Jak działają czujniki dymu

-Czujniki dymu to jeden z tych niesamowitych wynalazków, które z powodu masowej produkcji praktycznie nic nie kosztują. Możesz dostać czujnik dymu za jedyne 7 USD. I chociaż kosztują bardzo niewiele, detektory dymu ratują każdego roku tysiące istnień ludzkich. W rzeczywistości zaleca się, aby w każdym domu był jeden czujnik dymu na piętrze.

Wszystkie czujniki dymu składają się z dwóch podstawowych części: czujnika wykrywającego dym i bardzo głośnego klaksonu elektronicznego, który budzi ludzi. Czujniki dymu mogą być zasilane z 9-woltowej baterii lub 120-woltowego prądu domowego.

W tym artykule przyjrzymy się dwóm najczęściej stosowanym obecnie typom czujek dymu: detektorom fotoelektrycznym i detektorom jonizacji. Przyjrzymy się także wnętrzu detektora jonizacji.

Zacznijmy od detektorów fotoelektrycznych.

-

-

1. Detektory fotoelektryczne
2. Detektory jonizacyjne: promieniowanie jonizujące
3. Detektory jonizacyjne: komora jonizacyjna
4. Wewnątrz jonizacyjnej czujki dymu

Czasami wchodzisz do sklepu i gdy przekraczasz próg, rozlega się dzwonek. Jeśli spojrzysz, często zauważysz, że plik detektor wiązki światła jest używany. W pobliżu drzwi po jednej stronie sklepu znajduje się światło (albo białe światło i soczewka albo laser małej mocy), a po drugiej stronie fotodetektor, który „widzi” światło.

Kiedy przechodzisz przez promień światła, blokujesz go. Fotodetektor wyczuwa brak światła i uruchamia dzwonek. Możesz sobie wyobrazić, jak ten sam typ czujnika może działać jako czujnik dymu. Gdyby kiedykolwiek w sklepie zrobiło się na tyle zadymienie, by wystarczająco zablokować wiązkę światła, dzwoniłby. Ale są tutaj dwa problemy:

1. To całkiem duży czujnik dymu.
2. Nie jest bardzo wrażliwa.

Musiałoby być DUŻO dymu, zanim alarm się włączy - dym musiałby być wystarczająco gęsty, aby całkowicie zablokować światło. Do tego potrzeba sporo dymu.

Dlatego fotoelektryczne czujniki dymu wykorzystują światło w inny sposób. W czujniku dymu znajduje się światło i czujnik, ale są one ustawione pod kątem 90 stopni względem siebie, na przykład:

W normalnym przypadku światło ze źródła światła po lewej stronie pada prosto w poprzek i omija czujnik. Jednak gdy dym wchodzi do komory, cząsteczki dymu rozpraszają światło i pewna ilość światła trafia w czujnik:

Następnie czujnik uruchamia klakson w czujniku dymu.

Detektory fotoelektryczne lepiej wykrywają pożary zadymione, takie jak tlący się materac.

Czujniki ognia zostały opracowane na podstawie technologii używanej przez NASA do ulepszania zdjęć odległych planet. Dowiedz się więcej o fajnych innowacjach NASA w tej interaktywnej animacji pod adresem Discovery Channel.

Jonizacyjne czujki dymu wykorzystują komora jonizacyjna i źródło promieniowanie jonizujące do wykrywania dymu. Ten typ czujki dymu jest bardziej powszechny, ponieważ jest niedrogi i lepiej wykrywa mniejsze ilości dymu wytwarzanego przez płonące pożary.

Wewnątrz detektora jonizacji znajduje się niewielka ilość (prawdopodobnie 1/5000 grama) ameryk-241. Americium pierwiastka radioaktywnego ma okres półtrwania 432 lata i jest dobrym źródłem cząstki alfa.

Innym sposobem mówienia o ilości ameryku w detektorze jest stwierdzenie, że typowy detektor zawiera 0,9 mikrocurii ameryku-241. ZA curie jest jednostką miary dla materiału jądrowego. Jeśli trzymasz w ręku curie czegoś, trzymasz taką ilość materiału, która podlega 37 000 000 000 przemian jądrowych na sekundę. Ogólnie oznacza to, że 37 miliardów atomów w próbce ulega rozkładowi i emituje cząstkę promieniowania jądrowego (na przykład cząstkę alfa) na sekundę. Jeden gram pierwiastka radu generuje około 1 curie aktywności (Maria Curie, kobieta, od której pochodzi nazwa curie, przeprowadziła większość swoich badań przy użyciu radu).

(Obszerne wyjaśnienie materiałów jądrowych i promieniowania jądrowego można znaleźć w artykule How Nuclear Radiation Works.)

Przyjrzyjmy się teraz komorze jonizacyjnej.

Komora jonizacyjna jest bardzo prosta. Składa się z dwóch płytek z napięciem na nich oraz radioaktywnego źródła promieniowania jonizującego, takiego jak to:

Cząstki alfa wytwarzane przez ameryk mają następującą właściwość: Oni zjonizować atomy tlenu i azotu w powietrzu w komorze. „Jonizować” oznacza „wybić elektron”. Kiedy strącasz elektron z atomu, otrzymasz wolny elektron (z ładunkiem ujemnym) i atom bez jednego elektronu (z ładunkiem dodatnim). Ujemny elektron jest przyciągany do płytki dodatnim napięciem, a dodatni atom jest przyciągany do płytki ujemnym napięciem (przeciwieństwa się przyciągają, podobnie jak w przypadku magnesów). Elektronika w czujniku dymu wyczuwa niewielką ilość prąd elektryczny które reprezentują te elektrony i jony poruszające się w kierunku płytek.

Kiedy dym wchodzi do komory jonizacyjnej, zakłóca ten prąd - cząsteczki dymu przyczepiają się do jonów i neutralizują je. Czujnik dymu wyczuwa spadek prądu między płytami i uruchamia klakson.

Skoro mowa o alarmach, to ilekroć używa się słowa „promieniowanie jądrowe”, w umysłach wielu ludzi uruchamia alarm. Ilość promieniowania w czujce dymu jest bardzo mała. Jest to również przeważnie promieniowanie alfa. Promieniowanie alfa nie może przenikać przez kartkę papieru i jest blokowane przez kilka centymetrów powietrza. Ameryk w czujniku dymu może stanowić zagrożenie tylko w przypadku wdychania go. Dlatego nie chcesz bawić się amerykiem w czujniku dymu, szturchać go ani w jakikolwiek sposób mu przeszkadzać, ponieważ nie chcesz, aby wzbił się w powietrze. Więcej informacji można znaleźć w artykule Jak działa promieniowanie jądrowe.

Przyjrzyjmy się teraz wnętrzu jonizacyjnego czujnika dymu.

Oto jak wygląda zewnętrzna strona typowego czujnika dymu.

Po zdjęciu osłony okazuje się, że czujnik dymu jest dość prosty. Ten składa się z płytki drukowanej (zobacz artykuł Wewnątrz pilota zdalnego sterowania, aby zapoznać się z objaśnieniem płytek drukowanych) komora jonizacyjna (srebrny cylinder w prawym górnym rogu na poniższym rysunku) i plik róg elektroniczny (mosiężny cylinder w prawym dolnym rogu na poniższym rysunku):

Oto zbliżenie tablicy:

i spód deski:

Komora jonizacyjna to aluminiowa puszka zawierająca źródło jonizacji. Widać, że puszka ma w sobie szczeliny umożliwiające przepływ powietrza. Sama puszka działa jako płyta ujemna pliku komora jonizacyjna.

Pod puszką znajduje się ceramiczny uchwyt zawierający płytę dodatnią komory jonizacyjnej. Pod tą płytą znajduje się źródło jonizacji, KTÓRYCH CHCESZ BYĆ NIE PRZESZKADZAĆ.

Aby uzyskać więcej informacji na temat czujników dymu i powiązanych tematów, zapoznaj się z linkami na następnej stronie.

Powiązane artykuły

• Jak działa ogień
• Jak działają gaśnice
• Jak działa promieniowanie jądrowe
• Jak działają atomy
• Jak napiszesz reakcję chemiczną zachodzącą w czujniku dymu?
• Dlaczego dym pochodzi z ognia?
• W jaki sposób czujniki dymu komunikują się ze sobą?

Więcej świetnych linków

• Charlotte Fire Department: czujniki dymu
• USFA: Bezpieczeństwo przeciwpożarowe w domu
• Czujniki dymu ratują życie
• Czujniki dymu i ameryki