Hoy vengo a compartir con todos mis lectores un proyecto que ya tenía deseos de abordar desde hace tiempo. Se trata de un detector de metales, que he bautizado como «Cazatesoros», pues está ideado para usar en la búsqueda de monedas, joyas (sortijas, zarcillos…) y otros materiales, tanto ferrosos como no ferrosos, que se localizan habitualmente en las playas. Es en estas áreas, donde se pierden todos los veranos multitud de objetos que quedan ocultos o semienterrados bajo la arena. Podemos decir que las playas son verdaderos campos de tesoros que, sin la ayuda de un equipo capaz de detectarlos, sería muy laborioso acceder a ellos o hacer rentable su búsqueda.
Un detector de metales profesional es un artículo habitualmente caro, debido sobre todo a que no es algo de uso común que podamos encontrar ni siquiera en las grandes áreas comerciales, en consecuencia debe adquirirse a firmas especializadas que lo comercializan como un producto para minorías. Sin embargo, un detector de metales en su concepción más básica es algo tecnológicamente simple, con un poco de maña y dedicación podemos construirlo nosotros mismos. Salvo los componentes electrónicos (que debemos adquirirlos en comercios de electrónica), el resto los podemos obtener de artículos de uso común, por ejemplo la caña del detector puede ser la barra extensible de un mango limpiacristales; la cabeza que alberga la bobina detectora pueden ser dos bajoplatos de vinilo, dos platos plásticos de macetero, o también dos discos voladores de playa ambos contrapuestos y pegados por el borde. El cable que une la cabeza detectora con el circuito puede ser dos metros de cable apantallado de los utilizados para la antena de televisión.
Yo vengo aquí a proponeros que abordéis su montaje, estoy seguro que os puede dar muchas satisfacciones, no sólo por el fin dado al artilugio, sino también porque seguro os divertiréis construyéndolo y viéndolo funcionar pues, como suelo titular mis artículos… «El electrón es divertido».
Vídeo buscando monedas en la playa con un detector de metales:
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Para empezar… ¿Qué es un detector de metales?
Técnicamente, un detector de metales es un circuito sensible a las variaciones del campo magnético de una bobina cuando un objeto metálico entra dentro de su área. Si somos capaces de identificar esas alteraciones del campo magnético y procesarlas hacia algún componente de salida, por ejemplo mediante un sonido en un auricular o el movimiento de una aguja en un medidor, podremos ubicar dónde se encuentra el objeto aunque no esté a la vista.
Existen varios métodos para «detectar» esas variaciones magnéticas, los más usados son los de balance de inducción (IB) y los de oscilación por frecuencia de batido (BFO). Los IB son quizá más delicados y menos adecuados para llevar a cabo como un proyecto personal, debido a que necesitan instalar dos bobinas en la cabeza detectora delicadamente ajustadas.
En sitios temáticos de Internet, sobre todo en lengua anglosajona, se puede acceder a numerosos circuitos y proyectos de construcción de detectores de metales. Yo he construido y probado varios de esos circuitos con pocas diferencias funcionales, finalmente me llamó la atención un proyecto realizado por un colegio de Taiwan, en donde se enseñaba a alumnos menores de 14 años a construir un detector BFO utilizando o adaptando componentes de fácil adquisición, tales como un palo de escoba de madera, una caja de plástico, un trozo de tubo de desagüe de PVC, madera de balsa para construir la cabeza detectora, etc. Me inspiré en ese proyecto y, tras algunos cambios en el diseño del circuito para adaptarlo a mis necesidades, lo adopté para el que presento ahora en este artículo.
Por tanto, voy a proponer la construcción de un detector de metales BFO por su sencillez, no sólo en el concepto de funcionamiento sino también de su ajuste. No creáis que por ser un circuito más sencillo es por ello menos eficaz, pues los BFO pueden detectar una simple moneda de 20 céntimos de euro a 10 cm de profundidad bajo la arena. Para una playa, esa profundidad no sólo es suficiente, sino incluso superior a lo necesario, pues la mayoría de los objetos metálicos que se pierden año tras año en las playas concurridas de todo el mundo, quedan ligeramente solapados bajo la arena, raramente más allá de 1 ó 2 cm de profundidad. Por supuesto, si el objeto es más voluminoso, la distancia de sensibilidad entre la cabeza detectora y el objeto se incrementa notablemente.
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¿Cómo funciona un detector de metales BFO?
Los que no tengáis idea de electrónica o todavía os estáis acercando a este mundo no os asustéis al leer los conceptos que siguen, pues intentaré explicarlos poniendo ejemplos cotidianos. Los que ya conocéis de mis artículos sabéis que me gusta extenderme sucintamente sobre el funcionamiento de las cosas; estoy seguro que en esta ocasión también me haré entender.
Para no repetirme, y dado que lo que voy a explicar tiene como base el funcionamiento de un oscilador electrónico, antes de nada leed por favor el siguiente artículo (dividido en tres partes) donde, aprovechando el proyecto de montaje de una pequeña emisora de bolsillo, explico paso a paso cómo funciona un oscilador.
También, dado que el circuito de nuestro detector de metales incluye un resonador cerámico (similar a un cristal de cuarzo), que será como el «corazón» de uno de los osciladores que montaremos, es interesante que leas este otro artículo:
El circuito que vamos a montar incluye dos osciladores del tipo llamado «Colppits», que tienen la facultad de ser bastante estables. Si deseas más información sobre este tipo de oscilador mira el siguiente enlace de la Wikipedia: http://es.wikipedia.org/wiki/Oscilador_Colpitts
Uno de esos osciladores lo usaremos como señal de referencia, pilotado por un resonador cerámico (como el cristal de cuarzo referido más arriba) oscilando en la frecuencia de 455 Khz. Así, la fiabilidad del circuito Colppits junto con la exactitud del resonador cerámico nos ofrece en conjunto un oscilador muy estable. Esto es importante ya que, cuando ajustemos la sensibilidad del detector para comenzar a explorar, deberemos poder hacerlo hasta el punto de escuchar en los auriculares una señal de muy baja frecuencia, lo cual sería de ajuste más complicado si tal oscilador no tuviese una excelente estabilidad.
Con el siguiente esquema de bloques intentaré hacer entender cómo funciona un BFO, y concretamente el circuito que propongo, que incluye todos los módulos que se muestran en el esquema :
La fuente del circuito va a ser una simple pila cuadrada de 9 voltios, pero la verdadera tensión de alimentación del detector será de 5 voltios, cuya estabilización correrá a cargo de un circuito integrado del tipo 78L05. El motivo de bajar y regular la tensión de 9V a 5V es para que los osciladores reciban siempre un voltaje constante y sean lo más estables posibles, y ello se consigue aumentando en 4 voltios el rango de tensión de reserva.
El oscilador local funciona en la frecuencia de 455 Khz, pilotado por un resonador cerámico. A su vez, el oscilador de frecuencia variable (que en lo sucesivo llamaré «oscilador de exploración») está pilotado por la bobina o cabeza detectora. En ausencia de objetos metálicos cerca de la cabeza detectora, este oscilador trabaja en una frecuencia muy cercana a la del oscilador local (aproximadamente entre los 445 y 465 Khz), esa frecuencia puede ajustarse mediante un control de sensibilidad (una resistencia variable) accesible en la caja del aparato.
Hago un inciso para explicar algunos conceptos que os ayudarán a comprender lo que sucede en un oscilador de frecuencia:
A la frecuencia original de un oscilador de frecuencia se le llama «frecuencia fundamental», «tono fundamental» o también «Primer armónico». En el detector de producto (mira el esquema de antes) entran dos frecuencias fundamentales, que son las que provienen de cada oscilador (el local y el de exploración). Pero, aparte de estos valores «fundamentales», al detector de producto entran otras múltiples frecuencias llamadas «armónicos y subarmónicos», que son resultado de multiplicar cada una de ellas x2, x3, x4, x5… (armónicos); o de dividir entre :2, :3, :4… (subarmónicos).
Ejemplo:
El segundo armónico de 455 sería 455×2=910 Khz El tercer armónico de 455 sería 455×3=1365 Khz El cuarto armónico de 455 sería 455×4= 1820 Khz
…etc
El segundo subarmónico de 455 sería 455:2=227,5 Khz. El tercer subarmónico de 455 sería 455:3=151,66 Khz. El cuarto subarmonico de 455 sería 455:4=134,75 Khz.
…etc
Podéis suponer que dentro del detector de producto habrá miles de frecuencias distintas, fruto de los múltiples armónicos surgidos de la frecuencia fundamental de cada uno de los osciladores. No obstante, tengo que aclarar que cada armónico y subarmónico va perdiendo progresivamente energía, por ejemplo, el segundo armónico ya tiene menos energía que el primero (o fundamental), el tercero ya es mucho más débil, y así sucesivamente. Por tanto, en nuestro circuito nos interesa utilizar las frecuencias originales o los armónicos más próximos a la frecuencia fundamental, para disponer de la máxima energía y así no tener que dotar al circuito de más etapas amplificadoras.
Lo primero que observamos de ambos osciladores, es que trabajan en frecuencias demasiado elevadas para ser escuchadas (recordemos que las frecuencias audibles están entre los 20 y los 20.000 hercios), por este motivo se inyectan ambas frecuencias al detector de producto, el cual «sumará» algebraicamente (añadiendo o restando) los dos valores, extrayendo el audio y derivando a masa la radiofrecuencia, que no es audible.
Para entender cómo funciona el detector de producto lo voy a comparar previamente con algo de la vida que os resulte más familiar. Imagina que dos grupos de niños juegan a tirar la cuerda. Cómo ya se sabe, en este juego hay un pañuelo atado en el centro que es alineado previamente con una marca realizada en el suelo, cada grupo debe tirar hacia su lado e intentar arrastrar al otro grupo desplazando el pañuelo más allá de la zona marcada (señalada en la imagen con un cuadrado). Ganará el grupo que haya conseguido traspasar esa marca.
Ahora, veamos matemáticamente lo que sucede en este juego usando sólo los operadores matemáticos de la suma y la resta:
Cuando ambos grupos comienzan a tirar hacia su respectivo lado, uno de ellos terminará consiguiendo superar al otro. Imaginemos que es el grupo de la izquierda el que más tira, y que su fuerza de tiro es de 20 Kilos. Por su parte, el grupo de la derecha sólo tira con una fuerza de 15 Kilos.
Se deduce pues lo siguiente:
1) Si tomamos sólo la fuerza de la izquierda, sin contar la de la derecha, tendremos: 20 + 0 = 20 kilos.
2) Si tomamos sólo la fuerza de la derecha, sin contar la de la izquierda, tendremos: 15 + 0 = 15 kilos.
3) Si tomamos las dos fuerzas en su conjunto, sin contar hacia qué lado tiran, tendremos: 20 + 15 = 35 kilos.
4) Si tomamos la diferencia existente entre las dos fuerzas, tendremos: 20 – 15 = 5 kilos.
Fíjate ahora, que en el punto 4 anterior esos 5 Kilos de diferencia son justamente los que hacen que el grupo de la izquierda pueda desplazar al grupo de la derecha, pues si no existiera diferencia alguna y ambas fuerzas estuvieran equilibradas el pañuelo se mantendría inmóvil en su sitio. Por ejemplo, si ambos grupos tirasen hacia cada lado con una fuerza de 20 Kilos, tendríamos:
20 – 20 = 0 Kilos. O sea, con cero Kilos no habría ninguna fuerza que moviera el pañuelo de su sitio.
Vamos ahora aplicar a nuestro detector de producto lo que hemos visto en el juego de tirar la cuerda:
Al detector de producto entra una frecuencia fija de 455 Khz del oscilador local (imaginemos que en el juego de la cuerda esta frecuencia son los Kilos del grupo de la derecha que menos tira). Si ahora ajustamos la sensibilidad para que el oscilador de exploración trabaje en 456 Khz (imaginemos que esta frecuencia son los Kilos del grupo de la izquierda que más tira), las dos frecuencias al entrar en el detector de producto se suman y se restan teniendo a la salida los siguientes valores fundamentales:
456 Khz + 0 Khz del oscilador de exploración 455 Khz + 0 Khz del oscilador local 456 + 455 Khz de la suma de las frecuencias de ambos osciladores = 911 Khz. 456 – 455 Khz de la resta de las frecuencias de ambos osciladores = 1 Khz. (*)
Fíjate en una de estas frecuencias (*), la que resta 456-455 Khz. Observa que el resultado es = 1 Khz. Curiosamente, esa frecuencia es audible, pues se encuentra entre los 20 y los 20.000 hz. Haciendo el símil con el juego de tirar la cuerda, aquella diferencia de «Kilos», en este caso de Hercios, es la que hace que la frecuencia se desplace hacia un extremo, pues si no existiera diferencia de frecuencia, por ejemplo si ambas fuesen de 455 Khz, al restarlas (455 – 455) nos daría cero (0), y por tanto la frecuencia no se movería (así como en el juego de la cuerda, si ambos grupos tirasen de cada lado con la misma fuerza la fuerza resultante sería 0, y el pañuelo también se mantendría inmóvil en el mismo sitio).
Pues bien, si ahora detectamos esa señal de 1 Khz (eso se hace mediante un simple diodo, partiendo la señal por la mitad y quedándonos con una sola de las bandas de esa frecuencia), y a continuación filtramos la radiofrecuencia que acompaña a esa señal (eso se hace mediante un simple condensador cerámico, enviando la RF a masa), ya nos quedaría una señal audible y limpia aunque muy débil. Si ahora introducimos esa diminuta señal en un amplificador de audio la podremos escuchar limpiamente en unos auriculares o en un pequeño altavoz.
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La cabeza detectora
Ya hemos visto cómo se producen y mezclan las señales generadas por ambos osciladores. También hemos visto que la frecuencia del oscilador de exploración depende de la bobina instalada en la cabeza detectora. Esta bobina, en ausencia de elementos metálicos próximos a ella, podemos hacerla oscilar en una frecuencia próxima a la del oscilador local, y de esa forma poder escuchar la señal resultante de la resta de ambas en un auricular. Suponiendo que estemos escuchando una frecuencia fija de 1 Khz (esa frecuencia la ajustamos previamente en el mando de la resistencia accesible en el exterior de la caja), el circuito se encuentra estable. Pero, si ahora acercamos la cabeza a algún objeto metálico notaremos que la frecuencia en los auriculares cambia rápidamente de tono. Eso sucede porque la bobina, al ser parte responsable de la frecuencia de oscilación del oscilador de exploración, es interferida por dicho objeto en sus campos magnéticos. En consecuencia, la frecuencia del oscilador de exploración es alterada, sea creciendo o disminuyendo su frecuencia (dependiendo de si es un material ferroso o no ferroso), esa variación de frecuencia suele ser pequeña e inaudible, por ejemplo si hemos localizado un metal ferroso puede pasar de oscilar de 456, a 457 ó 458,5 Khz. Sin embargo, al mezclar en el detector de producto esa pequeña variación de alta frecuencia con la frecuencia fija del oscilador local, con la resta de ambos sí obtenemos una señal de audio de notable variación y muy apreciable en los auriculares. Aplicando el símil del juego de tirar la cuerda, es como si al grupo de la izquierda le entrase de pronto una fuerza muy superior y arrastrase violentamente al grupo de la derecha, desplazando el pañuelo mucho más allá de la marca del suelo.
Por ejemplo, si entrase un objeto metálico en el campo de acción de la cabeza detectora, y la frecuencia del oscilador de exploración cambiase de 457 a 458,5 Khz, al restarle la del oscilador local nos daría:
458,5 Khz – 455 Khz = 3,5 Khz.
Es decir, hemos pasado de escuchar en los auriculares una frecuencia fija de 1 Khz a otra de 3,5 Khz, o sea, habremos notado una variación de frecuencia de 2,5 Khz, lo cual es muy apreciable e identificativo de que la cabeza detectora halló algún objeto metálico.
Obviamente, cuanto más grande sea el objeto metálico que interfiere en la bobina de la cabeza detectora, más perturbación le creará y a más distancia será detectado. No obstante, como ya dije, el circuito actual es capaz de detectar una pequeña moneda a unos 10 cm de profundidad.
Para ver un ejemplo práctico de cómo actúa la bobina detectora en un circuito BFO, mirad el siguiente video.
En esta demostración la bobina está toda apantallada mediante papel de aluminio, eso es para evitar que sea sensible a otros objetos que no son metálicos, o cualquier radiación que se encuentre en las proximidades. Sólo es visible unos 10 cm. de bobina a lo largo de su circunferencia, que aportan suficiente sensibilidad para detectar una pequeña moneda.
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El circuito
Como se puede observar, el circuito del detector es sumamente sencillo: IC1 permite regular la alimentación original de 9 V y estabilizarla en 5 V para todo el circuito.
Q1, con sus elementos asociados conforman el oscilador local, pilotado por el resonador cerámico de 455 Khz.
Q2, con sus elementos asociados conforman el oscilador de exploración. Su configuración es muy parecida al del oscilador local, con la diferencia de que en este caso la frecuencia de oscilación no la determina un resonador, sino una bobina (L1) que está alojada en la cabeza detectora. También dispone de un pequeño condensador ajustable (C13) para dejar sintonizado el oscilador en su frecuencia correcta antes de cerrar la caja definitivamente. Finalmente, dispone de un potenciómetro (R1) que permite el ajuste de sensibilidad de este oscilador desde el exterior de la caja.
Las señales de ambos osciladores llegan mediante los condensadores C3 y C4 al detector de producto, compuesto por D1 (encargado de desdoblar la señal y quedarse con una de las bandas de frecuencia), y R5, R6 y C2 (que forman un filtro encargado de derivar a masa la radiofrecuencia, al ser ésta no audible).
Finalmente, C12 acopla la señal (ya audible) del detector de producto a un potenciómetro de volumen R2 (accesible desde el exterior de la caja), y de éste a un amplificador de audio tipo LM386 (IC2), que aporta suficiente señal para ser escuchada en unos auriculares o un pequeño altavoz.
Diagrama esquemático del circuito
Diagrama adaptado para placa PCB
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Identificación de los terminales
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Relación de componentes y características
Nota.- Si no se especifica el tipo de material del componente, es porque no es crítico.
R1 – Potenciómetro lineal de 100K R2 – Potenciómetro logarítmico de 10K R3, R8 – Resistencias de 33K R4, R5 – Resistencias de 100K R6, R7 – Resistencias de 15K R9 – Resistencia de 2,2K C1, C2, C9 – Condensadores de 0,1 uF (políester o cerámico) C3, C4 – Condensadores de 15 pF C5 – Condensador de 680 pF C6, C8 – Condensadores de 1000 pF C7 – Condensador de 2200 pF C10, C11 – Condensadores electrolíticos de 150 uF/16V mínimo, se pueden utilizar valores superiores hasta 330 uF si fuera preciso. C12 – Condensador electrolítico de 10 uF/16V mínimo C13 – Condensador ajustable de 60 pF, se pueden utilizar valores superiores a 60 pF si fuera necesario. D1 – Diodo de silicio 1N4148 (equivalente: 1N914) Q1, Q2 – Transistores BC547B (equivalentes: BC167, BC182, BC237) IC1 – Regulador de voltaje 78L05 IC2 – Amplificador operacional LM386N L1 – Bobina detectora (autoconstruida según instrucciones) Cristal o resonador cerámico de 455 Khz S1 – Interruptor miniatura
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La placa de montaje
Para este circuito barajé la idea de diseñar una placa fotosensible pero, pensando en mis lectores, me pareció demasiado complicado para los iniciados. Otra opción fue la de utilizar una placa Stripboard, que ya trae las tiras de cobre impresas y agujereadas, por lo que sólo sería necesario ir cortando o uniendo aquellas partes de las tiras de acuerdo con el diseño del circuito. Pero, de nuevo me volvió a llamar la atención el método utilizado para el montaje por el colegio Taiwanés que me inspiró este circuito. En este caso utilizaron un sistema llamado «Manhattan», consistente en utilizar una placa de cobre virgen, e ir pegando sobre su superficie pequeñas tiras, también de cobre, de la longitud adecuada a cada parte del circuito. Algunas grandes ventajas de este método de montaje, son que la placa en su totalidad presenta una superficie enteriza de contacto de la masa, lo cual reduce notablemente las pérdidas por resistencia en los cableados. Además, al ser toda la superficie de la placa la propia masa del circuito, pueden conectarse los componentes a ella directamente en sus extremos sin tener que hacer puentes, ni extenderlos más allá de su perímetro con cables añadidos. En general, este método aporta más estabilidad a los circuitos y en nuestro caso nos viene perfecto para hacer más precisos y estables los osciladores local y de exploración.
Nunca había puesto en práctica este método y por ello me dije que alguna vez tendría que ser la primera. Sinceramente, quedé gratamente sorprendido por la facilidad de diseñar y montar los componentes, aparte de la excelente presentación que muestra el conjunto.
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Dos tipos de placa de cobre
A la izquierda, unas placas tipo Stripboard, donde se pueden observar las tiras de cobre paralelas y agujereadas a intervalos regulares (un pequeño trozo de este tipo de placa la usaré para montar el circuito integrado LM386). A la derecha, una placa de cobre virgen. El soporte de ambas placas es de bakelita, y sólo tienen la superficie de cobre por una de las caras. Estas placas y todos los componentes electrónicos que monta el detector de metales pueden ser adquiridos sin salir de casa, directamente en Internet, por Ebay.
Lo primero, es hacer sobre el papel un borrador de diagrama, de cómo deseamos montar los componentes del circuito sobre la placa. Para ello tenemos primero que calcular el largo y ancho de esa placa de acuerdo al tamaño de la caja que vayamos a utilizar.
Si no deseas pensar demasiado y utilizar las mismas medidas que yo, simplemente sigue más abajo las instrucciones que doy para dibujar la plantilla.
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Diseñando la placa tipo Manhattan…
Este es mi diseño de la placa tipo «Manhattan» simulando los componentes montados sobre ella. El fondo amarillo es una placa totalmente virgen, es decir, todo lo que se ve de color amarillo es cobre. Cada rectángulo de color naranja es una pequeña tira, también de cobre por su cara superior y bakelita aislante en su inferior, que ya he recortado a su tamaño de otra placa de cobre virgen que tengo reservada para estos menesteres. Cada pequeño círculo negro indica que ahí hay un punto de soldadura; dependiendo del número de puntos de soldadura que lleve cada tira, así la recorto con una longitud de 2, 3, 4 ó 5 puntos. Por ejemplo, la tira de 2 puntos tiene sobre 1/2 cm, y la tira más larga sobre unos 2 cm. El ancho de las tiras es el mismo para todas, sobre unos 4 ó 5 milímetros.
Previamente, sobre un patrón de cartulina recortada al tamaño de la placa, dibujo las tiras de cobre y después las recorto con un cuter. De esta forma tengo una plantilla que puedo colocar sobre la placa virgen y marcar sobre ella los espacios exactos donde tengo que pegar más tarde cada tira de cobre. Para pegar las tiras utilizo cola de contacto. Cuando haya secado bien, limpio toda la superficie de cobre de la placa con un pincel mojado en Flux (un producto que se adquiere en cualquier comercio de componentes electrónicos) o también un decapante del utilizado por los fontaneros para soldar tuberías de cobre, de esta forma me queda limpio para que el estaño se adhiera bien a la placa cuando vaya a soldar los componentes.
Una observación: el circuito integrado LM386 no está montado sobre una tira de cobre, como el resto de componentes, en este caso utilice un pequeño trozo de placa Stripboard (como las que ya indiqué más arriba) que ya vienen agujereadas y con las pistas de cobre de un ancho estándar, lo cual permite colocar el integrado sobre ella y soldar las patillas directamente sobre las pistas.
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Dibujando la plantilla…
Mi plantilla mide exactamente un ancho de 5 cm por un largo de 9 cm. Si utilizas mi plantilla como referencia no necesitarás hacer ninguna medición para cortar las tiras de cobre. Para ello, copia primero la imagen superior desde la siguiente dirección: https://www.natureduca.com/images_blog/cienciaytecno/detector_metales06b.jpg seguidamente abre la imagen en un editor de imágenes (si no sabes cuál, tienes uno gratuito en Windows, el Paint) y ajusta las medidas para su impresión de forma que marque aproximadamente 5×9 cm. Seguidamente imprime la imagen sobre una hoja de papel más gruesa de lo normal; si tu impresora acepta cartulinas sería perfecto (puedes imprimir en blanco y negro para ahorrar tinta).
Ahora, con unas tijeras recorta lo que sobra de la hoja para que se vea una plantilla con sus bordes tal como se muestra en la imagen superior. Lo siguiente, es utilizar un cuter para recortar con cuidado todos los recuadros de la plantilla, de forma que queden 16 agujeros rectangulares.
Ya tienes tu plantilla lista, ahora sólo tienes que colocarla sobre una placa de cobre virgen cortada a tamaño 9×15 cm, e ir dibujando con un lápiz sobre ella todos los bordes de los recuadros con cuidado de no romper el papel. Sobre esas marcas rectangulares de la placa tendrás que pegar más tarde las tiras de cobre que aún te faltan por recortar.
Finalmente, utiliza tu plantilla para dibujar los 16 recuadros sobre otra placa virgen de forma que los puedas recortar todos con una sierra de marquetería. Al recortarlos ya te quedarán del largo y ancho requerido, sin necesidad de tener que hacer cálculos sobre el número de puntos de soldadura que deberá llevar cada tira.
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Montaje de los componentes sobre la placa
Nota.- En la imagen aparece un puente en lugar del integrado regulador IC1, el motivo es que aún no lo había adquirido y realicé las pruebas aplicando directamente 5V a través de ese puente. El interruptor también se muestra todavía sin conectar.
Este es el circuito ya montado e introducido dentro de la caja, en mi caso uso una de aluminio pero podría ser de plástico, que son más económicas, no obstante si nos decidimos por una caja de plástico tendremos que tener la precaución de forrarla por dentro con papel de aluminio (o placas de cobre como las ya citadas), y unir esa superficie metálica mediante un cable al cobre de la placa del circuito; esto es necesario para que el oscilador local no se vea alterado por interferencias externas y falsee las mediciones.
En la caja de la imagen aún faltan por practicar algunos agujeros y soldar algunos componentes. Podemos identificar fácilmente los componentes con una sola ojeada: el rectángulo azul es el resonador cerámico; en su parte superior se puede ver el condensador variable C13; los condensadores electrolíticos también son bien visibles (los de tipo radial que están acostados), aunque también se puede ver un condensador azul claro de forma abombada (C10), que es de tantalio pero originalmente debería ser electrolítico, el motivo es que no tenía ninguno disponible y le monté ese, pero para el funcionamiento del circuito es indiferente; también se identifican los condensadores no electrolíticos, los hay de poliéster (los negros rectangulares y uno amarillo) y cerámicos (los de disco marrones), el motivo de que sean de poliéster o cerámico es simplemente porque son los que tenía a mano, podrían ser todos de uno u otro tipo y el circuito funcionaría bien igualmente. También los dos transistores Q1 y Q2, que se pueden observar desde arriba en color negro con forma de semicírculo. Más o menos en el centro, se puede ver el diminuto diodo D1, con cuerpo de vidrio y su franja negra en el lateral izquierdo (la franja indica que ese terminal es el cátodo). En la parte inferior derecha de la placa se puede ver el integrado amplificador de audio IC2.
Las resistencias son bien visibles, las que tienen unas franjas de colores sobre el cuerpo. Los valores de las resistencias se pueden leer simplemente identificando esos colores. Por ejemplo: marrón, negro, amarillo, plata, equivale a 1 (marrón), 0 (negro), y cuatro ceros (amarillo), es decir 100.000 ohmios ó 100 Kohmios. El valor plata indica que esa resistencia tiene un 10% de tolerancia. Para saber cómo interpretar los colores de una resistencia, lee este artículo: https://www.natureduca.com/fis_elec_cvr12.php
Obsérvese que el integrado LM386 está montado sobre una pequeña placa Stripboard, que ya lleva las pistas de cobre paralelas y de un ancho que coinciden de forma estándar con el ancho de las patillas del integrado. Antes de pegar esta pequeña placa, hay que limar su centro en sentido longitudinal para romper las uniones de cobre y evitar que las patillas de cada extremo del integrado queden cortocircuitadas.
En el esquema se muestra un auricular, pero yo introduje dentro de la caja un altavoz miniatura, practicando unos agujeros para que pueda difundirse el sonido al exterior.
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La bobina detectora
Para la bobina detectora experimenté dos métodos de construcción:
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Construyendo la bobina detectora con el método 1
En el primer método bobiné el hilo al aire sobre una forma que seguro muchos tendréis en casa, una caja de plástico redonda de 25 CDs, que tiene justo el diámetro perfecto que se necesita en este circuito: unos 13 cm aproximadamente.
La bobina no es más que hilo de cobre esmaltado extraído del primario de un transformador de corriente. Tiene unos 0,3 mm de sección, y aproximadamente de 50 a 60 vueltas sobre la forma elegida, que como dije es una caja de plástico de CDs. Una vez bobinadas todas las vueltas, se extraen con cuidado de la forma para que se no se suelten, agrupándolas bien y sujetándolas con algunos trozos de cinta de carrocero.
La bobina debe finalmente apantallarse mediante papel de aluminio para evitar que sea sensible a cualquier interferencia que haya en sus proximidades. Uno de los dos hilos de la bobina tiene que hacer contacto con el aluminio de esta pantalla para que funcione.
En mi caso, utilicé para el apantallamiento el borde superior de un recipiente de los utilizados para los pollos asados y otros alimentos. Las pruebas las hice cubriendo la bobina con este material. Observad que hay un pequeño espacio de unos 10 cm que no está cubierto por el aluminio, eso es necesario para que no se produzca una atenuación excesiva de la pantalla, además si se cerrase el perímetro por completo se formaría un corto y la pantalla dejaría de funcionar.
Bobina y pantalla construidos con el método 1
La bobina del método 1 funciona perfectamente en las pruebas que realicé, pero para el montaje final me decidí por el segundo método que explicaré a continuación, al comprobar que el hilo se bobina más fácilmente, que queda más ajustado en el perímetro de la forma utilizada, y que resulta más sencilla la operación de apantallado.
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Construyendo la bobina detectora con el método 2
Para el segundo método, aproveché cuatro CDs inservibles y tras aplicarle un decapante los dejé completamente transparentes. Posteriormente los pegué cara contra cara para crear un borde más ancho. Después en las dos caras exteriores pegué sendos cartones rígidos y también circulares, de un diámetro ligeramente superior al de los CDs (aproximadamente 1 cm más, o sea unos 14 cm en total), de esta manera puedo bobinar sobre el borde de los cuatro CDs pegados sin que el hilo se salga .
Los cuatro CDs adosados ofrecen un borde suficiente para devanar sobre él todas las vueltas que necesita la bobina
Tras bobinar unas 55 vueltas, hago pruebas para saber en qué frecuencia oscila. Compruebo que la frecuencia es algo baja y comienzo a retirar vueltas de hilo. A cada vuelta retirada la oscilación va subiendo hasta centrarse más o menos en los 456 Khz. La bobina se queda finalmente en 52 vueltas.
Para la pantalla utilizo papel de aluminio de cocina. Cubro todo el borde de la bobina, pero hasta un máximo de 5 cm de radio hacia el interior de la circunferencia. Me aseguro de colocar sobre el papel de aluminio un hilo de cobre con un extremo totalmente pelado pegándole encima cinta de carrocero para que haga buen contacto; el otro extremo del cable lo uniremos más tarde a la masa del conector BNC. Me aseguro también de dejar unos 10 cm de borde sin cubrir de aluminio (en la imagen del método 1 se pueden ver esos 10 cm sin cubrir). Todo el borde de aluminio lo aseguraremos con cinta de carrocero.
En esta ilustración se puede observar el detalle de conexionado del cable coaxial y el apantallamiento de la bobina. La malla del cable coaxial, tiene que hacer contacto a la vez con la pantalla de aluminio y uno de los extremos del hilo, al cual le habremos limado previamente el barniz para que haga un buen contacto.
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Detalle de apantallado de la cabeza construida con el método 2
1. Bobinamos sobre el canto de los CDs, previamente cubiertos por sendos círculos de cartón de un diámetro algo superior, como ya se explicó más arriba.
2. Recortamos dos círculos de papel de aluminio de un diámetro ligeramente superior a las tapas de los CDs, con la forma que se muestra en la imagen, dejando unos 10 cm de separación entre los dos extremos, y recortando el diámetro interior unos 7 u 8 cm.
3. Pegamos los dos círculos de papel de aluminio sobre cada tapa de los CDs.
4. Cortamos una tira larga de papel de aluminio y vamos cubriendo todo el borde de forma que quede perfectamente apantallado, salvo el tramo de 10 cm que hemos dejado abierto. Para la sujección del papel puede utilizarse cinta de carrocero.
5. Finalmente, soldamos un hilo a cualquiera de los dos hilos del bobinado y lo pegamos a la pantalla de aluminio, tal como se muestra en la imagen. Lo ideal sería que el hilo quedase soldado al aluminio, pero como eso no es posible, lo mejor es crear una buena superficie de contacto (por ejemplo colocando una malla de cobre sobre el aluminio), y después sujetar bien el conjunto mediante cinta aislante. La unión de los dos hilos se conecta directamente con la malla del cable coaxial, y el otro hilo del bobinado a su punto central.
Vista de la bobina ya apantallada y montada en el interior del recipiente. En la imagen puede observarse parte del aluminio que no ha sido cubierto por la cinta de carrocero.
Como recipiente para el cabezal utilizo dos platos de macetero de plástico rígido. Uno de ellos lo usaré para tapar el cabezal, colocándolo del revés.
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Montaje final
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La barra
Probado todo el conjunto sobre una mesa ya sólo queda montarlo sobre una barra metálica. Me decido por una barra extensible de aluminio de limpiar cristales. Una vez hallada la extensión más adecuada hago las perforaciones correspondientes y monto la caja del circuito con tornillos pasantes, de forma que los controles queden al alcance de la mano pero sin entorpecer los movimientos que deberán realizarse durante las operaciones de rastreo.
Montaje de la caja del circuito sobre la barra
En la imagen se observan los botones de volumen y sintonía, el cable de alimentación que se conectará a un portapilas de 9V (en la imagen todavía no se ha instalado el portapilas), el interruptor miniatura de encendido en la parte superior, y un conector RCA en la parte inferior para conectar el cable que va a la cabeza detectora.
Nota.- Aunque en el esquema no aparece, yo añadí un diodo led de color azul al lado del interruptor para saber cuándo está alimentado el circuito.
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La cabeza detectora
Como ya expliqué arriba, para cubrir el cabezal utilizo dos platos de plástico rígido de macetero. Al plato superior le adoso otra pieza de plástico que me servirá como soporte para el extremo inferior de la barra, atravesando éste, a modo de eje, con un trozo de aguja de calcetar.
Para conectar el cable a la bobina utilizo un conector BNC. El cable lo enrollo helicoidalmente alrededor de la barra sujetándolo en varios puntos con bridas de plástico.
En la imagen se puede observar el plato superior que cubre el cabezal con la pieza de soporte de la barra recién pegado. Se usó pegamento de montaje (es visible parte del pegamento todavía sin limpiar). También se observa el conector BNC que acopla el cable a la bobina.
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Vídeo de prueba
En el siguiente vídeo de Youtube puedes ver una prueba de funcionamiento del detector:
Y hasta aquí mi detector de metales, ahora os toca a vosotros. Espero que os atreváis a seguir mi ejemplo y me contéis cómo van vuestros trabajos. A continuación os iré incluyendo abajo a todos los que lo hayáis conseguido, con vuestros datos y el vídeo que aportéis como prueba.
¡Ánimo y adelante!
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Vídeos demostrativos enviados por los usuarios que han finalizado el proyecto con éxito
Usuario: Vicente El 13/06/2016
(El vídeo ya no es visible, ha desaparecido de su ubicación en Youtube)
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Usuario: Uri El 16/04/2013
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Usuario: Joselito El 21/02/2013
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Usuario: Bobino El 23/02/2013
(El vídeo ya no es visible, ha desaparecido de su ubicación en Youtube)
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Usuario: Gerónimo El 28/04/2016
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amigo, un proyecto sencillo al alcance de cualquier aficionado , espero ver el proyecto terminado y funcionando.
No sabia que existia este oficio de buscar metales... muy interesnte
amigo analizando tu circuito el condensador c4 en el diagrama esta conectado a la base de Q2 , sin embargo en la imagen donde muestras los componentes montados se observa que el condensador c4 esta conectado al emisor de Q2 , podrias acalarar esta duda?
Tonny, eres un hacha, al revisar el esquema observo que efectivamente está mal diseñado el circuito, la pista de la base tenía que haberse extendido hasta la patilla de C4, y acortarse la pista que corresponde al emisor.
Lo curioso, es que tal como está montado el circuito funciona, así que me he puesto a analizar el porqué. Apliqué al osciloscopio el emisor de Q2 y resulta que, aunque entrega una señal más débil, es suficiente para ser detectada por D1.
Si no llegas a hacer tu observación ni me habría dado cuenta.
Ya tengo trabajo para los próximos días: modificar los esquemas y la placa, y republicarlo de nuevo con las correcciones.
Gracias de nuevo, amigo.
Un saludo.
Tonny, rebobina y borra todo lo que te he dicho. Cuando me disponía a rediseñar la placa vi que algo no cuadraba. No es la placa la que está mal diseñada, sino el esquema. El circuito está bien montado tal como se ve en la imagen, pero en el esquema figura que C4 está conectado a la base de Q2, y no es así, tiene que ir conectado al emisor de Q2. Con razón el circuito me funcionaba correctamente, porque no había ningún fallo de construcción.
Así que la señal débil que me daba el osciloscopio en el emisor de Q2 tampoco me cuadraba. Fue un simple problema en la selección del atenuador. Fallo deductivo por mi parte y aparición de la ley de Murphy, como no podía ser de otra forma.
Ya he modificado el esquema para que se muestre correctamente C4 conectado al emisor de Q2.
Muchas gracias de nuevo por haberte fijado en el fallo.
Saludos.
Tecnocrón , Exelente proyecto para realizar un pasatiempo que me entusiasma muchísimo. Agradecido por tu desinteresado y valioso aporte . De hecho lo he llevado a cabo y estoy por terminarlo. Ahí les comentaré mis resultados . Saludos
Patricio, me alegro mucho que te animes a montarlo. Es posible que no te funcione a la primera, por ejemplo, sólo 2 ó 3 espiras de más o de menos en la cabeza detectora ya supone un cambio importante en la frecuencia de oscilación, y si no tienes un generador de funciones, o un osciloscopio para comprobar en qué frecuencia está funcionando, tendrás que actuar empíricamente, como se hacía antiguamente, o sea, a base de ensayo y error. Eso igual podría desanimarte y abandonar. Yo te recomiendo que no tires la toalla al primer problema que se te presente. Simplemente comenta aquí tus dudas y las vamos analizando.
Suerte.
Gracias amigo Tecnotrón, le pondré todo el empeño para lograr terminarlo con éxito. Espero darte prontamente noticias ( si me lo permiten, quizás algunas fotos de mi trabajo) Un cordial saludo.
seria interesante que midas la resistencia de la bobina para asi tener una idea de las vueltas exactas que tendremos que darle. eso si decir con exactitud la seccion del alambre.
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Hola , esta bueno todo lo de la eplicacion .
amigo, un proyecto sencillo al alcance de cualquier aficionado , espero ver el proyecto terminado y funcionando.
No sabia que existia este oficio de buscar metales... muy interesnte
amigo analizando tu circuito el condensador c4 en el diagrama esta conectado a la base de Q2 , sin embargo en la imagen donde muestras los componentes montados se observa que el condensador c4 esta conectado al emisor de Q2 , podrias acalarar esta duda?
Tonny, eres un hacha, al revisar el esquema observo que efectivamente está mal diseñado el circuito, la pista de la base tenía que haberse extendido hasta la patilla de C4, y acortarse la pista que corresponde al emisor.
Lo curioso, es que tal como está montado el circuito funciona, así que me he puesto a analizar el porqué. Apliqué al osciloscopio el emisor de Q2 y resulta que, aunque entrega una señal más débil, es suficiente para ser detectada por D1.
Si no llegas a hacer tu observación ni me habría dado cuenta.
Ya tengo trabajo para los próximos días: modificar los esquemas y la placa, y republicarlo de nuevo con las correcciones.
Gracias de nuevo, amigo.
Un saludo.
Tonny, rebobina y borra todo lo que te he dicho. Cuando me disponía a rediseñar la placa vi que algo no cuadraba. No es la placa la que está mal diseñada, sino el esquema. El circuito está bien montado tal como se ve en la imagen, pero en el esquema figura que C4 está conectado a la base de Q2, y no es así, tiene que ir conectado al emisor de Q2. Con razón el circuito me funcionaba correctamente, porque no había ningún fallo de construcción.
Así que la señal débil que me daba el osciloscopio en el emisor de Q2 tampoco me cuadraba. Fue un simple problema en la selección del atenuador. Fallo deductivo por mi parte y aparición de la ley de Murphy, como no podía ser de otra forma.
Ya he modificado el esquema para que se muestre correctamente C4 conectado al emisor de Q2.
Muchas gracias de nuevo por haberte fijado en el fallo.
Saludos.
Tecnocrón , Exelente proyecto para realizar un pasatiempo que me entusiasma muchísimo. Agradecido por tu desinteresado y valioso aporte . De hecho lo he llevado a cabo y estoy por terminarlo. Ahí les comentaré mis resultados . Saludos
Patricio, me alegro mucho que te animes a montarlo. Es posible que no te funcione a la primera, por ejemplo, sólo 2 ó 3 espiras de más o de menos en la cabeza detectora ya supone un cambio importante en la frecuencia de oscilación, y si no tienes un generador de funciones, o un osciloscopio para comprobar en qué frecuencia está funcionando, tendrás que actuar empíricamente, como se hacía antiguamente, o sea, a base de ensayo y error. Eso igual podría desanimarte y abandonar. Yo te recomiendo que no tires la toalla al primer problema que se te presente. Simplemente comenta aquí tus dudas y las vamos analizando.
Suerte.
Gracias amigo Tecnotrón, le pondré todo el empeño para lograr terminarlo con éxito. Espero darte prontamente noticias ( si me lo permiten, quizás algunas fotos de mi trabajo) Un cordial saludo.
seria interesante que midas la resistencia de la bobina para asi tener una idea de las vueltas exactas que tendremos que darle. eso si decir con exactitud la seccion del alambre.