Indicador de Ionização Ambiente (MA081)

Conforme vimos no artigo MA077, o nível de ionização do ar pode ter uma influência muito grande no bem estar das pessoas. A ionização positiva, por exemplo, afeta as pessoas no sentido de agravar crises alérgicas, causar mal estar e dores de cabeça em muitas pessoas. Pessoas que possuam ferimentos profundos resultantes de acidentes ou ainda queimaduras também podem ter suas dores agravadas pela presença de íons no ambiente.

O aparelho que descrevemos mede a ionização, permitindo que se façam comparações entre ambientes a fim de se detectar se a causa de um mal estar num local é ou não devido a presença de cargas elétricas no ar ou em objetos.

Basicamente, o aparelho consiste num sensível eletroscópio com transistor de efeito de campo que tem um sensor para indicar se existem cargas no ar. Uma tela ou placa serve de eletrodo captando as cargas e possibilitando assim a indicação num instrumento.

Na figura 1 temos uma sugestão da montagem do aparelho numa caixa plástica que facilita seu uso em qualquer local.

 

Figura 1 – Sugestão de montagem
Figura 1 – Sugestão de montagem

 

Assim, basta zerar o instrumento ligando seu sensor por um momento à terra e ajustando-se seu controle, para que depois o leitor possa ter a indicação da presença de cargas positivas ou negativas pelo desvio da agulha do instrumento indicador do centro da escala.

O aparelho é alimentado por uma bateria de 9 V e tem um consumo muito baixo.

 

Como funciona

Na figura 2 temos o diagrama completo do indicador de ionização ambiente.

 

   Figura 2 – Diagrama do aparelho
Figura 2 – Diagrama do aparelho

 

Um instrumento indicador do tipo microamperímetro, de preferência com zero no centro da escala, é ligado num circuito de ponte de Wheatstone.

Num dos ramos da ponte temos um transistor de efeito de campo cuja condução depende justamente da tensão elétrica aplicada ao seu eletrodo de comporta.

O transistor de efeito de campo é extremamente sensível, com uma elevadíssima impedância de entrada, o que significa que, se ligarmos na sua comporta uma placa de metal, qualquer carga elétrica absorvida por esta placa afetará o transistor de modo a mudar sua condução.

Evidentemente, esta mudança fará com que a ponte se desequilibre e isso será indicado pela corrente no instrumento.

Um potenciômetro ligado nesta ponte permite que seu ponto de equilíbrio seja ajustado com facilidade em função das características e tolerâncias dos componentes usados. Desta forma, atuando sobre o potenciômetro podemos equilibrar a ponte e assim zerar o instrumento.

Dois resistores de valores muito altos ligados à comporta do transistor de efeito de campo fazem sua polarização, escoando lentamente as cargas capturadas pela placa sensora de modo a impedir o “travamento” do circuito com uma falsa indicação.

 

Montagem

Os componentes desta montagem podem ser instalados numa placa de circuito impresso conforme mostra a figura 3.

 

Figura 3 – Placa para a montagem
Figura 3 – Placa para a montagem

 

A posição do transistor de efeito de campo deve ser observada, pois se ele for invertido o aparelho não funcionará.

O sensor nada mais é do que uma placa de metal de 10 x 10 cm que pode ser fixada numa base de plástico ou na própria caixa do aparelho.

O instrumento indicador é um microamperímetro de 0-200 µA comum ou, preferencialmente, com zero no centro da escala do tipo 50-0-50 µA ou próximo disso. Para um microamperímetro comum colocaremos um zero no centro da escala e faremos o ajuste da agulha neste ponto, no equilíbrio da ponte.

Os resistores são todos de 1/3 W e para alimentação usamos um clipe que se conecta numa bateria de 9 V comum, observando sua polaridade.

O ajuste é feito por meio de um potenciômetro que ficará acessível por meio de botão fixado no painel do aparelho.

 

Ajuste e Uso

Inicialmente encoste o sensor em qualquer objeto em contato com a terra (uma torneira, por exemplo). Se estiver descalço, encoste o próprio dedo no sensor, desde que você esteja em chão de cimento, de modo a obter a referência de carga.

Ajuste o potenciômetro para obter o zero do instrumento indicador.

Atritando um pente ou uma régua plástica num tecido sintético aproximando-o do sensor a agulha vai deflexionar, indicando a presença de carga positiva. O movimento do ponteiro no sentido oposto a este indica a presença de cargas negativas.

Comprovado o funcionamento e feito este ajuste, basta levar o aparelho ao ambiente que se deseja monitorar e observar depois de alguns minutos a posição da agulha. Usando o aparelho algum tempo depois, de modo a compensar as variações da tensão da bateria com o desgaste, faça novamente o ajuste de zero.

 

Semicondutores:

Q1 - BF245 ou equivalente transistor de efeito de campo

 

Resistores (1/3W, 5%):

R1 - 1 M Ω - marrom, preto, verde

R2, R3 - 22 M Ω - vermelho, vermelho, azul

R4, R5, R6, R7 - 1 k Ω - marrom, preto, vermelho

P1- 47 kΩ - potenciômetro

R8 – 10 kΩ - marrom, preto, laranja

 

Diversos:

M1 - Microamperímetro - ver texto

S1 - Interruptor simples

X1 - Sensor - ver texto

B1 – 9 V - bateria

Placa de circuito impresso, caixa para montagem, conector de bateria, placa de metal para o sensor, fios, solda, etc.

 


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