Tip:
Highlight text to annotate it
X
Bagaimana pendeteksi asap bekerja.
Dari deteksi ke elektronik.
Didukung oleh Program Hibah Khusus Yayasan Camile & Henry Dreyfus dalam Ilmu Kimia.
Pendeteksi asap merupakan rekayasa yang menakjubkan.
Mari kita lihat bagaimana cara kerjanya.
Silinder hitam ini memiliki lubang yang memandu udara menuju detektor.
Bagian ini menutupi bagian penting dari alat.
Di sini diselipkan sekitar satu mikro-curie Americium 241 radioaktif - atau sekitar 0,29 mikrogram.
Material radioaktif tersebut menghasilkan arus listrik kecil yang membuat detektor bekerja.
Akan saya jelaskan bagaimana caranya.
Udara mengalir di antara dua elektroda, tentu saja udara tidak menghantarkan listrik,
tapi pada saat partikel alfa dari Americium radioaktif membentur molekul oksigen dan nitrogen
mengakibatkan elektron terlepas dan meninggalkan molekul gas yang bermuatan listrik.
Batere 9 volt menyebabkan ion ini bergerak sehingga menghasilkan arus listrik.
Arusnya sangat lemah, sekitar 100 pico ampere, satu per seratus milyar kali arus listrik yang mengalir di rumah anda.
Pada waktu asap memasuki ruangan, ion menempel ke asap tersebut dan melambat bahkan kehilangan muatan listriknya,
kejadian tersebut menyebabkan aliran listrik terhenti, yang akan mengaktifkan alarm.
Untuk membuat alat yang kecil dan bekerja dengan batere 9 volt memerlukan revolusi komponen eletronik tahun 1960-an.
Akan saya jelaskan.
Jika saya lepaskan kedua elektroda, anda bisa melihat rangkaian terpadu yang kecil.
Didalamnya mengandung komponen yang disebut MOSFET, yang bisa mendeteksi perubahan arus yang sangat kecil.
Dalam detektor, MOSFET berfungsi sebagai saklar on-off yang diaktifkan oleh arus kecil di antara kedua elektroda.
Seperti transistor, kerja MOSFET tergantung dari kemampuan membuat dioda dari semikonduktor.
Karena diode hanya mengalirkan arus listrik satu arah karena ia menggunakan dua jenis semikonduktor
Suatu jenis yang menggunakan pembawa muatan negatif dan satu yang menggunakan pembawa muatan positif.
Jika batere dibalik, arus listrik akan terhenti.
Untuk membuat suatu MOSFET kita menggunakan dua dioda tadi dan menyatukannya secara berbalikan.
Nampaknya hal ini tidak ada gunanya karena tidak akan ada arus yang melalui rangkaian tersebut,
namun engineer menanam tumpukan diode ini ke semikonduktor yang sama sebagai ujung dioda yang menyentuh.
Kemudian mereka menempatkan penghubung logam pada ujung dioda dan pada blok bahan semikonduktor.
Berikutnya mereka melapisi dioda dengan lapisan silikon dioksida tipis.
Tidak seperti logam atau semikonduktor, ini tidak menghantarkan listrik sama sekali.
Mereka selanjutnya menempatkan penghubung logam yang disebut gerbang, yang akan membuka-tutup saluran arus antara sumber dan tujuan.
Jika kita membuat perbedaan tegangan antara gerbang dan sumber, maka akan terbentuk medan
melalui lapisan insulasi yang menarik pembawa muatan positif bebas menuju gerbang, membuka saluran yang sekarang memperbolehkan arus mengalir.
Di rangkaian kita menggunakan batere 9-volt untuk membuat perbedaan tegangan antara sumber dan gerbang.
Hal ini memberikan bias ke gerbang sehingga arus mengalir melalui MOSFET kemudian mengaktifkan klakson,
jadi kita menahannya dengan arus yang mengalir dari detektor.
Disinilah gas terionisasi menghasilkan arus kecil antara dua elektroda yang sudah ditampilkan sebelumnya.
Arus tersebut melewati tahanan yang besar dan membuat tegangan yang berlawanan dengan batere
dan hal ini menghentikan aliran arus melalui MOSFET.
Jika asap memasuki ruangan, arus kecil terhenti,
MOSFET membolehkan arus mengalir ke bagian rangkaian ini
yang akan mengaktifkan klakson.
Menurut saya, ini adalah rekayasa yang terbaik:
Sederhana, bisa diandalkan, dan murah serta menyelamatkan banyak nyawa.