DETECTOR DE METALES FIN D CURSO

(LIÑAN)
DETECTOR DE METALES
Introducción:
Vigilancia mediante el uso de detectores de metales se ha convertido en un
tema polémico en muchos distritos escolares. Algunos sostienen que los
detectores de metales son intrusivas, inconstitucional, ineficaz, evasivas, e
innecesario. Otros argumentan que los detectores de metales son no invasivos
y eficiente, y es esencial para crear escuelas más seguras. ¿Quién tiene
razón? En realidad, ninguna de las partes es probablemente exacta, ya que
ambos expresan tales puntos de vista extremistas. Detectores de metal, usado
responsablemente, puede ser muy eficaz en la prevención de la violencia en
las escuelas. Sin embargo, no funcionan como una varita mágica, no por sí
solo eliminar la violencia en las escuelas, y no hacen nada para prevenir la
violencia fuera de las escuelas.
Su utilización
Sus primeros usos fueron a nivel militar para detectar la presencia de minas
terrestres, minas antipersonas o cualquier otro sistema explosivo que tuviera
metal. Se utilizan en seguridad en aeropuertos o lugares de vigilancia especial.
También se utilizan en la industria civil, para la detección de cables eléctricos,
tuberías de agua etc. En la actualidad, su uso se extiende entre los aficionados
a la detección de tesoros y reliquias antiguas. Existe un gran mercado de
aparatos especializados en la búsqueda de oro, monedas antiguas o reliquias
arqueológicas, siendo un mercado floreciente tanto en América como en
Europa. Pero la utilización de estos instrumentos de detección, en ocasiones,
pueden ser conflictivos con las Leyes del Patrimonio Histórico de algunos
países.
Desde la década de 1970 comenzó a hacerse cada vez más frecuente el uso
de esta tecnología para el control de calidad de los productos en las industrias
farmacéutica y alimenticia. Siendo actualmente este tipo de inspección un
requisito para muchas de las operaciones comerciales de exportación o
importación de alimentos y medicamentos. Los detectores de metales permiten
inspeccionar todo tipo de productos asegurando que estén libres de
contaminación con partículas metálicas o magneticas de cualquier tipo.
Su uso por organismos públicos como policía para la localización de pistas en
la localización de personas desaparecidas o en exclarecimientos de delitos en
los que pudieran existir balas perdidas, o joyas arrancadas en forcejeos es de
gran utilidad para el aporte de pruebas durante los juicios.
APLICACIÓN
Detección de cañerías en paredes y en general, detector de masas metálicas
que se encuentren a una profundidad de hasta 50cm. La plaqueta se alimenta
con una batería de 9 /12 Vcc y tiene una salida suficiente para excitar un par de
auriculares.
Un detector de metales típicos es liviano y consta de sólo unas pocas partes:
1. Estabilizador (opcional) – se utiliza para mantener la unidad estable a
medida que se mueve hacia atrás y adelante durante el rastreo.
2. Caja de control – contiene los circuitos, los controles, el altavoz, las
baterías y el microprocesador.
3. Eje – conecta la caja de control y la bobina. Con frecuencia es ajustable,
para así ponerla a una altura cómoda para su usuario.
4. Bobina – la parte percibe el metal, también conocida como “cabeza de
búsqueda”, “bucle” o “antena”.
Tipos y modelos de detectores de metales
Los detectores de metales son dispositivos utilizados para encontrar
elementos metálicos ocultos. Estos objetos van desde monedas antiguas hasta
pepitas de oro que se encuentran comúnmente en playas y sitios históricos.
Todos los detectores de metales operan detectando cambios en las ondas
magnéticas causadas por el metal. Sin embargo, algunos tipos son más
sensibles y caros que otros.
Muy Baja Frecuencia (o VLF por sus siglas en ingles), es el tipo de detector de
metales más común debido a su amplia gama de usos. Con un detector VLF,
pueden ser detectados una variedad de diferentes metales. Este tipo de
detector funciona con dos bobinas de alambre redondo.
La bobina en el exterior es el transmisor. Esta parte emite un campo magnético
de baja frecuencia en el suelo. Un objeto de metal en la tierra hace que se
refleje este campo. Una bobina en el interior es el receptor. Esta segunda
bobina amplifica cualquier reflexión magnética causada por un objeto metálico
Además de estas dos bobinas, un detector de metales VLF incluye un circuito
electrónico utilizado para filtrar la señal del receptor. Este circuito es
esencialmente un “sintonizador” que permite al usuario hacer caso omiso de
ciertos niveles de señal y centrarse sólo en el rango deseado. Debido a los
diferentes tipos de metal reflejan diferentes señales, un cazador de tesoros
puede “sintonizar” las señales de aluminio y acero y enfocarse así en objetos
de valor, como el oro y la plata.
Inducción de Pulsos, (o PI), es el tipo de detector de metales especializado en
la búsqueda de objetos bajo la superficie. Las versiones grandes de los
detectores de PI también son comúnmente utilizados en los controles de
seguridad para detectar armas.
Un detector de PI normalmente sólo utiliza una bobina. Al igual que con los
tipos de VLF, la bobina emite un campo magnético en el suelo. Cualquier metal
refleja esta señal. En lugar de utilizar una bobina separada para la detección,
sin embargo, una unidad de PI rápidamente cambia de modo para “escuchar”
la señal reflejada. El uso de este método le permite discriminar entre las
señales que ha enviado y otras señales no propias de los alrededores. Esto
hace que los detectores de PI sean más precisos pero también más caros.
Oscilación de Golpe de Frecuencia, (o BFO), es un tipo de detector de
metales que tiene el diseño más simple y barato. Por esta razón, los detectores
de metal BFO son populares entre los principiantes. Al igual que un detector
VLF, este tipo usa dos bobinas de alambre separadas para la detección. Un
oscilador genera una señal constante en una frecuencia determinada, que es
emitida por una de las bobinas. La segunda bobina detecta las interferencias
de esta frecuencia causadas por los objetos de metal, lo que se traduce en un
tono de audio cambiando.
El detector de BFO funciona de manera similar al modelo de VLF, pero carece
de la capacidad de filtración y la puesta a punto del diseño de este último. Esto
hace que el detector de BFO sea más propenso a errores e interferencias y
menos capaz de diferenciar entre chatarra y tesoros.
Los detectores de metales tienen multitud de aplicaciones pero, para el
usuario aficionado, son localizadores de <<tesoro>>, o se utiliza para localizar
tuberías, hilos, tornillos, etc, en las paredes, cuando se hace un poco de
bricolaje. Este detector de metales está pensado para la segunda de dichas
aplicaciones.
(FERNANDO) MATERIALES
Resistencias:
R1 = 2,7 Kohms (rojo, violeta, rojo)
R2 = 3,3 Kohms (naranja, naranja, rojo)
R3-R4-R6 = 100 Kohms (marrón, negro, amarillo)
R5 = 2,2 Kohms (rojo, rojo, rojo)
P1 = Preset multivueltas 10 Kohms.
Capacitores:
C1-C2 = 1,8 nF (Cerámico)
C3 = 82 pF (Cerámico)
C4-C6 = 47 nF (Cerámico)
C5-C7 = 100 μF 25V (Electrolítico)
Semiconductores:
IC1 = CD4011
IC2 = LM741
Varios:
Conector batería 9Vcc.
L1 = 6 espiras 17 cm de diámetro con alambre esmaltado de 1mm
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
Se basa en el empleo de dos osciladores lógicos. El primero de ellos utiliza la
bobina L1 que es la detectora, el otro oscila a una frecuencia fija que se regula
por medio de un potenciómetro. Ambas señales son heterodinadas, para luego
amplificar una señal audible.
La compuerta D de IC1 se utiliza como inversor, y al estar asociada al resistor
R1, los capacitores C1 y C2 y la bobina L1 constituyen un oscilador cuyo valor
depende del valor de la inductancia de L1 y el valor de los capacitores C1 y C2.
Esta oscilación es a muy alta frecuencia (superior a 500 KHz). Este es el
oscilador número 1.
Las compuertas A y B de IC1 están conectadas como oscilador astable, y su
frecuencia de oscilación está determinada por los valores de R2, P1 y C3. Este
es el oscilador número 2.
Las salidas de ambos osciladores ingresan a la compuerta C, que
funcionacomo mezclador de ambas señales, produciéndose aquí la
heterodinación de frecuencias casi como ocurre en un receptor de radio
superheterodino. Es casi igual porque en nuestro circuito las señales de salida
de los osciladores son ondas
cuadradas. De este proceso de mezcla de ambas señales se obtienen dos
resultantes.
En nuestro caso se aprovecha la señal “diferencia”, que es la resultante de la
resta de frecuencias del oscilador 1 y el oscilador 2. Como se deduce
fácilmente, la resultante es de baja frecuencia y constituye un tono de audio. La
señal extraída de la salida de la compuerta C se acopla capacitivamente por
medio de C4 a la entrada no inversora del amplificador operacional IC2.
Además, esta entrada se encuentra polarizada por el divisor resistivo
constituido por R3 y R4.
La acción de esta polarización sitúa al terminal de salida de este amplificador a
una tensión continua de aproximadamente Vcc/2, a fin de lograr una correcta
amplificación de la señal de audio. La ganancia de la etapa está determinada
por los valores de R5 y R6.
El capacitor C7 desacopla la señal del nivel de corriente continua a fin de
excitar correctamente a los auriculares. El capacitor C6 está conectado como
filtro de fuente de alimentación.
Ahora bien, cuando la bobina L1 se aproxime a cualquier objeto metálico, se
modificará la permeabilidad magnética del medio, lo que traerá como
consecuencia, una modificación del valor de la inductancia de L1, razón por la
cual se modificará la frecuencia del oscilador 1 y también la frecuencia del tono
de audio.
El sistema tiene bajísimo consumo, lo que permite alimentarlo con una batería
de 9 / 12 Vcc.
NOTAS DE MONTAJE
La bobina L1 se construirá con alambre de cobre esmaltado de 1 mm de
diámetro devanando 6 espiras sobre una forma de 17 cm. de diámetro. De ser
necesario se mantendrán unidas las espiras mediante el empleo de cinta
adhesiva.
En caso de no llegarse a oir el batido de frecuencias, modificar la cantidad de
espiras de L1.
DIAGRAMA DE CONEXIONES
(SAUL)
CIRCUITO INTEGRADO
La invención del circuito integrado (CI) en la década de los 60 fue un
descubrimiento muy importante ya que supero la necesidad de conectar
mecánicamente los componentes discretos. Para empezar, un CI es un
dispositivo que cuenta con sus propios transistores y resistores. Estos
componentes internos no son discretos, sino que están integrados. Esto
significa que se producen y conectan durante el mismo proceso de fabricación.
El producto final, ya sea un amplificador multietapa o un circuito de
conmutación, puede llevar a cabo una función completa. Debido a que sus
componentes integrados son microscópicamente pequeños, un fabricante
puede colocar cientos de ellos en el espacio que ocupa un simple transistor
discreto.
Uno de los primeros CI que se fabricaron fue el amplificador operacional (amp
op.). Un amplificador operacional característico es un amplificador de cd de alta
ganancia que opera desde los 0 HZ hasta 1MHZ. Un amp op Ci es como una
caja negra mágica con terminales externas o puntos para conexión. Al conectar
esas terminales de conexión con voltajes de alimentación, generadores de
señal y resistencias de carga, se puede construir de manera fácil y rápida un
amplificador optimo. El truco es, sin embargo, saber que terminales se
conectan y conque. También ayuda conocer un poco lo que hay adentro de la
caja negra, porque entonces se estará en una mejor posición al detectar fallas,
analizar o diseñar circuitos con CI.
CIRCUITOS INTEGRADOS
Alguna vez, los amplificadores operaciones se construyeron como circuitos
discretos. El termino de amplificador operacional se refiere a un amplificador
que lleva una operación matemática. Históricamente, los primeros se usaron en
computadoras analógicas, donde ejecutaban operaciones matemáticas tales
como integración y diferenciación.
Actualmente, la mayoría de los amplificadores operacionales se producen
como circuitos integrados. Antes de estudiar los circuitos de amplificadores
operacionales y otros temas afines, demos un breve vistazo a la forma en que
se construyen los circuitos integrados bipolares. El proceso que se describe
acontinuacion es una de las formas de las muchas que hay. Lo único que se
necesita es la idea general de cómo se produce un CI. Este sencillo
conocimiento hará más fácil entender ideas mas avanzadas acerca delos
amplificadores operacionales.
El CD4011
Este integrado contiene 4 operadores NAND en su interior, de los cuales dos
serán utilizados para hacer un multivibrador que cumpla con las características
indicadas, el esquema del circuito es el que sigue...
Se debe establecer un pequeño filtro en la fuente de alimentación de todo el
circuito, es por eso que se agregó un capacitor de 0.1uf. Puedes disminuir el
valor de R4 para darle mayor intensidad al IR igual que antes; con R2 puedes
regular la frecuencia del circuito.
Ahora bien, ya habíamos visto algo de estos multivibradores en el tutorial de
electrónica digital, de hecho, unir las entradas de estos operadores, me hace
recordar que también podría hacerlo con simples inversores, o mejor aún, con
compuertas tipo Schmith Trigger...
(TUMBES)
EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL
Los amplificadores operacionales son, dispositivos compactos activos y lineales
de alta ganancia, diseñados para proporcionar la función de transferencia
deseada. Un amplificador operacional (A.O.) está compuesto por un circuito
electrónico que tiene dos entradas y una salida, como se describe mas
adelante. La salida es la diferencia de las dos entradas multiplicada por un
factor (G) (ganancia): Vout = G·(V+ – V-).
Estos dispositivos se caracterizan por ser construidos en sus componentes
más genéricos, dispuestos de modo que en cada momento se puede acceder a
los puntos digamos “vitales” en donde se conectan los componentes externos
cuya función es la de permitir al usuario modificar la respuesta y transferencia
del dispositivo.
Un amplificador operacional (A.O. también op-amp), es un amplificador de alta
ganancia directamente acoplado, que en general se alimenta con fuentes
positivas y negativas, lo cual permite que obtenga excursiones tanto por arriba
como por debajo de masa o punto de referencia que se considere. Se
caracteriza especialmente por que su respuesta en; frecuencia, cambio de fase
y alta ganancia que se determina por la realimentación introducida
externamente. Por su concepción, presenta una alta impedancia (Z) de entrada
y muy baja de salida. Este es el símbolo:
LM471
La serie LM741 son amplificadores operacionales de propósito general que
ofrecen un mejor rendimiento frente a los estándares industriales, como el
LM709. El LM741 es el remplazo directo de los CIs: 709C, LM201, MC1439 y
748 en la mayoría de las aplicaciones. Los amplificadores ofrecen muchas
características que hacen que su utilización sea casi infalible: Protección de
sobrecarga en la entrada y la salida, su salida no queda con tensión cuando se
excede el rango en modo común, ausencia de oscilaciones.
Los LM741C/LM741E son idénticos a los LM741/LM741A salvo que el
LM741C/LM741E tienen su funcionamiento garantizado en un rango de
temperaturas de entre 0 ºC a +70 ºC, en lugar de -55 ºC a +125 ºC.
INFOGRAFIA WEB
http://html.rincondelvago.com/circuitos-integrados_1.html
http://www.datasheetcatalog.org/datasheets/185/108535_DS.pdf
http://www.mailxmail.com/curso-sensores-infrarrojos/circuito-integradocd4011-cd40106
http://es.wikipedia.org/wiki/Detector_de_metales
http://electronica.webcindario.com/componentes/lm741.htm