Detector de metais (ART136)

Este detector de metais pode ser usado para encontrar pequenos objetos perdidos em gramados ou tapetes, canos e fios de metal embutidos em paredes, ou ainda detectar armas e objetos de metal em caixas e maletas. O alcance, como o de todos os circuitos que operam segundo este princípio, depende do tamanho do objeto podendo variar entre alguns centímetros para moedas e joias até perto de 10 cm para uma arma ou uma lata de cerveja.

 

Detectores de metais são circuitos que sempre despertam a curiosidade dos montadores de aparelhos eletrônicos.

No entanto, muitos são iludidos pela possibilidade de encontrar tesouros enterrados profundamente ou ainda de detectar objetos muito pequenos a grande distância sob a terra.

O que ocorre é que o princípio de funcionamento da maioria dos detectores é tal que os torna apenas úteis nos casos indicados na nossa introdução.

Assim, o pequeno detector que descrevemos neste artigo pode ser montado numa pequena caixa plástica e usado com eficiência para encontrar pequenos objetos em carpetes ou sob a areia e canalizações de metal e fios embutidos em paredes.

Os eletricistas instaladores, profissionais de Cabeamento Estruturado e mesmo pessoal de manutenção em construções poderão desfrutar da utilidade deste aparelho no sentido de não furar uma parede onde já passa um conduto ou de localizar a passagem de fios que não sejam indicados numa planta.

Uma outra aplicação interessante para este circuito é mostrada na figura 1 onde ele é usado para revistar uma pessoa, para eventual detecção de armas e objetos perigosos, ou mesmo objetos de metal que possam estar sendo roubados.

 

 

O circuito pode ser alimentado tanto por pilhas comuns como por bateria de 9V e seu consumo é relativamente baixo o que estende bastante a autonomia da fonte.

 

 

COMO FUNCIONA

O princípio de funcionamento deste detector é o mesmo da maioria dos equivalentes comerciais: batimento de freqüência.

Se tivermos dois osciladores operando na mesma freqüência, misturando seus sinais conforme mostra a figura 2, o resultado será um batimento nulo.

 

 

Isso significa que, nestas condições, não teremos sinal de saída.

Vamos supor que um dos osciladores gere um sinal de freqüência fixa, mas que o outro tenha a freqüência de seu sinal determinada por um circuito LC, onde o L é uma bobina exploradora.

Qualquer objeto de metal que entre no campo da bobina L alterará sua indutância concentrando ou dispersando as linhas do campo magnético.

Isso significa que a freqüência do oscilador se altera sempre que um objeto entrar no campo de ação de sua bobina.

O resultado final disto é que as freqüências dos dois osciladores não mais serão iguais. Misturando então os dois sinais, o batimento não mais será  nulo.

Na saída do circuito teremos dois sinais: um cuja freqüência é a soma das freqüências dos osciladores e portanto de valor muito alto. O outro será a diferença das freqüências dos sinais dos dois osciladores.

Como este sinal diferença tende a uma freqüência na faixa de áudio, se ele for amplificado e aplicado a um transdutor teremos um "apito".Assim, sempre que qualquer objeto entrar no campo da bobina exploradora, a mudança de freqüência vai se traduzir  na produção de um apito no transdutor.

Tanto maior a influência deste objeto no campo da bobina, maior será a diferença de freqüências entre os dois osciladores e portanto mais agudo o som produzido. No nosso circuito prático os dois osciladores são elaborados em torno de duas portas de um circuito integrado 4093.

Num oscilador temos uma bobina exploradora e um capacitor de ajuste que permite "zerar" o batimento, e no outro temos uma bobina e um capacitor fixo.

As outras duas portas do circuito integrado são usadas para misturar e amplificar o sinal diferença aplicando-o a um transdutor.

 

 

MONTAGEM

Na figura 3 temos o diagrama completo de nosso detector de metais.

 

 

A disposição dos componentes numa placa de circuito impresso é mostrada na figura 4.

 

 

O ponto mais crítico da montagem é a bobina exploradora que pode ser montada numa forma de plástico ou ainda de papelão com as dimensões aproximadas da figura 5.

 

 

Essa bobina pode ser colada diretamente sob a caixa do detector caso em que sua conexão ao circuito não precisa ser feita com fios especiais.

No entanto, se a bobina for montada mais longe, num cabo para segurar, por exemplo, será preciso fazer sua conexão ao circuito através de um cabo blindado. Essa bobina é formada por 30 a 40 voltas de fio esmaltado 26 ou 28 AWG.

O capacitor de ajuste pode ser aproveitado de um radio transistorizado fora de uso. Qualquer capacitor variável de 120 a 400 pF de capacitância máxima pode ser usado.

O choque de RF tanto pode ser do tipo comercial como pode ser enrolado.

Para isso enrole de 40 a 60 voltas de fio esmaltado 32 ou mais grosso num pequeno bastão de ferrite. Veja que o equilíbrio do circuito, ou seja, a obtenção do ponto de nulo depende fundamentalmente destes componentes.

Dependendo da construção que o leitor faça pode ser necessário tentar algumas alterações nas bobinas para se conseguir zerar o circuito. Como fazer isso veremos mais adiante.

O transdutor usado é do tipo cerâmico de alta impedância.

 

 

PROVA E USO

Ligando o aparelho e movimentando o controle de CV devemos ir obtendo sons cada vez mais graves até que em determinado ponto ele pára. Aproximando então qualquer pequeno objeto de metal da bobina exploradora o circuito deve "apitar" ou emitir som.

Se o controle chegar ao final de seu curso antes de se obter o zero, será  preciso alterar a bobina L1. Se o controle alcançar seu ponto mais grave com o variável todo aberto será preciso diminuir o número de espiras de L1.

Se alcançar seu ponto mais grave todo fechado, será preciso aumentar o número de espiras de L1. Para usar o aparelho zere (obtenha o ponto de nulo em CV).

Depois, basta aproximar a bobina exploradora do local em que se suspeita haver metal.

Não instale o aparelho em caixa de metal para que ela não instabilize o circuito ou cause falsas detecções.

 


LISTA DE MATERIAL

 

Semicondutores:

CI-1 - 4093B - circuito integrado CMOS

 

Capacitores:

CV - capacitor variável - ver texto

C1 - 47 pF - capacitor cerâmico

C2 - 10 uF/12V - capacitor eletrolítico

 

Diversos:

L1 - Bobina exploradora - ver texto

L2 - 47 uH - microchoque - ver texto

BZ - Transdutor piezoelétrico

S1 - Interruptor simples

B1 - 6 ou 9V - 4 pilhas ou bateria

 

Placa de circuito impresso, fios esmaltados e forma para as bobinas, suporte de pilhas ou conector de bateria, caixa para montagem, fios, solda.

 

Opinião

Mês de Férias (OP117)

Para estudantes e professores este é um mês diferente. As férias escolares levam esses nossos leitores a esquecer um pouco a eletrônica, se bem que para muitos isso seja impossível.

Leia mais...

Buscar Componentes

Informativo Mensal

 Para se manter atualizado com nossas novidades e notícias, Siga-nos pelo:
Twitter
Facebook
Linkedin

ou torne-se membro de nosso grupo:
Google Group 
Yahoo Group

LIVROS TÉCNICOS

              

Velhos
Os velhos malucos são mais malucos que os jovens. (Les vieux fous sont plus fous que les jeunes."
La Rochefoucauld (1613 - 1680) - Reflexões

Instituto Newton C Braga - 2014 - Entre em contato - Como Anunciar - Políticas do Site
+conexões

Seja mais um amigo facebook
Siga-me twitter
Apoio Social
Lions Clube de Guarulhos Sul SOS Mater Amabilis
Advertise in Brazil
If your business is Electronics, components or devices, this site is the correct place to insert your advertisement (see more)