INTRODUCCIÓN
Hablaremos de un pequeño detector de metales, que pueden utilizar en la búsqueda de tuberías o vigas en paredes y techos. Con una pequeña modificación es posible utilizar este circuito como un práctico “busca tesoros”, si bien en este caso, y antes de utilizarlo, deberán seguir una serie de normas. ¡Que se diviertan!
En la figura 1 pueden ver el esquema electrónico de este circuito. El funcionamiento es el siguiente:
El único componente activo del circuito es el doble amplificador operacional TL082.
El primer amplificador, se utiliza como generador de onda cuadrada, y el segundo está configurado como un comparador.
La resistencias R1 y R2, forman un divisor de tensión, que permite utilizar estos amplificadores con una tensión no simétrica de 9v. La tensión de alimentación de todo el circuito, es por tanto una simple pila de petaca de 9v del tipo 6F22.
La resistencia R3, produce una realimentación positiva, que al generar cierta histéresis dentro del operacional, produce su oscilación.
Este oscilador es del tipo R-C, es decir resistencia y condensador. La frecuencia de este generador, está determinada por el valor del potenciómetro P1 y el condensador Cl.
Al ser P1 ajustable, podemos fijar al valor deseado la frecuencia de salida.
La señal cuadrada se desacopla por medio del condensador C2, y se limita en corriente por la resistencia R4, antes de aplicarla al circuito sintonizado formado por la bobina L1 y el condensador C3.
La bobina L1, puede ser de dos tipos, y en las líneas siguientes, le indicaremos como construirla.
El condensador C4, junto con los diodos D1 y D2, forman un circuito rectificador- doblador, que transforma la señal presente en extremos del circuito sintonizado, en una corriente continua igual al doble de la señal de pico.
El condensador C5 y la resistencia R5, forman un filtro que elimina el pequeño rizado del rectificador.
Las resistencias R6, R7 y los condensadores C6, C7, son dos filtros paso bajos utilizados para detectar los pequeños cambios de amplitud de la señal rectificada y aplicarlos al comparador.
El funcionamiento total del circuito es muy simple. En un primer paso, se ajusta el potenciómetro P1 para obtener a la salida del operacional una frecuencia igual a la de resonancia del conjunto L1/C3. En este instante, en extremos de L1/C3, se obtiene la máxima amplitud de la señal (resonancia). El nivel de pico de esta señal es doblado y convertido a un valor de corriente continua, y se aplica al circuito comparador.
Cuando un objeto metálico, entra dentro del campo electromagnético generado por la bobina, absorbe energía del circuito sintonizado, lo que produce una variación de amplitud, que una vez filtrada se lleva al comparador, que activa el diodo led conectado a su salida.
Es decir, en presencia de metal, el diodo se enciende, pero debemos destacar que el circuito detecta “variaciones de amplitud”, por tanto este tipo de detector funciona en modo “movimiento”, o dicho de otra manera, solo se detecta el metal cuando se mueve delante de la bobina (o la bobina sobre el metal). Si el metal se deja unos segundos sobre la bobina, la amplitud de la señal se estabiliza, y el detector, deja de indicar la presencia del metal. Este modo de funcionar que en principio puede parecer molesto, permite que el presente circuito no necesite más que un ajuste, al tiempo, que no limita sus características.
LAS BOBINAS
El corazón de cualquier detector de metales es su bobina de búsqueda, más conocida como plato. En nuestro caso, solo es necesaria una simple bobina de hilo de cobre aislado (barnizado), marcada en el esquema como L1. Podémos construir dos tipos distintos de bobinas dependiendo del uso que le demos al circuito:
- Si el uso es interior, es decir lo montamos para buscar tuberías y vigas antes de realizar taladros en paredes y techos, la bobina estará formada por 60 espiras de hilo de 0,3mm sobre un soporte de 10cm de diámetro.
-Si el uso es exterior, es decir, como buscador de tesoros, la bobina se construye con 30 espiras de hilo de 0,6mm sobre un soporte de 20cm de diámetro.
En las siguientes fotografías, pueden ver el proceso de construcción de la bobina L1.
El primer paso, consiste en dibujar sobre una plancha de madera 16 líneas con un diámetro de 10cm ó 20cm, dependiendo del tipo de bobina a construir. En extremos de cada línea, pondremos un pequeño clavo.
Utilizando 16 trozos pequeños de cinta aislante, fijaremos muy firmes las espiras. Es vital que las espiras queden bien apretadas, pues de lo contrario el detector no sería estable e incluso no funcionaría.
A continuación se enrollan 30 ó 60 espiras de hilo, dependiendo del tipo de bobina. Para evitar que se muevan las espiras, utilizaremos un poco de cinta adhesiva.
Para terminar de construir la bobina, solo queda darle una capa completa de cinta aislante. Recuerden que para poder soldar los terminales, antes se debe eliminar el barniz aislante de los extremos, para lo cual se utiliza un poco de papel de lija de grano fino.
MONTAJE Y AJUSTE
Como localizador de vigas y tuberías en suelos y paredes
Como busca tesoros en la búsqueda de objetos enterrados en el suelo
Es lógico pensar, que cada una de estas variantes, requiere de alguna variación del circuito, que en nuestro caso son los siguientes.
Busca tesoros:
En esta configuración el kit se montará, siguiendo la lista de componentes, la bobina estará formada por 30 espiras de hilo de cobre aislado de 0,6mm de grosor, sobre una forma de 20cm de diámetro. El ajuste es el mismo para las dos modalidades del kit.
Localizador de vigas y tuberías:
En este caso, el circuito se modifica ligeramente. El condensador C3 de lOnF, se montará en el punto marcado como C6. El condensador C6 de 68nF se montará en el punto marcado como C7. De esta manera, en el punto marcado como C3, no debe soldar ningún componente, y les sobrará un condensador de 560nF que pueden guardar por si lo necesitan en otros montajes.
La bobina de búsqueda está formada por 60 espiras de hilo de cobre aislado de 0,3mm sobre una forma de 10cm de diámetro. El ajuste es el mismo para las dos modalidades del kit.
AJUSTE DEL DETECTOR
Una vez montado el kit y la bobina de búsqueda, podemos realizar el ajuste del detector, para lo cual es imprescindible la utilización de un polímetro digital o analógico de alta impedancia. El procedimiento de ajuste es muy sencillo, colocamos el polímetro en medida de tensión en la escala de 20 ó 200v y aplicamos las puntas de medida en extremos de la resistencia R5. A continuación se ajusta la resistencia variable para obtener la máxima lectura, es decir el mayor valor de tensión posible.
Una vez obtenido este valor máximo, el detector estará ajustado y podemos comprobar su funcionamiento.
Muevan un trozo de metal delante de la bobina, por ejemplo una pila de 9v, a una distancia de unos 10cm. En ese instante si el ajuste es el correcto, el diodo led del circuito se encenderá durante unos segundos. Recuerden que el detector funciona en modo movimiento, es decir si dejan el metal en reposo cerca de la bobina, el led se apagará pasados un par de segundos.
Si el detector no funciona, y el montaje es correcto, se trata sin duda de un error en el ajuste. El ajuste de este circuito es crítico, y basta un desplazamiento de medio milímetro para que no funcione. Una posible causa de errores de ajuste, puede ser la utilización de polímetros de baja impedancia (de bajo coste y mala calidad), que cargan el valor de la resistencia R5 (de 1M ohmio), por tanto se obtienen lecturas y ajustes erróneos. Otra posible causa, es la presencia de metal cerca de la bobina durante el ajuste, recuerden que no debe de haber ningún metal.
Si el lector no dispone de polímetro, puede realizar el ajuste “a ojo”, pero esto requiere especial cuidado y paciencia. Deben de girar muy poco y a pequeños “saltos” la resistencia variable. En cada salto, moveremos delante de la bobina algún objeto metálico grande. En el punto de ajuste, el led se encenderá al paso del metal.
Este proceso es lento y puede suceder que en uno de los “saltos”, pasemos por encima del punto de ajuste, por lo cual tendríamos que repetir el proceso. Por tanto le recomendamos el uso de un buen polímetro.
Para los lectores más avanzados, que dispongan de un osciloscopio, el ajuste queda muy simplificado, simplemente coloquen la sonda de medida en extremos de la bobina de búsqueda, y ajusten el circuito hasta obtener la señal de máxima amplitud.
Para esta medida no podemos emplear el osciloscopio para PC del número anterior, pues la tarjeta de sonido solo admite señales hasta 20Khz, y nuestro detector emplea frecuencias cercanas a los 100Khz, muy por encima del anterior valor.
BUSCA TESOROS
KIT 35 detalles 300x121 APRENDE PRACTICANDO / Detector de MetalesLa construcción de un detector de metales para la búsqueda de objetos perdidos o enterrados en el suelo es relativamente fácil. En nuestro caso, utilizaremos este kit de regalo, el cual ha de ir situado en un soporte o bastidor adecuado. Naturalmente, este soporte, así como los materiales empleados pueden ser muchos y solo están limitados por la imaginación del lector.
En nuestro laboratorio hemos construido uno, que quizás puedan utilizar como guía para la construcción del suyo. Es imprescindible, no situar ningún elemento metálico cerca de la bobina de búsqueda, por tanto todos los materiales, serán de plástico o madera.
El plato de búsqueda, está realizado con un “Freesby” de plástico, al cual se ha fijado la bobina por medio de cuatro bridas de naylon. Posteriormente se ha pintado de un color más vivo, en concreto de amarillo.
La fijación del plato al tubo soporte, se realiza por medio de un juego de tomillo y palometa de plástico, que se pueden encontrar en muchas tiendas de juguetes, en forma de juegos de mecánica para niños. El tubo de soporte de la bobina, es un mango de plástico de un recogedor que ha costado 0,6 Euros.
Este tubo, se introduce en el interior de un tubo de aluminio, previamente doblado y recortado. Desde el tubo de aluminio a la bobina, deben de existir una distancia de al menos 30cm. El agarre está formado por un trozo de espuma de las utilizadas en los manillares de bicicleta.
El soporte del antebrazo, es un trozo de tubo de PVC, de agua sanitaria, que se ha recortado y forrado con fieltro adhesivo blanco. El cable de conexión de la bobina al plato es del mismo tipo que los empleados en los cables serie de informática.
Es muy importante, que este cable quede bien apretado, si oscila, el detector puede dar falsas señales
El tubo de aluminio, se ha pintado en su parte superior con un spray de color rojo, para darle un mejor aspecto, y tapar errores o desperfectos.
El circuito electrónico se ha introducido junto con la pila en una caja de plástico, y en su exterior, se ha situado el led, el potenciómetro de ajuste, el interruptor de encendido y una conexión para cascos.
Todo este diseño es meramente ilustrativo y se ofrece a modo de ejemplo, queda pues a merced de su imaginación, los materiales empleados y la forma de construir su propio detector.
En el caso de que su detector de metales no funcione puede deberse a muchos motivos, algunos de los cuales les explicaremos en las siguientes líneas. Lo primero que debemos aclararles, es que la placa y el diseño han sido comprobados y su funcionamiento es perfecto, por tanto si su kit no funciona, se debe con toda seguridad a un error de montaje o ajuste del circuito.
Lo primero que debemos revisar es la construcción de la bobina. Este “componente” es el más crítico de construir y el que puede dar más problemas a la hora de poner en marcha el detector.
Es imprescindible que construyan la bobina exactamente como se indica en las líneas anteriores, es decir 60 espiras de hilo de 0,3mm sobre 10cm de diámetro ó 30 espiras de hilo de 0,6mm sobre 20cm de diámetro. Cualquier otra bobina no funcionará, o lo hará mal. La variación de estos valores solo es posible de forma experimental, una vez comprobado el funcionamiento de su detector, es decir cuando esté ajustado.
Es necesario comprobar la continuidad de la bobina con un polímetro para comprobar que no se ha roto el hilo de cobre, y que hace buen contacto eléctrico en la placa. Recuerden que deben retirar el barniz aislante de los extremos soldados en la placa.
La bobina debe tener todas sus espiras bien apretadas y aisladas con cinta aislante, de lo contrario las capacidades parásitas y las vibraciones hacen inestable al detector. Si la bobina está bien, podemos buscar el error en la placa.
Comprobaremos que todos los componentes se encuentran en el lugar apropiado y en la posición correcta. Verificaremos que no existan pistas en corto por el estaño, o soldaduras por hacer.
El error más habitual que hace que el circuito no funcione suele ser el ajuste erróneo (o nulo) de la resistencia ajustable. Como indicamos en líneas anteriores este ajuste es crítico y de no realizarse de la manera adecuada, el circuito no funciona, o se comporta de manera extraña o con poca sensibilidad. Si su problema es éste, deberá realizar un nuevo ajuste mas cuidadoso.
Otro posible problema, son las pilas gastadas o en periodo de “agotamiento”, como pueden ver en el esquema nuestro circuito no tiene alimentación regulada, por tanto las pilas gastadas, originan ligeras caídas de tensión en la línea de alimentación.
Estas caídas, se producen cuando el circuito consume más corriente, es decir cuando se enciende el led, indicando la presencia de metal. El uso de pilas gastadas produce inestabilidad del circuito, pérdida de sensibilidad y el “enganche” del detector, es decir el detector indica continuamente la presencia de metal. Para evitar este inconveniente, simplemente, utilice pilas nuevas y del tipo alcalinas. Otra opción, es dotar al circuito con un pequeño regulador de 9v (uA7809), y alimentar la placa con 12v.
En algunos detectores que hemos montado en nuestro laboratorio hemos comprobado que son más sensibles que otros, el motivo es muy simple, el operacional empleado como un comparador trabaja en bucle abierto, es decir a su máxima ganancia.
Esta ganancia varía ampliamente dentro de unos límites, de un chip a otro, por tanto si su detector funciona, pero tienen poca sensibilidad, puede optar (suponiendo que no sea un mal ajuste) por sustituir el chip TL082 por otro de las mismas siglas, y dado su bajo precio pueden probar varios, hasta encontrar el más sensible.
En nuestro laboratorio comprobamos variaciones de ganancia dentro del margen de 80.000 a 100.000, de un chip a otro. Otra posible solución en aquellos detectores que presenten baja sensibilidad, es sustituir la resistencia R4 de 4K7, por otra de 1K. De esta forma aumentamos la amplitud de la señal aplicada al circuito sintonizado, y por tanto la potencia emitida por la bobina.
Pueden ustedes perseverar en la comprobación de su montaje, hasta que el detector funcione adecuadamente, tengan la seguridad de que si todo es correcto, no cometen errores, y el ajuste es el adecuado el kit funcionará perfectamente.
UTILIZACIÓN
La utilización del kit una vez montado y ajustado puede se muy variada.
En el modo de interiores, nos permitirá localizar y rastrear tuberías, vigas y cualquier otro objeto metálico de gran tamaño oculto en paredes y techos.
En el modo de exterior o busca tesoros, podemos utilizarlo en la búsqueda de objetos metálicos perdidos o enterrados a unos pocos centímetros bajo el suelo.
En este caso, la utilización es muy sencilla. El plato se ha de llevar perfectamente horizontal sobre la superficie. El plato del detector se debe de mover de un extremo al otro, y siempre solapando un barrido con el anterior para no dejar zonas muertas.
SENSIBILIDAD
Cuando hablamos de sensibilidad en un detector de metales, nos referimos a la cantidad mínima que detecta y a que distancia.
Este concepto de sensibilidad no es un estándar y difiere de un detector a otro por muchas variables. Definir la sensibilidad de un detector de metales, no es tarea fácil, pues es un concepto algo escurridizo, son muchos los fabricantes de aparatos detectores, pero pocos los que indican la sensibilidad de su producto.
En general, si quieren “pillar”, o marear a un vendedor de este tipo de aparatos, basta con preguntarle ¿Cual es su sensibilidad?.
La sensibilidad de un detector de metales depende a grandes rasgos de:
Su tipo, así por ejemplo un detector del tipo BFO (Batido de frecuencia), es menos sensible que.uno de tipo IB (Balance de Inducción), que a su vez es menos sensible que uno de pulso de inducción.
El tipo de suelo y su ajuste, no es lo mismo la búsqueda en arena de playa, que en suelo altamente mineralizados de montaña. Además dependemos del ajuste del propio receptor.
La discriminación. Algunos detectores, necesitan de un ajuste continuo de este sistema, para no perder sensibilidad.
Del tamaño y posición del objeto. No es lo mismo localizar una moneda de canto o plana, ni un anillo o una lata de refresco.
Los conocimientos y habilidades del aficionado, determinan en gran parte la manera de buscar y por tanto los objetos encontrados.
Como se puede ver, la “sensibilidad” depende de una gran multitud de factores, esto sin olvidar otros como son, tierra mojada o seca, temperaturas de 0o o de 40°, terreno rocoso o con partículas magnéticas, etc.
Las personas que nunca han utilizado un detector de metales, suelen tener la idea preconcebida de que son unos aparatos capaces de detectar objetos metálicos de pequeño tamaño como son monedas y anillos a profundidades de 1m o más, bajo tierra. Esto por suerte o desgracia no es real en modo alguno, los mejores detectores de metales, tienen una sensibilidad, que les permite detectar una moneda de 1€ a 20 o 30 cm bajo el suelo, y los muy profesionales a 40cm (pulso de inducción).
No existe actualmente ningún detector de metales que ofrezca más sensibilidad, por cuestiones puramente físicas. Algunos vendedores, suelen indicar por desconocimiento o mala fe, que sus equipos de “alta sensibilidad”, detectan metales o monedas a más de medio metro. Desconfíe de este tipo de vendedor, y tome nota de que hablan de monedas (en plural) sin indicar cuantas, ni de que tamaño.
Es evidente que un buen detector de metales no tiene ningún problema en detectar “monedas” (por ejemplo 50 monedas de 4cm de diámetro), a esa distancia, pero claro esto no es lo que habitualmente vamos a encontrar.
Los buenos aficionados, saben que tanto más importante que la sensibilidad de un detector es su buena discriminación. Basta hacer unos cuantos agujeros en busca de chatarra para darse cuenta de ello. Solo imaginen que tengan que hacer un agujero de 30cm de profundidad en tierra dura para sacar un trozo de hojalata.
Si ustedes están interesados en la compra de un detector de metales, busquen comercios especializados y serios. Eviten los detectores “milagrosos” basados en prácticas seudo científicas como la radio estesia y no confíe en aparatos que no indican claramente sus características técnicas. A estas alturas, se estarán preguntando ¿cuál es la sensibilidad de este kit?
Como hemos mencionado en líneas anteriores es difícil de indicarlo, cuando la construcción y el ajuste depende de ustedes. Los tres prototipos que hemos montado en laboratorio, permiten detectar una moneda de 1 Euro a una distancia de 5 a 8cm, dependiendo del ajuste, tipo de bobina, chip, etc.
Naturalmente si bien este valor es relativamente bajo comparado con un detector de metales comercial, también es verdad que puede ser incrementado, añadiendo las mejoras o variaciones que crean oportunas.
Además en un principio no conviene mucha sensibilidad, a menos que quieran escarbar mucho, pues recuerden que este circuito no tiene discriminación alguna sobre el metal detectado.