#005 - Detector de vazamento para fornos de micro-ondas


O objetivo desta postagem é mostrar um detector de micro-ondas e descrever a interação da radiação do forno e a molécula da água.



 
 

Escrito e desenvolvido por Léo Corradini

O forno de micro-ondas e os vazamentos:

Tipicamente, os vazamentos ocorrem por frestas entre o batente e a porta.
Todos os fornos que testei, de amigos e parentes, apresentaram algum grau de vazamento.

Por segurança, existem duas ou três chaves elétricas, montadas nos trincos da porta, que interrompem a emissão de radiação se a porta não estiver bem encostada no batente.

Quando esse tipo de forno surgiu era comum encontrar nas assistências técnicas dispositivos para detectar e medir o vazamento.
Esse cuidado era fundamentado no medo que existia em relação a essa nova tecnologia que chegava nas cozinhas das pessoas. 
O tempo passou, o medo se dissipou, e os cuidados com os vazamentos foram deixados de lado. 
 
Por que o medo passou?

Porque se observou na prática que os vazamentos não eram tão graves quanto se suponha no início.

Para o vazamento ser grave, a folga na porta teria que ser relativamente grande, nessas condições, as chaves de segurança desligam o forno.
Mas, as grandes assistências ainda medem o vazamento.

A radiação e a molécula da água:

É comum encontrar textos afirmando que a frequência de ressonância da molécula da água é 2,45GHz, porém isso não é verdade.

A água pode vibrar de várias formas e cada forma tem sua frequência própria de ressonância que muda também em função dos isótopos que constituem a molécula.

Veja o vídeo:


No geral, essas frequências estão acima de 1THz, portanto na faixa do infravermelho (300GHz a 400THz).
A assimetria da molécula da água cria um dipolo elétrico que tende a se alinhar com a orientação do campo elétrico alternado.

Veja o vídeo:


Assim, ela oscila em resposta às mudanças de polaridade do campo de alta frequência, isso gera atrito intermolecular que é transformado em energia térmica.
Se 2,45GHz fosse uma das frequências de ressonância da molécula da água, a radiação seria absorvida já na superfície do alimento.
É exatamente isso o que acontece num forno comum, onde as radiações geradas são predominantemente na região do infravermelho.

É lógico que as micro-ondas podem ser muito perigosas, elas atravessam a barreira da pele e podem desnaturar proteínas e/ou destruir outras moléculas importantes de vários tecidos internos.
Mas, para isso acontecer a energia tem que ser muito alta, de forma que o organismo não consiga dissipar o calor formado.

Aliás, esse calor gerado internamente (diatermia) é útil em alguns tratamentos médicos. 

Mas, o vazamento de radiação do forno poderá afetar o funcionamento das redes Wi-Fi próximas.
Então, quanto maior a fuga de micro-ondas maior será o perímetro de interferência.

Atualmente, as portas dos fornos tem armadilhas de 1/4 de onda para minimizar a fuga de radiação.




O detector

Princípio de funcionamento:

O detector de micro-ondas consiste num dipolo de meia onda calculado e cortado para 2,45GHz  alimentando um retificador e dobrador de tensão com diodos Schottky para altíssima frequência.

Nesta montagem usei o diodo 1SS99, mas poderão ser experimentados outros diodos para alta frequência tais como o 1N5711 e o BAT46.
 

 
O LED protege o galvanômetro de picos excessivos de corrente e permite usar o detector sem o galvanômetro.
Dessa forma, podemos usá-lo como um sniffer para sinais de 2,45GHz, ou seja, podemos verificar o vazamento de fornos de micro-ondas ou o funcionamento de modens de Wi-Fi.

A saída do detector produz uma tensão de corrente contínua proporcional ao nível da radiação eletromagnética captada pela antena.

Usei um galvanômetro tipicamente aplicado em aparelhos de som.
Mas, pode-se usar qualquer outro galvanômetro ou mesmo um multímetro analógico na escala de baixa corrente contínua.

O galvanômetro transforma a corrente contínua em movimento do ponteiro, também proporcional ao nível de radiação, sobre a escala do aparelho.

Assim, temos uma indicação da fuga de radiação do forno.




Fórmula que define o comprimento da antena:

L = 0,95 ( 300 / F ) / 2

Onde:

L -> Comprimento da antena em metros.

F -> Frequência em MHz

L = 0,95 ( 300 / 2450 ) / 2

L = 0,05816 m ou 58,2 mm

A foto mostra o ensaio de uma antena de Wi-Fi usando este detector e meu gerador de micro-ondas de baixa potência.
 

É possível usar um voltímetro digital no lugar do galvanômetro, mas prefiro a indicação vintage analógica.
Dessa forma, não é necessário usar baterias para alimentar o detector, a própria energia da radiação captada faz o galvanômetro funcionar, é mais prático.



 
A foto mostra um ensaio de vazamento de radiação de um forno de micro-ondas usando o detector descrito nesta postagem.

Atualmente, 5mW/cm² é o valor máximo de fuga considerado seguro para o teste padrão que é conduzido a uma distância de 5cm do forno com uma carga interna de 275mL (+/- 15mL) de água.


Então, para calibrar o detector temos que colocar um ajuste de sensibilidade e usar um aparelho aferido como padrão de comparação.

Veja o vídeo:

https://www.youtube.com/watch?v=ELIuJSz789M&t=1s

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