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Chamamos esse experimento de vigia químico, e seu nome mais estrito é sensor de quimiotron. A quimiotrônica é um novo ramo da ciência, surgiu na interseção da eletrônica e da química. Ao contrário da eletrônica, estuda processos em um líquido onde os íons se movem. Como os íons são muito mais pesados que os elétrons, os processos quimiotrônicos são mais lentos. Mas nem sempre a velocidade é o mais importante. Os dispositivos quimiotrônicos são muito confiáveis, eles já estão encontrando muitas aplicações.

Claro, dispositivos quimiotrônicos reais são complexos. E, no entanto, você pode criar um modelo de um desses dispositivos - um sensor. Em primeiro lugar, é curioso ver como os quimiotrons funcionam. Além disso, este sensor certamente irá atendê-lo bem.

Primeiro, faça um corpo cilíndrico. Seria melhor esculpir em plexiglass em um torno, mas isso não é necessário; o corpo também pode ser colado a partir de placas de acrílico separadas, caso em que será retangular. O diâmetro aproximado da caixa redonda é de 40 mm e a altura é de cerca de 20 mm. Duas cavidades com cerca de 5 mm de profundidade e 30 mm de diâmetro devem ser usinadas nas extremidades do cilindro, de modo que uma ponte de paredes espessas permaneça entre elas. Diretamente sob o jumper, faça um orifício horizontal com um diâmetro de 2-3 mm para despejar o eletrólito e pegue um plugue apertado neste orifício. Em seguida, no lado oposto da caixa, faça mais três furos para os eletrodos, um embaixo do outro, com diâmetro um pouco maior que um milímetro. O eletrodo central deve estar no jumper, o superior e o inferior - nas cavidades correspondentes.

Como eletrodos, use estilete grosso para lápis de pinça. Os locais onde as ardósias saem do corpo devem ser selados com algum tipo de cola. Quando a cola secar, perfure verticalmente um orifício muito fino com um diâmetro não superior a 0,5 mm no jumper. Ao escolher um local para isso, lembre-se de que esse orifício deve passar pelo eletrodo de chumbo do meio.

O aparelho está quase pronto. Resta apenas colá-lo por cima e por baixo ao longo de uma fina membrana daquele æe plexiglass, apenas de pequena espessura (0,3-0,5 mm). Cole apenas a membrana inferior por enquanto.

Agora sobre o eletrólito. Dissolva 20-30 g de iodeto de potássio em meio copo de água e, aquecendo levemente a solução, adicione cerca de 1 g de iodo. Pela abertura lateral mais larga, despeje este eletrólito no sensor, na cavidade inferior, certificando-se de que não fiquem bolhas de ar. A maneira mais fácil de realizar esta operação é com uma seringa médica. Quando a cavidade superior também estiver preenchida, cole a segunda membrana e, finalmente, sele a caixa inserindo um plugue pré-preparado na entrada e preenchendo-a cuidadosamente com cola.

O sensor quimiotrônico será alimentado por uma bateria de lanterna. Conecte os eletrodos superior e inferior localizados na cavidade ao polo positivo da bateria, o do meio ao negativo. É desejável incluir um reostato no circuito, bem como um voltímetro e um microamperímetro, que, como você já sabe, podem ser substituídos por um testador.

Usando um reostato (ou resistências), defina a tensão para aproximadamente 0,8-0,9 V. Um microamperímetro conectado ao circuito do eletrodo central mostrará uma corrente de 200-300 μA. Deixe a corrente fechada por dez a quinze horas. A corrente cairá gradualmente para 10-20 µA, que é o necessário. O sensor agora está pronto para uso.

Para verificar como funciona, a maneira mais fácil é soprar em uma das membranas ou tocá-la com a ponta de uma agulha. No mesmo instante, a agulha do microamperímetro se desviará bruscamente para a direita. Para o olho, o movimento da membrana é imperceptível, mas o sensor reagiu imediatamente a ele.

Vamos explicar porque isso acontece. A intensidade da corrente depende de quanto iodo está perto do eletrodo negativo do cátodo. Sob a ação de uma corrente contínua, o pod no cátodo é restaurado, aceitando elétrons, e no ânodo é novamente formado a partir de íons. Portanto, o iodo é, por assim dizer, gradualmente bombeado do cátodo para o ânodo. Depois de carregar o sensor, a corrente diminui gradualmente, porque cada vez menos iodo permanece no eletrodo negativo. Mas assim que você ligeiramente, mesmo com um toque fraco, deslocou a membrana, uma porção adicional, embora muito pequena, de moléculas de iodo entra no cátodo; o sensor reage instantaneamente a isso: a corrente aumenta.

Esses dispositivos quimiotrônicos são extremamente sensíveis; cuidadosamente elaborados, às vezes podem reagir literalmente a algumas moléculas. A sensibilidade deles é usada na prática - quando o sinal é fraco e difícil de registrar de outras formas. Esses dispositivos quimiotrônicos são usados, por exemplo, em pesquisas médicas, em tecnologia - para contar pequenas peças em movimento em um transportador.

É possível usar esse sensor de alguma forma em casa ou na escola? Claro que você pode. Por que não transformá-lo em um dispositivo que irá alertá-lo quando um convidado chegar? Para isso, basta colocar o sensor na porta do apartamento, que ele responderá assim que o hóspede tocar na porta.

Mas, claro, um desses sensores, por si só, não é muito conveniente para esse fim: é preciso olhar o microamperímetro o tempo todo e esperar até que sua seta se desvie. No entanto, um sistema de alarme pode ser adaptado ao sensor - uma campainha ou uma lâmpada elétrica. Como fazer isso - descubra você mesmo ou consulte um professor de física.

A propósito, esse "vigia" quimiotrônico pode ser usado para proteger objetos importantes, como bancos. Claro, neste caso, o sensor não é hospitaleiro - alerta para o perigo.

Autor: Olgin O.M.

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O robô, desenvolvido no Cornell Robotics Lab, pode ser o assistente perfeito: não precisa ser dito para "abra a geladeira, vou colocar um prato" ou "adicione mais cerveja". Surpreendentemente, o próprio robô é capaz de avaliar a situação e agir de forma proativa, alertando “gentilmente” todas as intenções humanas.

Esta é realmente uma grande conquista, pois antes era difícil levar em conta as muitas variáveis que surgem quando uma pessoa, por exemplo, se levanta da mesa com um prato de comida e intenções incompreensíveis para o robô. No entanto, os engenheiros da Universidade de Cornell conseguiram resolver esse problema: agora basta sugerir silenciosamente seu desejo, e o robô está com pressa para realizá-lo.

O robô é equipado com braços manipuladores e um chassi com rodas que proporciona liberdade de movimento em uma superfície plana. Os "olhos" do robô são uma câmera estéreo Microsoft Kinect que usa um banco de dados de vídeo de movimentos humanos típicos. Por exemplo, um robô analisa como uma pessoa interage com objetos em uma mesa. Se uma pessoa despeja uma bebida de uma garrafa em uma caneca e depois a leva à boca, o robô entende que seu dono está bebendo e a caneca vazia precisa ser enchida periodicamente. Da mesma forma, o robô “entende” que depois que o dono despejou cereais e leite no prato, os sacos de comida podem ser colocados de volta.

A essência da tecnologia de previsão é escolher o cenário mais provável. Quando qualquer movimento começa, por exemplo, o dono com um prato nas mãos se levanta da mesa, o robô começa a analisar as possíveis trajetórias do movimento do dono e, consequentemente, suas intenções. Se o dono vai até a geladeira, o robô abre a porta; se o dono vai até a pia, ele abre a água, dá uma toalha, etc.

Durante os experimentos, o robô fez previsões corretas das intenções humanas 82% das vezes 1 segundo à frente, 71% das vezes 3 segundos à frente e 57% das vezes 10 segundos à frente. Isso não é tão pequeno quanto parece, porque não realizamos ações instantaneamente. Por exemplo, se o caminho até a geladeira levar 10 segundos, então o robô terá 1 segundo para entender nossa intenção e até 9 segundos para ir até a geladeira e abrir a porta, ou seja, esperar que o robô seja "cortesia" em pé com um pote de sopa nas mãos, não vai demorar muito.

Claro, inicialmente o robô deve ser ensinado e não se espera dele “entendimento” no primeiro dia de operação. Mas nossas atividades domésticas não são tão diversas, então alguns meses podem ser gastos em treinamento. Mas então você terá um servo robô realmente atencioso e incansável, literalmente prevendo todas as ações da casa. Esses robôs em 5 a 10 anos serão capazes de fornecer assistência séria a pessoas com deficiência e apenas àqueles que estão exaustos das tarefas domésticas. O robô em si não deve ser muito caro, porque seu "cérebro" é na verdade feito de um console de jogos, e seu "corpo" é ainda mais simples que um patinete elétrico Segway. É claro que alguns sistemas de segurança precisarão ser adicionados para proteger o robô de quedas, colisões com pessoas e evitar movimentos perigosos de manipuladores, mas sistemas semelhantes já foram desenvolvidos para robôs de trabalhadores industriais.

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