Circuit senzill de detecció de metalls

Podeu trobar un detector de metalls a aeroports, teatres i diversos altres llocs públics. S'utilitzen per a la seguretat de les persones per detectar qualsevol persona que porti un metall (braços, etc.). En aquest projecte dissenyarem un circuit senzill de detecció de metalls. Hi ha tants dissenys de detectors de metalls, però la majoria tenen un disseny complex, de manera que aquí dissenyarem un circuit senzill de detectors de metalls mitjançant 555 Timer IC.

Abans d’anar més enllà, hem d’entendre el concepte d’inductors i circuits RLC. Parlem primer dels inductors. Els inductors no són altra cosa que bobines de filferro de coure esmaltat de diferents formes i mides. Basant-se en diversos paràmetres es calcula la inductància d’un inductor. En tots aquests paràmetres, bàsicament ens interessa el nucli de l’inductor ja que, segons el nucli, el valor de la inductància canvia dràsticament.

A la figura següent es poden veure els inductors amb nucli d’aire, en aquests inductors no hi haurà nucli sòlid. Bàsicament són bobines deixades a l’aire. El mitjà de flux de camp magnètic generat per l’inductor no és res ni aire. Aquests inductors tenen inductàncies de molt menys valor.

Aquests inductors s’utilitzen quan es necessiten valors de pocs micro Henry. Per a valors superiors a pocs milis, aquests no són adequats. A la figura següent es pot veure un inductor del nucli de ferrita,

Quan la bobina inductora s’enrotlla sobre un nucli pot ser ferrita o un nucli de ferro, la inductància de la bobina augmenta enormement. Aquest valor és molt més que l’aire de la mateixa mida i forma.

Ara, per a un circuit RLC com es mostra a la figura, la reactància o impedància entre els terminals "a" i "c" depèn dels valors de L i C si la freqüència del senyal aplicada és constant.

Per tant, si el valor d’inductància canvia el valor de la reactància o la impedància. A la secció de treball d’aquest projecte s’explica com s’utilitzen conjuntament aquests dos conceptes per a un circuit de detectors de metalls .

Components del circuit del detector de metalls

• +9 tensió d'alimentació
• 555 IC
• Resistència de 47KΩ
• Condensador de 2,2µF (2 peces)
• Altaveu (8Ω)
• 170 voltes de bobina de 10 cm de diàmetre (qualsevol indicador funcionaria)

Esquema de circuit del detector de metalls i funcionament

La figura mostra el diagrama de circuits del detector de metalls. El temporitzador 555 IC actua aquí com un generador d’ones quadrades i genera impulsos amb freqüències audibles per a l’ésser humà. El condensador entre pin2 i pin1 no s'ha de canviar, ja que és necessari generar freqüències audibles.

Al circuit hi ha un circuit RLC format per resistència de 47 K, condensador de 2,2 µF i inductor de 150 volts. Aquest circuit RLC és la part de detecció de metalls. Ara, com es va esmentar anteriorment a la secció anterior, un inductor de nucli metàl·lic té un alt valor d’inductància sobre un de nucli d’aire.

Recordeu que la bobina que s’enrotlla aquí és una de nucli d’aire, de manera que quan s’apropa una peça metàl·lica a la bobina, la peça de metall actua com a nucli de l’inductor de nucli d’aire. En fer aquest metall com a nucli, la inductància de la bobina canvia o augmenta considerablement. Amb aquest sobtat augment de la inductància de la bobina, la reactància o impedància general del circuit RLC canvia en una quantitat considerable si es compara sense la peça metàl·lica.

Al principi, quan no hi ha cap peça metàl·lica, el senyal que s’alimenta a l’altaveu provoca un so audible. Ara, amb el canvi de reactància al voltant del circuit RLC, el senyal enviat a l'altaveu deixarà de ser el mateix que abans, a causa d'això el so produït per l'altaveu serà diferent del primer.

Per tant, cada vegada que s’apropa un metall a la bobina, la impedància del RLC canvia fent que el senyal canviï, resultant en una variació del so generat a l’altaveu. També podeu consultar aquest detector de metalls basat en Arduino.

Consells comuns:

• L’esmalt s’ha d’eliminar a les puntes de la bobina per soldar les connexions.
• Amb un manòmetre diferent tindrem una impedància RLC diferent, de manera que s’hauria d’experimentar amb resistència al circuit RLC per a la detecció de metalls sensibles.
• L’altaveu pot ser de qualsevol tipus. Però amb una resistència inferior a 8Ω, el temporitzador pot escalfar-se.
• Utilitzeu una tensió d’alimentació superior a 5V.