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Como funciona um detetor de fumaça.
Desde a deteção até a eletrônica.
Apoiado em parte pelo Programa de Concessão Especial da Fundação \"Calime & Henry Dreyfus\" em Ciências Químicas.
Eu acho que os detetores de fumaça são uma maravilha da engenharia.
Vou mostrar a vocês como eles funcionam.
Este cilindro preto tem grelhas que guiam o ar para dentro do detetor.
Agora, ele esconde a parte essencial do dispositivo.
Aqui dentro fica cerca de um micro curie de Americium 241 radioativo - isto é cerca de 0,29 micro gramas.
Esta pequena porção de material radioativo gera uma corrente pequena que faz o detector funcionar.
Vou explicar a vocês como.
O ar flui entre estes dois eletrodos, agora o ar não conduz eletricidade,
mas quando as partículas alfa do Americium se chocam com as moléculas de nitrogênio e oxigênio que estão no ar
elas arrancam elétrons que deixam moléculas do gás carregadas.
A bateria de 9 volts fazem estes íons se moverem criando uma corrente.
Que é minúscula: algo como 100 pico ampéres, cerca de uma centena de bilionésimo da corrente que circula na sua casa.
Quando a fumaça entra na câmara, os íons grudam nela e diminui e quase zera sua carga,
estes eventos fazem parar a corrente, o que dispara o alarme.
Agora, para fazer esta coisa compacta funcionar com apenar uma bateria de 9 volts precisou da revolução do estado sólido dos anos 60.
Vou mostrar.
Se eu removo os dois eletrodos você pode ver um pequeno circuito integrado.
Ele tem um dispositivo maravilhoso chamado MOSFET, que pode detetar mudanças muito pequenas na corrente.
Neste detetor, ele serve como uma chave disparada pela minúscula corrente entre os eletrodos.
Como todo transistor, sua operação depende de ser capaz de fazer diodos semicondutores.
Lembre que um diodo permite que a corrente passe apenas em uma direção porque ele usa dois tipos de semicondutores.
Um tipo que usa deslocamento de cargas negativas e outro que usa cargas positivas.
Inverta a bateria e o fluxo da corrente pára.
Agora, para fazer um MOSFET tomamos dois diodos e colocamos juntos de maneira reversa.
Agora parecem inúteis, porque nenhuma corrente irá fluir através de tal arranjo,
mas os engenheiros colocaram este arranjo dentro do mesmo tipo de semicondutor do centro deste arranjo.
Então colocaram contatos de metal nos finais dos diodos e no bloco de material semicondutor.
Em seguida cobriram os diodos com uma fina camada de óxido de silício.
Que ao contrário dos metais ou semicondutores, não conduz eletricidade.
Aí colocaram mais um contato de metal chamado porta, que abre ou fecha o canal de corrente entre a fonte e o dreno.
Quando criamos uma diferença de potencial entre a porta e a fonte
através da camada de isolamento que atrai as cargas positivas na direção da porta, abrindo um canal que agora permite a corrente fluir.
No circuito usamos a bateria de 9 volts para criar uma diferença de potencial entre a fonte e a porta.
Isto influencia a porta para que a corrente flua através do MOSFET ligando a buzina,
então impedimos isto com uma corrente fluindo do detetor.
Aqui está onde o gás ionizado cria uma pequena corrente entre os dois eletrodos que eu mostrei antes.
Esta corrente passa através de um grande resistor e cria uma corrente que se opõe à da bateria.
e isto desliga a corrente através do MOSFET.
Se a fumaça entra a câmara, a pequena corrente pára,
o MOSFET permite a corrente fluir nesta seção do circuito.
o que dispara a buzina.
Agora, para mim isto é engenharia em seu melhor:
Simples, confiável, barato e salvando vidas sem conta.