Com este detector de metais transistorizado ultra-simples você pode localizar canalizações de água ou condutores de energia embutidos em paredes, enterrados a pouca profundidade, assim como objetos metálicos de diversos tipos. Outra utilidade interessante é na revista" de pessoas, quando então objetos metálicos, que podem ser armas, seriam acusados como facilidade. Muito simples de montar e alimentado por duas pilhas apenas, este detector tem um único ajuste.
A perspectiva de encontrar um tesouro oculto é, sem dúvida, o que leva a maioria dos leitores a pensar na montagem de um detector de metais.
Entretanto, o que os leitores não sabem é que os detectores, por melhores que sejam, têm suas limitações e estas, não raro, impedem não só a montagem fácil, como a sua aplicação numa “caça ao tesouro".
Os detectores de metais comuns são aparelhos que conseguem acusar a presença de metais em distâncias que raramente superam algumas dezenas de centímetros, dependendo do tamanho do objeto considerado.
Mas, mesmo não sendo o que o leitor espera, os detectores de metais são úteis e interessantes.
O projeto que apresentamos neste artigo é de um detector de metais ultra-simples, que se diferencia dos tipos convencionais pelo seu princípio de funcionamento.
Sua simplicidade facilita a montagem e uso, mas, é claro, também sacrifica outras características, como, por exemplo, a sensibilidade.
Mesmo assim, o leitor ainda poderá usá-lo para encontrar encanamentos sob a parede, pequenos 'objetos escondidos ou enterrados, ou mesmo para revistar pessoas na procura de armas (figura 1).
O nosso detector consiste numa "caixinha” que, ao ser aproximada de objetos de metal, altera a tonalidade do som de um alto-falante. Esta alteração de tonalidade depende do tamanho do objeto de metal e da distância do aparelho.
Conforme o leitor verá, se realizar sua montagem, não existe segredo algum no projeto. Duas pilhas, um alto-falante e alguns componentes comuns são exigidos na montagem.
COMO FUNCIONA
O nosso detector de metais baseia-se, como os demais, nas alterações que os objetos de metal provocam no campo magnético de uma bobina ou de um imã nas suas proximidades.
Um objeto de metal ferroso, conforme mostra a figura 2, tende a concentrar as linhas de força do campo magnético de uma bobina ou de um imã colocado nas suas proximidades.
No caso específico de uma bobina, a presença de um objeto de metal em suas proximidades provoca alterações de sua indutância, ou seja, de seu comportamento elétrico num circuito.
Os detectores mais elaborados fazem uso de duas bobinas, que estão ligadas a dois osciladores, os quais operam na mesma frequência, quando longe de qualquer influência externa.
Quando a bobina exploradora se aproxima de um objeto de metal, sua influência faz com que a frequência de um dos osciladores se altere. Existe então um circuito que “detecta" esta diferença, dando uma indicação visual ou auditiva. (figura 2)
Os circuitos deste tipo, por operarem em frequências altas (entre 100 e 1 000 kHz), precisam de ajustes e são de montagem critica, o que não acontece com o nosso.
O que fazemos no nosso ultra-simples detector, é usar um único oscilador que produz um som audível num alto-falante, numa frequência que pode ser ajustada entre 1000 Hz e 5000 Hz, aproximadamente. Uma bobina é que determina a frequência deste oscilador, conforme mostra a figura 3.
Esta bobina, entretanto, tem uma característica diferente: ela é enrolada num núcleo em ”U", de tal modo que as suas linhas de força magnéticas tenham de percorrer certa região do espaço para fechar o circuito magnético (figura 4).
Assim, se algum objeto metálico ”entrar" na região do espaço em torno da bobina, sua influência no campo magnético fará com que a frequência do oscilador se altere.
Dependendo da influência, a alteração será percebida facilmente pelo operador, na forma de uma mudança de tom.
Um potenciômetro, colocado no circuito oscilador, permite obter o ponto ideal de funcionamento do oscilador, para que as pequenas variações de indutância pela influência de objetos metálicos, sejam percebidas com maior facilidade.
O alcance ou sensibilidade do aparelho depende muito da construção e do ajuste. No ponto ideal, o protótipo foi capaz de acusar a presença de pilhas comuns sob uma tábua de 2 cm de uma mesa, e objetos, de maiores dimensões, como um alicate, a uma distância de 5 cm.
Para a finalidade que propomos, esta sensibilidade é perfeitamente aceitável.
A alimentação do circuito oscilador é feita com apenas duas pilhas e o consumo de corrente é bastante baixo, ficando entre 8 e 30 mA, dependendo do ponto de ajuste.
MATERIAL
Todo o material empregado na montagem do detector pode ser conseguido com facilidade.
Começamos pela caixa, que deve ter a forma e as dimensões mostradas na figura 5 para facilitar seu uso. Esta caixa não deve, de modo algum, ser de metal, para não influir no funcionamento do detector.
O único componente que não pode ser comprado pronto é a bobina exploradora (L1).
Esta bobina deve ser enrolada pelo próprio leitor num núcleo de ferrite de flyback. Este núcleo pode ser comprado ou aproveitado de um flyback de TV velha. O flyback é uma peça, com o formato mostrado na figura 6, que normalmente fica encerrada numa caixa de metal, junto à válvula de alta tensão de televisores antigos.
O enrolamento é feito conforme mostra a figura 7.
Com fio esmaltado 32 ou de espessura próxima, enrolamos primeiro 300 voltas e fazemos uma tomada. Depois, enrolamos mais 300 voltas de fio, no mesmo sentido, ou seja, continuando o enrolamento.
O leitor pode aproveitar o fio esmaltado, desmontando algum velho transformador. Se o transformador estiver apenas ”interrompido ou aberto" o seu fio estará bom e poderá ser aproveitado. É fácil saber se o fio está em bom estado, pois sua coloração será marrom brilhante.
Se o fio estiver escuro ou mesmo preto, no caso de um transformador queimado, ele não poderá ser aproveitado (figura 8).
Para saber se a espessura está de acordo com o projeto, faça o seguinte: enrole num lápis ou caneta 45 voltas de fio, com as voltas lado-a-lado, bem encostadas. Depois, meça o comprimento do enrolamento. Se der entre 0,9 e 1,1 cm você pode usar o fio, pois sua espessura é próxima de 0,2019 mm que corresponde ao número 32 AWG.
Terminando o enrolamento da bobina no bastão de ferrite, prenda os extremos dos fios com fita isolante e raspe suas pontas para que solda possa aderir.
O restante dos componentes não oferece qualquer problema:
Os capacitores podem ser todos cerâmicos tipo disco, e o único resistor é de 1/8 W. O potenciômetro incorpora a chave que liga e desliga o detector, mas nada impede que ela seja separada.
O alto-falante é de 8 ohms, com 5 cm de diâmetro, do tipo encontrado em rádios portáteis.
O leitor precisará ainda de um suporte para duas pilhas pequenas, e também de uma barra de terminais, que servirá de chassi.
Fios, solda, parafusos com porcas, botão plástico para o potenciômetro, complementam a lista de material.
MONTAGEM
As ferramentas que o leitor precisará para realizar a parte eletrônica da montagem são comuns: um ferro de soldar de pequena potência (máximo 30 W), solda, alicate de ponta fina, alicate de corte lateral, chaves de fendas, etc.
O circuito completo do detector é mostrado na figura 9, onde os componentes são representados pelos seus símbolos.
Na figura 10 temos a disposição real dos componentes na ponte.
Evidentemente, trata-se de uma disposição “espalhada", já que a ponte, a bobina L1, o suporte de pilhas e o alto-falante com o potenciômetro devem ser fixados na caixa.
Para que nenhum problema ocorra com a montagem, o leitor deve tomar os seguintes Cuidados na sua realização:
a) Ao soldar o transistor observe sua posição. A parte chata deve ficar voltada para cima. Faça a operação de soldagem rapidamente, para que o calor não atinja o corpo do transistor, o que pode causar-lhe dano.
b) A operação de soldagem dos capacitores e do resistor deve ser feita também rapidamente, para que o calor não os danifique. Os valores dos capacitores podem vir de diversos modos. Assim:
C1 : 0,047 - 47n - 47k - 473
C2 = 100-0,1-10on-104
C3 : 27 (seguido de qualquer letra maiúscula)
c) A ligação do alto-falante pode ser feita com dois pedaços de fio flexível de capa plástica, de aproximadamente 15 cm (dando espaço para sua fixação na caixa).
d) Os pontos de soldagem da bobina são mostrados na figura. Nos locais em que os fios forem soldados, a capa de esmalte deve ser totalmente raspada. Use uma lâmina de barbear ou canivete para isso.
e) A ligação do potenciômetro é feita com a ajuda de fio flexível com capa plástica. O interruptor conjugado ao potenciômetro também é ligado do mesmo modo.
f) Na ligação do suporte das pilhas, o leitor deve observar a sua polaridade (fio vermelho - positivo; fio preto - negativo).
Terminadas as soldagens, confira todas as ligações. Se tudo estiver em ordem, fixe os componentes na caixa:
A ponte deve ser parafusada na caixa.
O alto-falante pode ser preso com cola ou braçadeiras, ou mesmo parafusos, se houver furos para isso.
O suporte das pilhas será preso por uma braçadeira.
A bobina L1 pode ser colada ou presa por braçadeira, de modo que as pontas do “U" fiquem para fora. (figura 11)
Para usar este detector veja o item seguinte.
PROVA E USO
Com o aparelho pronto, podemos fazer a prova de funcionamento.
Para isso, ligue-o, acionando o interruptor em P1. O alto-falante, de imediato, deve emitir um apito. Girando o potenciômetro, o apito deve mudar de tonalidade.
Se não houver emissão do apito, o leitor deve verificar, em primeiro lugar, os pontos de soldagem da bobina na ponte de terminais. Se forem raspados incorretamente, não haverá contacto, prejudicando a oscilação.
a) Os pontos de soldagem da bobina são mostrados na figura. Nos locais em que os fios forem soldados, a capa de esmalte deve ser totalmente raspada. Use uma lâmina de barbear ou canivete para isso.
b) A ligação do potenciômetro é feita com a ajuda de fio flexível com capa plástica. O interruptor conjugado ao potenciômetro também é ligado do mesmo modo.
c) Na ligação do suporte das pilhas, o leitor deve observar a sua polaridade (fio vermelho - positivo; fio preto - negativo).
Terminadas as soldagens, confira todas as ligações. Se tudo estiver em ordem, fixe os componentes na caixa:
A ponte deve ser parafusada na caixa.
O alto-falante pode ser preso com cola ou braçadeiras, ou mesmo parafusos, se houver furos para isso.
O suporte das pilhas será preso por uma braçadeira.
A bobina L1 pode ser colada ou presa por braçadeira, de modo que as pontas do “U" fiquem para fora. Para usar este detector veja o item seguinte.
Com o aparelho pronto, podemos fazer a prova de funcionamento. Para isso, ligue-o, acionando o interruptor em P1. O alto-falante, de imediato, deve emitir um apito. Girando o potenciômetro, o apito deve mudar de tonalidade.
Se não houver emissão do apito, o leitor deve verificar, em primeiro lugar, os pontos de soldagem da bobina na ponte de terminais. Se forem raspados incorretamente, não haverá contacto, prejudicando a oscilação.
Veja também a posição das pilhas no suporte e se elas estão em perfeito contacto com ele.
Uma vez obtida a oscilação, procure o ponto do ajuste em que se nota, com um mínimo de movimento do potenciômetro, uma transição do som, de agudo para um pouco mais grave. Existe um ponto em que essa transição, continua em toda faixa, se faz repentinamente por um “salto".
Deixando no agudo, próximo ao salto, temos a maior sensibilidade.
Aproximando então um objeto de metal do aparelho, deve haver uma nítida mudança de tonalidade.
Para usar o aparelho, basta percorrer o local em que se quer localizar o objeto, ficando atento às mudanças de tom. (figura 12)
Marque, no botão do potenciômetro, o ponto de ajuste ideal.
Q1 - BC547 ou equivalente (BC548, BC237 ou BC238) - transistor
L1 - bobina exploradora (ver texto)
FTE - alto-falante de 8 ohms x 5 cm.
P1 – 22 k - potenciômetro lin com chave
R1 - 1k5 x 1/8 W - resistor (marrom, verde, vermelho)
C1 - 47 nF - capacitor cerâmico
C2 - 100 nF - capacitor cerâmico
C3 - 27 pF - capacitor cerâmico
B1 - Bateria de 3 V - duas pilhas pequenas
Diversos: ponte de terminais, caixa para montagem, fios, solda, botão para o potenciômetro, núcleo de ferrite para bobina, fio esmaltado 32, etc.
