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Simples detetor de metais
(Armas, microfones, jóias, ... , tampinhas de cerveja)

Prof. Luiz Ferraz Netto [Léo]
luizferraz.netto@gmail.com 

Introdução
Aqui apresentamos uma montagem didática, simples e compacta, cuja finalidade será detetar metais. Ele permitirá, como exemplo, acusar a presença de moedas à 5 cm de seu componente sensor (a bobina L) e objetos metálicos maiores em distâncias proporcionalmente maiores.
A base de sua montagem é o integrado 4093B (usei um HEF4093B) que consta de 4 circuitos disparadores Schmitt (cada um com duas portas NAND de entrada). Eis um dos disparadores:

Componentes

CI  - CD4093B
L - bobina sensora (ver texto abaixo)
C1 e C2 - 220 pF (cerâmico)
C3 - 10
mFx16 V (eletrolítico)
R1 - 100 k (trimpot)
R2 - 1 k , 1/4 W
TR1 - BD135
AF - 8 ohms
CH - chave interruptora
B - bateria 6 V (4 pilhas pequenas)

Esquema elétrico

Comentários
A sensibilidade de um detetor desse tipo depende essencialmente do tamanho e forma da bobina sensora L. Normalmente utilizam-se de bobinas chatas com diâmetros de 10 a 60 cm. Citamos duas opções:

1- Versão ´pesquisa de campo´ --- a bobina é montada na extremidade de um cano de PVC de 3/4", constando de 40 voltas de fio de cobre esmaltado 28 AWG, sobre uma forma plástica redonda de uns 30 cm de diâmetro e 4 cm de altura (espiras unidas). Deve-se experimentar tanto com o número de espiras como com o diâmetro da bobina para a maior eficiência. A espessura do fio não é parâmetro crítico. Tal bobina deve ser ligada ao circuito mediante fio blindado e ´aterrado´ (negativo da fonte de alimentação).
Este 'fio blindado' consiste num 'cabo coaxial' que apresenta dois fios encapados internos, a malha e a capa plástica externa. A capa plástica e a malha devem ser cortados bem pertinho da bobina e do aparelho em si; a extremidade da malha cortada perto da bobina não é ligada em nada, a extremidade perto do aparelho é ligado ao terra do circuito (negativo da fonte) através do capacitor C1. Os dois fios internos deste cabo (azul e vermelho na ilustração acima) nada tem a ver com o terra ou com o positivo da fonte.
Dada a sensibilidade do aparelho a campos eletromagnéticos, procure fazer uma montagem bem compacta (nada de fios pendurados sobre um protoboard!); de preferência com circuito impresso. Não deixe pontas agudas de soldas!

2- Versão ´laboratório´ --- a bobina pode ser enrolada numa pequena forma plástica de 10 cm de diâmetro e fixada no fundo da caixa plástica que contém os demais componentes do circuito elétrico.

No transistor BD135 - NPN -, use um dissipador de calor. O único ajuste é do trimpot de 100 k que, para maior precisão pode ser um potenciômetro multivoltas. O alto falante pode ter 5 cm ou mais de diâmetro e bobina móvel para 8 ohms.

Procedimento
Ligue o aparelho acionando a chave CH e, vagarosamente, vá girando o eixo do trimpot até que o som vá se tornando cada vez mais grave ... até desaparecer. Pronto! O aparelho está ´zerado´ na ausência de metais próximos ao sensor L.
Aproximando pequenos objetos de metal dessa bobina o som deverá retornar e tornar-se tanto mais agudo quanto maior for o objeto ou mais próximo estiver.

Como de hábito, agradecemos quaisquer sugestões sobre o circuito apresentado, assim como fotos e/ou dificuldades encontradas durante a montagem. Meu e-mail está no topo da página.


E-mails recebidos:

1- Prof., o que é ´bobina chata´?
Resp.: Bobina chata é aquela que não tem largura e nem espessura apreciáveis; todas as espiras têm praticamente o mesmo raio. Geralmente são bobinas de poucas espiras lado a lado e poucas camadas. A intenção desses pormenores é a seguinte: para calcular o campo magnético produzido por uma única espira circular, em seu centro, a expressão é B = m.i/(2.r). Se a bobina é chata, com N espiras, a expressão será a mesma, apenas multiplicada pelo fator N; assim:  B = m.N.i/(2.r).

2- Prof., a bobina tem núcleo? Qual a melhor forma de construí-la?
Resp.: A bobina ´farejadora de metais´ do projeto não apresenta núcleo ferromagnético ou mesmo de ferrite, pode-se dizer que é uma bobina com ´núcleo de ar´. Sua construção pode seguir vários moldes, eu optei pelo seguinte: comprei um bastidor para bordados (numa loja de 1,99) com 30 cm de diâmetro. Um bastidor contém dois aros chatos de madeira, onde um se encaixa dentro do outro. Um desses aros eu usei como suporte do pratofalante e o outro usei como ´carretel´ para a bobina do detetor de metais. Nesse aro, com cuidado (fita durex para segurar o início do enrolamento), enrolei 15 espiras de fio #28 e prendi com fita durex em três locais equidistantes; sobre elas enrolei mais 15 espiras (mais alguns durex para não escapar) e finalmente mais 10 espiras na terceira camada (uma volta de durex para fixar o final do enrolamento). Feito isso, coloquei nos locais críticos, algumas gotículas de cola epoxi (superbonder). Eis minha bobina!

 

 

 

 

 


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