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miércoles, 4 de marzo de 2015

Circuitos Útiles. 06. Buscador de metales



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ÍNDICE

1. Características del detector
2. Funcionamiento. Diagrama de bloques
3. Esquema del circuito
4. Lista de componentes
5. Circuito en protoboard
6. Construcción de la bobina
7. El problema de la bobina
8. Montaje del circuito en PCB
9. Auriculares, aclarando cosas
10. Armazón, fijar bobina y caja
11. Modo de operación
12. Prueba
13. El vídeo


Hola amigos!

Con este sexto vídeo de la colección "Circuitos Útiles" intentaré hacer un proyecto que me habéis sugerido en muchas ocasiones, y además tenía en mente desde hace ya un tiempo: Un detector de metales con el que poder entretenerse y encontrar alguna que otra grata sorpresa. No es de los que más prestaciones tienen, desde luego, pero por muy poco dinero podemos construirnos uno bastante apañado. 

Por supuesto, como es norma en esta colección de vídeos, este montaje ha sido realizado y comprobado que funciona.




Características

Peso: 1.2 Kg
Longitud: 1.30 m
Alimentación: 1 pila 9V preferiblemente alcalina
Consumo mA (a volumen medio): 
      Con auriculares: 15 mA
      Con altavoz: 30 mA
Profundidad máxima detección:
      Objeto pequeño, moneda 50 céntimos de euro: 7-8 cm
      Objeto mediano, envase metálico de pasta de soldar: 14 cm
      Objeto grande, cenicero: + de 20 cms
Bobina: 56 espiras (aprox) de hilo de cobre 0.35mm diámetro (#27 AWG)
Tipo: BFO, Beat Frecuency Oscillator - Oscilador de frecuencia de batido




Funcionamiento. Diagrama de bloques


Diagrama del circuito del detector de metales


El circuito consta de cuatro etapas o partes bien diferenciadas: 

1) Oscilador de frecuencia variable
2) Oscilador de frecuencia fija, estable
3) Mezclador-detector 
4) Pequeño amplificador de audio.

Vamos a ver qué hace cada una de estas etapas:

1) Oscilador de frecuencia variable: Comandado por un sencillo transistor (T1 en el esquema) tipo BC547B. Está diseñado para oscilar a una frecuencia comprendida entre 445 y 465 Khz. Esta frecuencia viene determinada por el valor de inductancia de la bobina detectora (L1) (que construiremos nosotros) y los valores de c1, c2 y c3.

El circuito LC formado por los componentes anteriores está sintonizado para oscilar a unos 455 Khz. Hay una excepción: El valor de inductancia de L1 no es fijo, ya que al irrumpir un objeto metálico en las cercanías de la bobina, éste actuará como núcleo de la bobina cambiando momentáneamente su inductancia. Como consecuencia, el circuito LC oscilará a una frecuencia distinta de 455 Khz

La frecuencia de este oscilador puede ser ajustada dentro de los márgenes de 445-465 Khz mediante el trimmer C1 y el potenciómetro P1 (ver esquema más adelante).

Una aclaración: En la construcción de la bobina pueden utilizarse piezas metálicas, por ejemplo las dos escuadras que usaré para la sujeción, con toda su tornillería. Estas piezas metálicas contribuyen a que la bobina tenga una inductancia determinada, lo que no quita que cuando se acerque OTRO metal a la bobina, ésta cambie su inductancia.

2) Oscilador de frecuencia fija: Basado en el mismo esquema que el oscilador anterior, de hecho utiliza también un BC547B, pero hay una gran diferencia: Aquí no hay bobina sino un resonador de 455 Khz que lo hace oscilar con una gran estabilidad a 455 Khz sin importar a qué frecuencia oscile el otro oscilador. En el tutorial de electrónica básica, capítulo 14 se habla de los resonadores y cristales de cuarzo y su gran cualidad de oscilar a una frecuencia fija y excepcionalmente estable.


3) Mezclador detector: La señal de los dos osciladores anteriores se lleva a este circuito en donde se mezclan. Está formado por D1, R6, R7 y C9.

La señal del oscilador fijo siempre será de 455 Khz, pero la señal del oscilador variable puede variar de 445 a 465 Khz (según haya un objeto metálico o no cerca de la bobina buscadora L1).

En electrónica, cuando se mezclan dos señales de frecuencias distintas se generan dos señales muy importantes:

- La suma de ambas frecuencias
- La resta de ambas frecuencias

Supongamos que el oscilador variable está trabajando a 455.5 Khz
El oscilador fijo, por supuesto, lo hará a 455 Khz

Las señales resultantes tras la mezcla serán:

- La suma: 455.5 Khz + 455 Khz = 910.5 Khz (Alta frecuencia)
- La resta: 455.5 Khz  - 455 Khz = 500 Hz  (¡¡Señal audible!!)

¿Que se hace con las dos señales anteriores, suma y resta?

- La suma (910.5 Khz): No nos sirve, es derivada a masa mediante c9.
- La resta (500 Hz): Es una señal que está en el rango de las frecuencias audibles, de 20 Hz a 20,000 Hz, así que se envía a la siguiente etapa para su amplificación:

4) Amplificador de audio: A cargo del conocido circuito integrado LM386, recoge la señal (muy débil) de audio que le entrega la etapa mezcladora-detectora anterior y la eleva a un nivel suficiente como para mover un altavoz o unos auriculares.

En el ejemplo anterior veíamos que la frecuencia resta era de 500 Hz, lo que viene a ser un zumbido de tono ni muy agudo ni muy grave.

Pero, ¿Qué pasa si la bobina buscadora L1 pasa por un instante cerca de un objeto metálico? Pues que su inductancia cambiará momentáneamente, lo que hará que el oscilador variable cambie su frecuencia también durante un instante. Supongamos que su frecuencia pase de ser de 455.5 Khz a 456.0 Khz (sube 500 Hz).

Volvamos a hacer la resta de ambas señales, la señal del oscilador variable y la señal del oscilador fijo:

Resta: 456 Khz - 455 Khz = 1,000 Hz = 1 Khz

Ahora la frecuencia de audio ha subido de 500 Hz a 1,000 Hz, hecho que es perfectamente audible (el sonido ahora es bastante más agudo), y sería un claro indicativo de que el buscador de metales ha encontrado algo... metálico.

En el minuto 36:15 del vídeo se aprecia el cambio del sonido emitido por el altavoz cuando se acerca un objeto metálico a la bobina buscadora L1.




Esquema del circuito


Esquema circuito del detector de metales

La alimentación es de 9 voltios, y la etapa de audio va a 9V, pero los dos osciladores funcionarán a 5V mediante un regulador de 5V (7805). Con esto se pretende dotar de la máxima estabilidad a los dos osciladores, pues éstos son sensibles a los cambios de tensión que experimentará una pila a lo largo de su vida útil.

La única exigencia para que un regulador 7805  entrege 5 voltios es que la tensión que se le aplique sea como mínimo 3 voltios mayor. En nuestro caso, 5 voltios + 3 = 8 voltios, tensión asegurada por una pila de 9V.

El condensador c11 configura al LM386 para la máxima ganancia

El terminal positivo del condensador c15 debe ponerse lo más cerca posible del pin 6 de IC1, este condensador evita zumbidos parásitos en el altavoz.

Nada impide poner un led después del interruptor "S1" y con una resistencia de 6,800 (6K8) Ohm en serie a masa para señalizar que encendemos el dispositivo. Elegí un led azul porque gastaba muy poco: Con una resistencia tan alta como 6K8 aún lucía sobradamente gastando sólo ¡1 mA!

C1 es un pequeño condensador ajustable -trimmer-. Con él ajustaremos la frecuencia del oscilador variable de modo que en el altavoz escucharemos un tono.

P1 es el potenciómetro de tono, sirve para regular el tono que escuchamos en el altavoz una vez que C1 ha sido ajustado.

P2, el potenciómetro de volumen, toma la señal de audio proveniente del mezclador-detector vía C11 y la envía al pin 2 (entrada audio) del IC LM386.



Lista de componentes

Va por secciones:

Para la BOBINA BUSCADORA:




- Madera o cualquier material aislante de 3mm de espesor









Para convertir los 4 discos de madera en un bloque y sujetar las escuadras:
- 5 Tornillos métrica 4mm, largo 30 mm
- 10 arandelas para los tornillos anteriores
- 5 arandelas grover para los tornillos anteriores
- 5 tuercas métrica 4mm para los tornillos anteriores








- 2 pequeñas escuadras











- 2 trozos de circuito impreso a modo de bornes de conexión para la bobina








- Cobre esmaltado 0.35mm diámetro (AWG #27), unos 25 metros.

- Papel de aluminio para apantallar la bobina






- Un tupper con forma circular de tamaño adecuado para alojar la bobina







Para sujetar la bobina:
- Un trozo de redondo de madera, largo 50mm; diámetro 6 mm
- Dos trozos de alambre, largo aprox. 30 mm; diámetro 1mm o menos




- 2 terminales FASTON para los bornes de la bobina (no se usarán como tales, sino para que las pinzas de cocodrilo agarren bien).

- Cola blanca para unir los cuatro discos ANTES de unirlos con los cinco tornillos.

- Pegamento fuerte (recomiendo basado en epoxi) para sujetar los dos trocitos de circuito impreso que usaremos como bornes de la bobina.


Para la CAJA CON EL CIRCUITO




- Un tupper de tamaño adecuado, evitar los que tengan tapa con muchas curvas o con formas complicadas.






- Circuito preimpreso de matriz de puntos. 

Medidas: 92 x 74 mm.





Para sujetar el circuito impreso (PCB) a la tapa del tupper (foto anterior):
- 4 tornillos métrica 3, largo 15 mm
- Ocho tuercas métrica 3 y ocho arandelas
- Cuatro separadores de pástico

Para sujetar el tupper entero a lo que será el mango del detector:
- 2 tornillos+arandelas+separadores+tuercas, en métrica 4





- Un mini interruptor (S1 en el esquema)







- Pila de 9V
- Portapilas para pila de 9V
- Pequeño altavoz 8 Ohm




- Salida de auriculares, mono, de 3.5 mm, con desconectador de altavoz. Tiene tres terminales.









- Un adaptador jack mono -> stéreo de 3.5 mm



COMPONENTES ELECTRÓNICOS:

R1 2k2 (dos mil doscientos) ohmios
R2 33k (treinta y tres mil) ohmios
R3 100k (cien mil) ohm
R4 33k
R5 15k
R6 15k
R7 100k
P1 100k lineal
P2 10k logarítmico
C1 trimer 60pf
C2 Cerámico, 1n (un nanofaradio)
C3 Cerámico, 2n2 (dos coma dos nanofaradios)
C4 Cerámico, 100n (cien nanofaradios)
C5 Cerámico, 1n (un nanofaradio)
C6 Cerámico, 680pf (680 picofaradios, también 0.68n)
C7 Cerámico, 15pf (quince picofaradios)
C8 Cerámico, 15pf
C9 Cerámico, 100n
C10 Electrolítico, 10µf (10 microfaradios)
C11 Electrolítico, 10µf (10 microfaradios)
C12 Electrolítico 150-330µf
C13 Cerámico, 100n
C14 Electrolítico, 150-330µf
C15 Electrolítico, 470µf

Todos los condensadores electrolíticos son para 16/25 voltios
Todos los condensadores cerámicos para la mínima tensión (63 voltios)
Todas las resistencias a 1/4 de w

D1 Diodo 1N4148 (es muy común)
XTAL Resonador de 455 Khz, se puede extraer de un mando inservible
T1 Transistor BC547B
T2 Igual que T1
IC1 Circuito integrado LM386 (amplificador de audio)
Zócalo de 4+4 pines para el LM386 (Mejor que soldarlo directamente)
REG1 Regulador de 5V (código: una o dos letras seguido de "7805")


Resto de material:

- Algo que sirva de bastidor y empuñadura: Una muleta, un palo de escoba...
En mi caso he utilizado una muleta nueva de aluminio, por sólo 6€.
- Dos pinzas cocodrilo con unos 20 cms de cable para conectar circuito con bobina



Circuito en protoboard

Como es norma en esta serie de vídeos, siempre me aseguro de que un circuito funciona. No es suficiente con que luzca bonito el esquema. Una forma rápida de asegurarse es montar el circuito en el protoboard. Antes de poder probar el circuito tuve que construir la bobina, cosa que veremos en el siguiente punto.

El circuito funcionó impecablemente. Los tres controles respondían bien:

Trimmer C1 y potenciómetro P1: C1 sirve para sintonizar el oscilador variable donde está la bobina L1. Primero debe ajustarse el potenciómetro P1 a la mitad de su recorrido. Después ajustar C1 hasta que se oiga una señal en el altavoz. A partir de ahí usaremos P1 para obtener un tono que nos resulte cómodo al oído y ya podemos comenzar a usar el detector de metales.

Volumen, a cargo del potenciómetro P2, nos permite ajustar el volumen de audio tanto si usamos altavoz como si usamos auriculares)

El protoboard con el circuito y todos los anexos: Bobina buscadora, potenciómetros, altavoz y alimentación




Montaje de la bobina

Es un poco laborioso, pero merece la pena. Si se hacen las cosas bien, tiene que funcionar sí o sí. Yo hice tres bobinas, con distintas configuraciones, y funcionan las tres.

Nota: Debido a que hice tres bobinas, en el vídeo es posible que algunas medidas no concuerden con lo que digo aquí en el blog. En ese caso, guíate por este artículo en el blog o por la tabla que expongo en el vídeo en el minuto 26:00.

El procedimiento para construirlas es el mismo sin importar las medidas y parámetros que tengan. Al final de este apartado pondré las medidas y características de cada una de las tres bobinas que hice, así como información útil por si quieres fabricarte una bobina de tamaño distinto.

Los pasos a seguir, a continuación:

1) En el material elegido (en mi caso madera "DM" de 3mm de grosor) dibujamos dos circunferencias con diámetro 120 mm y otras dos de 140 mm. Marcamos también en cada circunferencia una línea que pase por el centro: Nos servirá para posicionar los taladros.



2) Las recortamos. Se puede usar un mini-taladro con la herramienta disco de corte para marcar, y terminar de cortar con una sierra de marquetería. La marca hecha con el mini-taladro hará que la sierra vaya encaminada y no nos saldremos del corte.

3) Haremos una especie de carrete con los cuatro discos, los dos pequeños en el interior, los dos grandes en el exterior. Para poder hacer ese montaje haremos un taladro de 4mm en el centro (que ya habrá sido marcado por el compás) en cada uno de los cuatro discos. Y los unimos los cuatro con un tornillo de métrica 4mm y 30 mm de largo, con sus arandelas y tuerca. Ahora los cuatro discos forman un bloque. 

4) En uno de los dos discos grandes de 140 mm de diámetro haremos las marcas para hacer cuatro taladros para fijar las escuadras. Las medidas:



5) Hacemos los cuatro taladros (taladrando los cuatro discos de una vez). Ojo aquí: Cuando hagamos el primero de estos cuatro taladros, pondremos el tornillo para evitar que algún disco se gire y luego los taladros no coincidan. 

Ahora hacemos los tres restantes taladros y ya fijamos las escuadras con tornillos de métrica 4 más las arandelas y tuercas. No apretar excesivamente. Así debe quedar:



Carrete de la bobina con las dos escuadras. ¡No olvidar encolar los discos!

ANTES DE UNIR ESTOS CUATRO DISCOS CON LOS CINCO TORNILLOS HAY QUE APLICARLES COLA BLANCA, pues más adelante necesitaremos retirar estos tornillos. La cola blanca evitará que la bobina se nos desmonte en las manos.

6) Ponemos a la bobina dos bornas de conexión: Nos servirán para sujetar los extremos del hilo de cobre que formará el bobinado, y también para conectar la bobina con el circuito. Da buen resultado usar un par de trocitos de circuito impreso (el cobre hacia arriba, claro) simplemente pegados con un pegamento basado en epoxi. Aplicar pegamento sólo en el centro de cada trocito de circuito impreso, pues el pegamento aflora por los agujeros del mismo y después hay que soldar...

7) Haremos cerca de esas bornas de conexión un par de incisiones en el borde del disco superior. Esto será útil para que evitar que el bobinado se suelte y la bobina se desbarate. Mejor con una foto:


Detalle de la bobina con los dos trozos de circuito impreso que servirán de bornes, y las dos ranuras para impedir que el hilo de cobre se suelte (el hilo de cobre bobinado siempre aprovecha la menor oportunidad para deshilacharse).

El armazón ya está terminado

Para bobinar usaremos cobre esmaltado de 0.35 mm de diámetro (27 AWG).

Tomamos el extremo del cobre y le retiramos el esmalte con papel de lija (si no, no soldará). Lo soldamos a la borna de la derecha y lo pasamos por la ranura, y comenzamos a bobinar. Son 56 vueltas. Cuando hayamos bobinado todas las vueltas pasamos el cobre por la otra ranura y antes de soldarlo a la otra borna le quitamos el esmalte con la lija. 

Cortamos el hilo de cobre sobrante. Bobinado terminado

8) Apantallar la bobina: Para hacerla inmune a interferencias que podrían dar falsas alarmas, vamos a apantallar la bobina, es decir, dotarla de una especie de jaula de Faraday, para eso usaremos papel de aluminio en tiras que iremos pegando con cola blanca, diluida en agua si es necesario. Una foto aclarará esto:


Apantallado de la bobina. El aluminio envuelve el borde de la bobina por arriba, por abajo y por el canto. Hay que dejar sin apantallar un sector: El de los bornes

9) Unir uno de los polos de la bobina al apantallamiento que acabamos de hacer. El aluminio no se deja soldar con estaño. Y hay que tener cuidado con las uniones mecánicas que, si no están hechas a conciencia, fallan como escopetillas de feria...

Un buen montaje es poner un tornillo muy pequeño en las inmediaciones de la borna izquierda. Cuidado con no destruir el bobinado en esta acción. Después soldamos un trocito de cable o alambre a la borna, y de allí al tornillo, que apretaremos, provocando que la arandela haga firme contacto con el aluminio.

En la foto anterior se puede ver cómo está hecha esta conexión.

10) Colocar la bobina en el tupper circular: Esta bobina no duraría mucho en las condiciones normales de uso: Rozaduras, golpes, suciedad... acabarían por deteriorarla. Encerrándola en un tupper quedará bastante protegida y no se perderán prestaciones, sólo se perdería un milímetro de alcance, pues un milímetro (o menos) es el grosor que tiene el plástico de un tupper.

El método más lógico para unir bobina y tupper es aprovechar los mismos cinco tornillos que se usaron para hacer un bloque los cuatro discos de madera. Así que toca retirarlos, marcar el tupper, taladrar el tupper y volver a poner los tornillos a la bobina pero esta vez sujetándola al tupper. Para que los cuatro discos de la bobina no se desarmen al retirar los cinco tornillos, (lo que supondría la inutilización de la bobina), se supone que cuando la armamos aplicamos cola blanca entre disco y disco para que éstos se queden pegados aunque retiremos los cinco tornillos.


Bobina acoplada al tupper protector



El problema de la bobina

Si la bobina no tiene el número de vueltas exacto, el altavoz emitirá un sonido muy débil o no emitirá sonido en absoluto por más que actuemos sobre el trimmer C1. Es suficiente añadir (o quitar) una sola espira para que el sonido brillante y claro del altavoz se convierta en un leve pitido casi imperceptible. Esto puede hacer tirar la toalla a más de uno, y yo también estuve a punto.

En el tema bobina hay una trampa oculta, al acecho:

Para esta bobina de 120 mm de diámetro, estimé que eran necesarias cincuenta y cuatro vueltas en el bobinado. Resultaron ser 56. Esas dos vueltas suplementarias las puse añadiendo (soldando) un poco de cobre al bobinado. Para soldar ese trozo extra de cobre hay que quitar el esmalte, y también hay que quitarlo para soldar el extremo del bobinado a la borna, cosa que hice en cada una de las dos vueltas extra que añadí. Es decir, a cada vuelta, soldaba y probaba la bobina.

Las dos últimas vueltas de cobre tenían,pues, dos zonas sin esmalte aislante que coincidían en la posición. De vez en cuando se tocaban entre sí, y el altavoz enmudecía.

En vez de "arreglar" aquella chapuza preferí retirar el cobre y bobinar de nuevo, ya sabiendo que eran 56 espiras, pero de una vez, sin empalmes.

Y aquí viene el problema: Una vez terminado el bobinado a 56 vueltas, hecho con mucha atención y sin errores, pruebo la bobina y el altavoz suena flojísimo. Apenas se oía.

¿Cómo era posible esa diferencia si el bobinado fue hecho a imagen y semejanza del anterior que tan bien funcionó?. Puede ser debido a varias causas:

1) Tolerancias en el grosor del hilo de cobre.
2) Tensar más o menos el cobre mientras se bobina.
3) Cuántas espiras se crucen o se monten (y dónde y cómo), ya que el bobinado es realizado a mano.

Como resultado: Dos bobinas que se pretenden iguales, no lo son. Sus valores de inductancia difieren ligeramente, muy poco, pero lo suficiente para que un circuito deje de funcionar.

Es decir, se cumple una de las Leyes de Murphy:


No hay dos componentes "idénticos" que se parezcan

Por supuesto, no estaba dispuesto a repetir la chapuza de empalmar hilo, así que... a bobinar de nuevo, pero sin quedarme corto esta vez: Hice un tercer bobinado a 61 vueltas.

La idea es la siguiente:

1) ¿Funciona bien con 61 espiras? OK, se queda como está.

2) Si no funciona bien (audio muy flojo o inexistente a pesar de actuar sobre C1), se desuelda el terminal de la bobina y se quita una vuelta. Se vuelve a meter el hilo por la ranura del disco, se lija para quitar el esmalte y se suelda. Probar la bobina de nuevo. Y así, vamos quitando vueltas hasta que, forzosamente encontremos un punto óptimo (el altavoz suena a volumen suficiente). Esto debería ocurrir antes de llegar a las 50 vueltas, es decir, quitando 11 vueltas en el peor de los casos.

Si en la búsqueda de un mejor nº de espiras vemos que el sonido empeora respecto de la prueba anterior y deseamos volver a la situación anterior, ¿Cómo añadimos esa espira? Muy sencillo: No cortando la última espira quitada, así podemos volver a poner esa espira.

Es importante no darse por vencido ni conformarse con un sonido deficiente. Según vayáis variando el nº de espiras tendréis ciclos de sonido mediocre/inexistente. Seguid quitando espiras buscando ese sonido claro en el altavoz.

Esto explica porqué muchos proyectos con bobinas terminan en fracasos y abandonos a pesar de que al autor sí le funcionó.

Resumiendo: Aconsejo 54 vueltas, pero el valor correcto puede estar entre 50 y 61 vueltas. 

Las especificaciones de las tres bobinas que hice las tenéis en la siguiente tabla. El detector lo basé en la bobina tipo "3", la más pequeña de las tres.

En el vídeo, la bobina aparece con la inscripción "56 vueltas": Se me pasó por alto modificar dicha inscripción después de volver a bobinar. EL VALOR VERDADERO Y DEFINITIVO es el de la tabla bajo estas líneas: 52 vueltas.




Montaje del circuito en PCB

Seguiré el mismo método que tan buenos resultados ha dado hasta ahora en todos los montajes:

1) Partimos de una placa de circuito impreso de aprox 94 x 72 mm, de las que tienen preimpresos puntos de cobre ya taladrados.


2) En este PCB iremos poniendo los componentes siguiendo un orden lógico, de momento sin soldarlos, sólo para distribuirlos racionalmente en la superficie disponible. Evitaremos caer en el error de poner componentes en las esquinas, pues las necesitamos libres para poner un tornillo de sujecion. Para evitar que los componentes se caigan antes de soldarlos, doblaremos un poco sus terminales.




También pondremos los conectores necesarios (hacen falta cuatro), huyendo del método poco recomendable de soldar los cables directamente al PCB:

Conectores:
- Alimentación, pila 9V (2 vías)
- Interruptor on/off (2 vías)
- Salida de audio (2 vías)
- Entrada de la bobina detectora

3) Cuando estemos seguros de que todos los componentes están distribuidos correctamente, los soldamos.

4) Para soldar los componentes: Uniremos los componentes entre sí usando sus propios terminales cuando sea posible, y si no, añadiendo puentes de alambre fino o cable fino de cobre. Como siempre, será buena idea poner una línea de alambre en cada extremo del PCB para hacer la línea de masa y la línea de positivo, a las que van muchas conexiones.

5) Mecanizamos en el tupper los taladros necesarios. Evitaremos hacer muchos taladros en la tapa del tupper. Ahí sólo fijaremos la toma de auriculares. Así será más fácil acceder al interior en el caso de tener que hacer alguna intervención: Bastará con retirar el tupper.

Los taladros son:

- Dos taladros 4mm en la tapa del tupper para sujetarlo al bastidor
- Uno para el interruptor on/off
- Dos para fijar ambos potenciometros: Tono y volumen, en el lateral derecho.
- Dos pequeños a 3 mm para los dos cables de la bobina buscadora
- Uno para la salida de auriculares, en la tapa
- Dos taladros a 3mm para fijar el altavoz con tornillo, arandelas anchas y tuercas, así como múltiples taladros de 2mm como salida de sonido del altavoz, todo ello en lado trasero

Haremos un taladro (10mm) en el tupper justo en la vertical de C1 para introducir la herramienta de ajuste.


Ajustando C1 con el trimador a través del taladro realizado al efecto

6) Sujetamos los dispositivos al tupper ya taladrado (Circuito, interruptor, potenciómetros, altavoz, toma de auriculares...)

7) Conectar esos dispositivos a sus conectores correspondientes en el PCB


Circuito en la caja, todo OK




Auriculares, aclarando cosas

Comenté en el vídeo que los auriculares eran opcionales, pero es recomendable incluir esa opción "de serie":

- son más discretos que el altavoz
- Consumen menos pila
- Se perciben mejor las marcaciones más débiles

Usaremos los auriculares que sean de nuestra preferencia, se supone que estéreos, pero el detector entrega una señal monoaural con una clavija también monoaural. Esto quiere decir que oiremos sólo por un oído, lo que resulta bastante molesto.


¿Y no se podría haber solucionado esto último con una clavija estéreo? ¿Aunque hubiese sido poniendo a ambos canales (derecho e izquierdo) la misma señal?


Adaptador mono-estéreo

Sí, pero... una clavija de auriculares estéreo y con desconectador de altavoz tiene al menos 6 terminales, lo que complica las cosas con el cableado.Vamos a usar un adaptador mono-estéreo, como la de la foto de la izquierda, y por menos de 1€, asunto solucionado. No es que el adaptador mono-estéreo vaya a convertir el sonido monoaural en estéreo, pero sí hará sonar los dos auriculares para escuchar con ambos oídos.




Armazón, montaje final  y conexionado

Como armazón o soporte del detector de metales podemos usar muchas opciones. Al principio pensé en un palo de escoba. Es resistente y pesa muy poco. 

Justo cuando llegué a esta parte del montaje se me ocurrió hacer una búsqueda en la página de compra-venta "Mil Anuncios", y encontré esta maravilla por 6€. Nueva, de aluminio y extensible:


Como anillo al dedo...
En un principio pensé precisamente en una muleta por que su empuñadura y su extremo envolvente para el brazo la hacen muy ergonómica, pero deseché la idea pensando en que eran mucho más caras.

A esta muleta fijaremos la bobina detectora y el tupper con el circuito.


- SUJECIÓN DE LA BOBINA BUSCADORA:

Recordad que no se pueden poner metales cerca de la bobina, pues esto es interpretado por el circuito como una alarma y el detector no funcionará bien. La muleta es de aluminio y este problema se producirá. De hecho, lo comprobé y lo comento en el vídeo.

Solucionamos este contratiempo sustituyendo la parte baja de la muleta por un palo redondo de madera que sujetaremos con tornillo y palometa:





Hacemos un taladro pasante de 4mm en el extremo del palo, a 15 mm del final. Con el redondo de madera de 6 mm de diametro y 50 mm de largo fijamos la bobina con sus escuadras. Aseguramos el redondo de madera con dos pasadores que son dos simples trozos de alambre doblados. Esta unión no es rígida y permite a la bobina bascular y mantenerse horizontal aunque cambiemos el ángulo de la muleta respecto del suelo.

Foto con la sujeción de la bobina:


Pasador de madera que a su vez tiene dos pasadores de alambre en sus extremos. El material a modo de arandelas para evitar holguras son dos trozos de manguera pero puede servir cualquier cosa no-metálica.































- SUJECIÓN DEL TUPPER QUE CONTIENE EL CIRCUITO:

Debemos sujetarlo a la muleta a una distancia de unos 20 cms de la bobina. Más distancia significan pérdidas e interferencias en los cables. Menos distancia supone que el circuito influirá a la bobina. 

La manera de fijarlo: Con dos tornillos pasantes M4 y largo adecuado, con sus respectivas arandelas y tuercas. Los taladros en el tupper será mejor hacerlos en un sitio despejado de fácil acceso. Por supuesto también haremos dos taladros M4 en el palo y la muleta. Taladros pasantes. El tupper quedará bien sujeto así.







En esta foto se ve el tornillo y arandela que sujetan el tupper a la muleta. Este tornillo atraviesa la muleta y sale por el otro lado...


... y se sujeta con arandela y tuerca. 

Entre la muleta y el tupper hay dos piezas cilíndricas blancas de plástico: Son separadores y se venden en las tiendas de electrónica en distintas medidas, aunque se pueden improvisar cortando trozos de un boligrafo inservible, etc.

Esos separadores eran necesarios porque la tapa del tupper no es perfectamente plana y también para dejar espacio para la tuerca central.


- CONEXIÓN ELÉCTRICA BOBINA BUSCADORA - CIRCUITO:


También aquí hubo sorpresas.

Tenía previsto unir eléctricamente la bobina con el tupper (circuito) mediante un pequeno trozo de cable coaxial y conexiones tipo "F", especiales para cable coaxial, que son fáciles de preparar y rápidas de poner y quitar. Con el detector de metales estamos trabajando con RF en frecuencias de medio Mhz y a estas frecuencias ya hay que empezar a ser cuidadoso con los cables, los conectores, las pérdidas y esas cosas...

Con este tipo de conexión el detector se fue de sintonía, como cuando pones un metal cerca de la bobina, hasta el punto de no poder usarlo. Sé que parece una "herejía electrónica" pero el comportamiento era mejor con un simple par de cables separados. 

La causa de ese problema no cabe duda de que se debe a la proximidad de ambos conductores en un cable coaxial (malla y "vivo"), lo que representa una capacidad parásita que afecta a la constante LC del oscilador variable al que está conectado la bobina.

Dos cables normales por separado no tienen este problema, pues se pueden disponer alejados entre sí y de este modo evitamos capacidades parásitas, y esta es la opción que finalmente adopté. Del conector para la bobina en el tupperware salen dos cables con unas pinzas de cocodrilo para conectar en las bornas de la bobina. Pasaremos cada cable a un lado de la muleta, bien alejados uno del otro.


No hay unión eléctrica más rápida de hacer/deshacer: Dos cables salen del circuito desde el tupper y se conectan a la bobina con dos pinzas de cocodrilo. Además, evitamos capacidades parásitas. En los "bornes" de la bobina he soldado dos terminales faston mas bien grandes, no para usarlos como tales, sino para que las pinzas de cocodrilo tengan un buen agarre.

Llegados a este punto, el detector de metales está listo para ser utilizado


Detector de metales, listo para su uso



Modo de operación

1. Pulsamos el interruptor S1 de puesta en marcha.

2. Si escuchamos un pitido en el altavoz o auriculares, saltar al punto 6

3. Si no lo escuchamos, o es muy débil, o tiene una frecuencia que apenas podemos oír, actuaremos sobre el trimmer c1 usando un trimador o herramienta adecuada. Girar C1 hasta que se escuche un pitido en el altavoz. Se supone que ya no tendremos que actuar más sobre C1, o lo haremos muy de vez en cuando. Los trimmers no tienen un "tope" sino que al girarlos 360º empiezan de nuevo, es decir, no se rompen ni se fuerzan por girarlos muchas vueltas.

4. Usar el mando de tono P1 para conseguir un tono que sea de nuestro gusto, yo prefiero frecuencias bajas, menos estridentes que las agudas.

5. Regular con el mando de volumen un nivel de audio razonable. Si usas auriculares en vez de altavoz, la pila durará prácticamente el doble.

6. Ya podemos comenzar a buscar. 

7. Deslizaremos la cabeza buscadora lo más cerca posible del suelo para tener mas probabilidades de detectar cualquier objeto, pero cuidando de no maltratar excesivamente el tupper que contiene la bobina, si bien es verdad que la función del tupper es proteger a la bobina desgastándose él.



Prueba

Tras numerosas pruebas con éxito en el laboratorio, decido probarlo en un entorno ideal: La playa. Como hay algo de bullicio (a pesar de estas fechas invernales) decido usar los auriculares en vez del altavoz. 

Un juguete bastante divertido y útil...



El vídeo






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30 comentarios:

  1. !Excelente trabajo! muy bueno y de gran utilidad, explicado muy detalladamente y muy entendible.
    Saludos

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  2. muy buen trabajo siempre he visto todos tus videos, me han instruido de mucho de verdad gracias por tu tiempo y dedicación ya que el mundo de la electrónica aunque laborioso es maravilloso sigue adelante ya que te esperamos con más tutoriales, más proyectos y más rincón de la teoría.... saludos desde costa rica y una vez más gracias por su excelente trabajo....

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  3. Increíble trabajo, se nota que te gusta esto ya que le dedicas tiempo a tus proyectos y vídeos para que sean de primera linea. Creo que hace un detector de metales para mi padre, que siempre le a gustado andar buscando cosas. Me gustaria pedirte si puedes realizar un inversor de voltaje de 12 a 220 voltios, ya que e armado uno pero este no a funcionado y no consigo encontrar el por que.
    ¡Sigue asi!!!!!!, saludos desde chile

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  4. hola, tiene buena pinta, pero querria darle mas profundidad (distancia de deteccion), como lo conseguimos? subiendo el voltaje a la bobina?
    Gracias

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    1. Ahí se ven 3 tipos de bobinas el uso la más pequeña pero hay una más grande que permite detectar a más profundidad esperó te sirva

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  5. disculpa yo también quiero saber cual es el rango de detección, a que profundidad detecta los metales

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  6. Esta claro que la inventiva española guarda estrecha relación con aquello de ponerle un palo a las cosas para que funcionen bien.

    Enhorabuena por tu blog y tu canal.

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  7. Hola Jose. Muy bueno el proyecto. Gracias. Una duda, ¿dónde va el pinout 7 del IC1 LM386N? En algún circuito he visto que va a tierra con un condensador de 10nF. Un saludo.

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    1. en este circuito el pin 7 no va conectado se deja libre

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  8. Muy buen trabajo, y mejor explicado, tus videos me han sido de gran ayuda, y me preguntaba si es posible que ademas de hacer tus propios proyectos, podrias revisar tambien alguno de los que salen en youtube como el " PI Polones" ya que como novel en esto de la electronica es mejor probar con circuitos comprobados. Muchas gracias por tu tiempo.

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  9. Gracias por el excelente video que hiciste.Soy un estudiante de Electronica y te agradeceria si me puedes dar unas pautas para realizar un Detector de Metales pero con estas especificaciones:"El circuito debe detectar metales (monedas) a una distancia de 20 cm. Para esto el circuito debe oscilar a 140 kHz aproximadamente y un armónico de esta frecuencia será detectado por una radio AM. De manera que cuando la bobina se coloca cerca de un objeto metálico, se debe escuchar un chillido en la radio.
    El circuito debe utilizar un transistor, una bobina prefabricada (p.e. 16 vueltas y 12 cm de diámetro), resistencias y condensadores. "

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  10. hola amigos como estan aca se puede buscar los mejores celulares replicas replika telefonlar

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  11. Excelente trabalho!
    Obrigado.

    Saludo desde Brasil.

    ;-)

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  12. Este comentario ha sido eliminado por el autor.

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  13. Hola.
    Pregunto: seria posible combinar las bobinas para aumentar la sencibilidad como para hallar algo a unos 30 o 40 cm o mas sea grande o pequeño?
    Gracias.
    Luis
    Argentina

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  14. Hola mira tengo una duda respecto al detector de metales, explico: He hecho una bobina de disco externo: 14 cm, disco interno: 12 cm, numero de espiras 40 con cobre esmaltado de 0,30 y la resistencia que me da es de 7,5 ohmios. ¿Crees que la resistencia es pequeña, normal o baja para este circuito? No he llegado a probarla con el circuito. Y a parte, ¿si las espiras se montan una encima de otra influirá en la resistencia? Supongo que si porque será mayor recorrido, pero quiero saber en que grado influiría al circuito.

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  15. Hola, estoy construyendo el aparatito en cuestión, y me han surgido unas cuantas dudas.
    La primera, es que en el esquema he visto que hay unas lineas que se cruza remarcadas con un punto. ¿Son puntos de unión, o son puentes? Y otra duda que me surgió fue que los condensadores cerámicos que me vendieron en la tienda, son tipo lenteja y he visto en el circuito ya montado de la imagen que que eran distintos, teniendo el mismo valor, ¿cambia algo el funcionamiento global del sistema? Y otra más,ya que me lancé, el trimmer que me vendieron es de valor 10-60 pf y un modelo antiguo con lo que es mas voluminoso. ¿Funciona bien en este circuito? Tal vez sean preguntas que para los entendidos en el tema sean obviedades pero estoy empezando con esto de la electrónica y todavía me armo un poco de lío. Gracias.

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  16. Este comentario ha sido eliminado por el autor.

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  17. Gracias por el trabajo, puedo decir con orgullo que funciona!!!

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  18. Saludos. Tengo al menos 2 preguntas. 1) no afecta el hecho de que tenga pernos de metal en el plato??. 2) únicamente tiene que ser con el alambre esmaltado #23 y/o 27?? Yo tengo el 22..Me sirve??

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  19. saludos desde republica dominicana siempre veo tu canal tengo varias preguntas una es puedo aumentar el voltaje de 5v a 8v con un 7808 regulador y alimentar a 12v esto es porque la bobina quiero hacerla mas grande de tamaño hay que ajustar el numero de espiras de la bobina otra pregunta puedo poner un condensador variable de 25 pico en serie con uno de 20 0 25 fijo para completar porque no consigo el de 50 0 60pf

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  20. cual seria el tamaño maximo para la bobina si menor cantidad de espiras o igual espiras y mas voltaje para llenarla necesito mas potencia gracias

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  21. Saludos Sr. Jose. No consigo los ceramicos de 15pf. eso se puede reemplazar?? Agradeciendo su respuesta

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    1. el detalle de los componentes es cosa de vista en la calidad de un trabajo porque hay componentes como los capacitore que se pueden sumar los capacitores en serie restan en paralelo suman al contrario de las resistencias que en serie suman en paralelo restan ejemp 2 resistencias de 20 omios 10w en paralelo te mediria 10 omios pero los 10w suman serian 20w, los capacitore es diferentes 2 de 10,000mf 60v en paralelo serian 20,000mf pero seguirian siendo 60v en serie seria lo contrario sumarian el voltaje pero los microfaradios serian 5,000 se restan a la mitad

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    2. y disculpa por responderte yoo pero esa parte es asii

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    3. Yo en esto de la electrónica estoy empezando.. Lo puedo o no se puede reemplazar?? Si puedo reemplazarlo que utilizaría??? Lo que pasa es que por donde yo vivo no hay tiendas y la manera de conseguir los componentes es reciclando.. Agradezco su ayuda..

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  22. El mejor que he visto por internet trabaja a 6.5khz... ¿se podría pasar tu circuito a esa frecuencia con un divisor de frecuencia (para el resonador), y con una bobina de 6.5khz?
    ¿cuantas espiras tendría con 30cm de diámetro y 0.35 el hilo? ¿tendría mas inductancia y por tanto mas sensibilidad?

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  23. Me fijo en algo, y es que en el esquemático no aparece una de las dos bobinas que uno tiene que construir (que deberían llamarse L1 y L2). Solamente se la conexión de L1. Gracias.

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  24. ¿como se soldan los componentes entre si?
    es que es para sacrlo como proyecto en el colegio soy hasta ahora un principiante
    POR FAVOR ES URGENTE

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