Comment fonctionnent les détecteurs de fumée

-Les détecteurs de fumée font partie de ces étonnantes inventions qui, en raison de leur production de masse, ne coûtent pratiquement rien. Vous pouvez obtenir un détecteur de fumée pour aussi peu que 7 $. Et bien qu'ils coûtent très peu, les détecteurs de fumée sauvent des milliers de vies chaque année. En fait, il est recommandé que chaque maison ait un détecteur de fumée par étage.

Tous les détecteurs de fumée se composent de deux parties de base: un capteur pour détecter la fumée et un klaxon électronique très fort pour réveiller les gens. Les détecteurs de fumée peuvent fonctionner avec une pile de 9 volts ou un courant domestique de 120 volts.

Dans cet article, nous examinerons les deux types de détecteurs de fumée les plus couramment utilisés aujourd'hui: les détecteurs photoélectriques et les détecteurs à ionisation. Et nous allons également jeter un œil à l'intérieur d'un détecteur à ionisation.

Commençons par les détecteurs photoélectriques.

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1. Détecteurs photoélectriques
2. Détecteurs à ionisation: rayonnement ionisant
3. Détecteurs d'ionisation: Chambre d'ionisation
4. À l'intérieur d'un détecteur de fumée à ionisation

De temps en temps, vous entrerez dans un magasin et une cloche sonnera lorsque vous franchirez le seuil. Si vous regardez, vous remarquerez souvent qu'un détecteur de faisceau photo est en train d'être utilisé. Près de la porte d'un côté du magasin se trouve une lumière (soit une lumière blanche et une lentille, soit un laser à faible puissance), et de l'autre côté se trouve un photodétecteur qui peut "voir" la lumière.

Lorsque vous traversez le faisceau de lumière, vous le bloquez. Le photodétecteur détecte le manque de lumière et déclenche une cloche. Vous pouvez imaginer comment ce même type de capteur pourrait agir comme un détecteur de fumée. Si jamais il y avait assez de fumée dans le magasin pour bloquer suffisamment le faisceau lumineux, la cloche se déclencherait. Mais il y a deux problèmes ici:

1. C'est un assez gros détecteur de fumée.
2. Ce n'est pas très sensible.

Il faudrait qu'il y ait BEAUCOUP de fumée avant que l'alarme ne se déclenche - la fumée devrait être suffisamment épaisse pour bloquer complètement la lumière. Il faut un peu de fumée pour faire ça.

Les détecteurs de fumée photoélectriques utilisent donc la lumière d'une manière différente. À l'intérieur du détecteur de fumée, il y a une lumière et un capteur, mais ils sont positionnés à un angle de 90 degrés l'un par rapport à l'autre, comme ceci:

Dans le cas normal, la lumière de la source de lumière sur la gauche se propage tout droit et manque le capteur. Cependant, lorsque la fumée pénètre dans la chambre, les particules de fumée dispersent la lumière et une certaine quantité de lumière atteint le capteur:

Le capteur déclenche alors le klaxon du détecteur de fumée.

Les détecteurs photoélectriques sont plus efficaces pour détecter les incendies enfumés, comme un matelas qui couve.

Les capteurs d'incendie ont été développés à partir de la technologie utilisée par la NASA pour améliorer les photos de planètes éloignées. En savoir plus sur les innovations intéressantes de la NASA dans cette animation interactive de Chaîne de découverte.

Les détecteurs de fumée à ionisation utilisent un chambre d'ionisation et une source de rayonnement ionisant pour détecter la fumée. Ce type de détecteur de fumée est plus courant car il est peu coûteux et permet de mieux détecter les plus petites quantités de fumée produites par les incendies enflammés..

À l'intérieur d'un détecteur à ionisation se trouve une petite quantité (peut-être 1 / 5000e de gramme) de américium-241. L'élément radioactif américium a une demi-vie de 432 ans et constitue une bonne source de particules alpha.

Une autre façon de parler de la quantité d'américium dans le détecteur est de dire qu'un détecteur typique contient 0,9 microcurie d'américium-241. UNE curie est une unité de mesure pour les matières nucléaires. Si vous tenez une curie de quelque chose dans votre main, vous tenez une quantité de matière qui subit 37 000 000 000 de transformations nucléaires par seconde. En général, cela signifie que 37 milliards d'atomes dans l'échantillon se désintègrent et émettent une particule de rayonnement nucléaire (comme une particule alpha) par seconde. Un gramme de l'élément radium génère environ 1 curie d'activité (Marie Curie, la femme qui porte le nom de la curie, a fait une grande partie de ses recherches en utilisant le radium).

(Pour une explication détaillée des matières nucléaires et du rayonnement nucléaire, voir Comment fonctionne le rayonnement nucléaire.)

Jetons un coup d'œil maintenant à la chambre d'ionisation.

Une chambre d'ionisation est très simple. Il se compose de deux plaques avec une tension à travers elles, ainsi que d'une source radioactive de rayonnement ionisant, comme ceci:

Les particules alpha générées par l'américium ont la propriété suivante: ioniser les atomes d'oxygène et d'azote de l'air dans la chambre. «Ioniser» signifie «faire tomber un électron». Lorsque vous frappez un électron d'un atome, vous vous retrouvez avec un électron libre (avec une charge négative) et un atome manquant d'un électron (avec une charge positive). L'électron négatif est attiré vers la plaque avec une tension positive, et l'atome positif est attiré vers la plaque avec une tension négative (les opposés s'attirent, tout comme avec les aimants). L'électronique du détecteur de fumée détecte la petite quantité de courant électrique que ces électrons et ions se déplaçant vers les plaques représentent.

Lorsque la fumée pénètre dans la chambre d'ionisation, elle perturbe ce courant - les particules de fumée se fixent aux ions et les neutralisent. Le détecteur de fumée détecte la baisse de courant entre les plaques et déclenche le klaxon.

En parlant d'alarmes, chaque fois que les mots «rayonnement nucléaire» sont utilisés, une alarme se déclenche dans l'esprit de nombreuses personnes. La quantité de rayonnement dans un détecteur de fumée est extrêmement faible. C'est aussi principalement rayonnement alpha. Le rayonnement alpha ne peut pas pénétrer une feuille de papier et est bloqué par plusieurs centimètres d'air. L'américium dans le détecteur de fumée ne peut présenter un danger que si vous l'inhalez. Par conséquent, vous ne voulez pas jouer avec l'américium dans un détecteur de fumée, le piquer ou le déranger de quelque manière que ce soit, car vous ne voulez pas qu'il soit en suspension dans l'air. Voir Comment fonctionne le rayonnement nucléaire pour plus de détails.

Maintenant, jetons un œil à l'intérieur d'un détecteur de fumée à ionisation.

Voici à quoi ressemble l'extérieur d'un détecteur de fumée typique.

Lorsque vous retirez le couvercle, vous trouvez qu'un détecteur de fumée est assez simple. Celui-ci se compose d'un circuit imprimé (voir l'article À l'intérieur d'une télécommande pour une explication des circuits imprimés), un chambre d'ionisation (le cylindre d'argent vers le haut à droite dans l'image suivante) et un klaxon électronique (le cylindre en laiton vers le bas à droite sur l'image suivante):

Voici un gros plan du tableau:

et le dessous de la planche:

La chambre d'ionisation est une boîte en aluminium contenant le source d'ionisation. Vous pouvez voir que la canette comporte des fentes pour permettre la circulation de l'air. La canette elle-même agit comme la plaque négative du chambre d'ionisation.

Sous la canette se trouve un support en céramique qui contient la plaque positive de la chambre d'ionisation. Sous cette plaque se trouve la source d'ionisation, CE QUE VOUS VOULEZ ÊTRE SÛR DE NE PAS TROUVER.

Pour plus d'informations sur les détecteurs de fumée et des sujets connexes, consultez les liens sur la page suivante.

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