns de diamètre et de PM2.5 pour celles de moins de 2,5 microns. Les particules fines sont constituées le plus souvent de métaux lourds, de sels chimiques (nitrates, sulfates, carbonates, chlorures), de composés carbonés organiques, et de carbone suie issus de combustion incomplète. D’où viennent-elles ? Les particules fines peuvent être directement émises dans l’atmosphère par des activités humaines comme le trafic routier et la transformation d’énergie et également du fait de phénomènes naturels comme les éruptions volcaniques. Il existe également des particules secondaires, produites par des réactions chimiques dans l’atmosphère : le dioxyde de souffre émis par les activités agricoles peut se transformer en particules fines sous certaines conditions. La concentration en particules fines dans l’air dépend de la vitesse du vent et de la température. Elles sont particulièrement présentes en cas de grand froid et d’absence de vent, qui les empêchent de se disperser. Quels sont les risques ? Les particules fines sont la cause de nombreuses allergies nasales. S’exposer de manière chronique à des concentrations élevées est un facteur de risque de maladies cardiovasculaires et respiratoires, et de cancer du poumon. Comment les mesurer ? Ces particules sont susceptibles de diffuser la lumière dans toutes les directions. Dans le cas général, cette diffusion est principalement fonction de leur taille et de leur nombre. Pour une particule solitaire, il est relativement facile de remonter à sa taille à partir de la mesure du flux diffusé puisque celui-ci dépend de son diamètre à la puissance 6 pour les particules plus petites que la longueur d'onde utilisée (diffusion de Rayleigh) et de son diamètre à la puissance 2 pour les particules plus grandes (diffusion de Mie). En revanche, lorsqu'un grand nombre de particules fines se trouve dans le volume de mesure en même temps, il devient beaucoup plus difficile de déduire du flux reçu le nombre et la taille des particules l'ayant engendré. Toutefois, une astuce consiste à réaliser des mesures dans plusieurs directions pour subdiviser la distribution de particules en autant de sous-catégories. LES CAPTEURS COURANTS Certains capteurs de ce type existent déjà sur le marché. On peut distinguer 2 grandes catégories : - Les “dust sensors”, littéralement “détecteurs de poussière”, permettent la détection de particules de diamètre supérieur à 1µm et en concentration relativement dense comme la fumée de cigarette. Ces appareils sont très peu chers (quelques dizaines d'euros), mais affichent une précision relativement faible comparée aux granulomètres laser. * GP2Y1010AU0F de Sharp datasheet * PPD42NS de Shinyei datasheet - Les granulomètres laser**, qui permettent de connaître la distribution en taille d'une population de particules de 0,05 à 900 µm. Ces appareils sont très chers (de plusieurs centaines à quelques milliers d'euros) et relativement encombrant.

DC1100 de Dylos datasheet

1.129 Sky-OPC de Grimm datasheet

Mastersizer de Malvern

LA-300 et LA-960 d'Horiba Jobin Yvon.