DETECTOR DE METAL DETECTOR TRANSMISSOR/RECEPTOR /1 Este aparelho é adequado para a localização de grandes objetos de metal enterrados a considerável profundidade - metros, em vez de centímetros. Objetos menores também poderão ser detectados, todavia a profundidades reduzidas. Pequenos objetos individuais, tais como moedas, anéis, etc, mesmo na superfície do solo, serão ignorados. Este tipo de detector tem sido utilizado por cerca de, 85 anos e ainda é um dos mais populares. Sua construção mecânica pode não ser bonita, mas é prática. O sistema básico é mostrado na Fig. 1. Duas placas não metálicas servem de suporte para os componentes eletrônicos e para as bobinas. As bobinas do transmissor e do receptor são montadas nas extremidades de uma barra de madeira - alternativamente pode ser utilizado um tubo de alumínio de seção retangular sendo a bobina receptora instalada na posição horizontal e a transmissora na posição vertical. Este angulo de 90 graus entre as bobinas permite uma transferência mínima de sinal entre elas. Para permitir um ajuste preciso, a bobina receptora deve ser capaz de variar em torno de um pequeno angulo. Assim, quando não houver qualquer objeto metálico dentro do campo de detecção do aparelho, a bobina receptora receberá uma quantidade mínima ou mesmo nenhum sinal. Este tipo de aparelho opera utilizando o princípio de que ondas eletromagnéticas de rádio-frequência transmitidas, quando atingem um objeto metálico, são distorcidas e refletidas. Essas ondas refletidas serão detectadas pela bobina receptora, amplificadas e indicadas no meter, acusando a detecção de um objeto metálico. A sensibilidade à profundidade do instrumento depende de uma série de fatores - principalmente a distância de separação entre as antenas, o tamanho das bobinas, a potência do transmissor e a sensibilidade do receptor. A mineralização do solo também afeta a /1 A construção deste aparelho é baseada no circuito detector apresentado no artigo intitulado METAL DETECTOR CIRCUITS II, pg. 3 e 4, de Charles D. Rakes, publicado em 2001. Já a construção mecânica é baseada no Projeto 566 intitulado A DEEP-SEEKING METAL LOCATOR, de Phil Wait e Roger Harrison, publicado em 1981. Também foram consultados: TWO-BOX DEEP SEEKING METAL DETECTOR, de Charles D. Rakes, publicado em 1972 e ELETRONIC METAL LOCATORS Basic types and design factors, de Donald E. Lancaster, publicado em 1966. (http://www.geotech1.com/cgi-bin/pages/common/index.pl?page=metdet&file=projects.dat)
sensibilidade e a profundidade de detecção. Por mineralização entende-se, principalmente, a presença de óxidos de ferro na composição do solo, tais como a hematita e/ou magnetita, dentre outros. A hematita presente na fração argila é o mineral que confere coloração avermelhada aos solos, os quais são bastante comuns no Brasil. Bobinas menores e/ou espaçamento menores entre elas podem melhorar a sensibilidade para detecção de pequenos objetos, mas à custa de penetração no solo. O principal problema no design deste tipo de detector, talvez seja a manutenção da estabilidade do conjunto. Fig. 1. O relacionamento entre as duas bobinas (90 graus) ajuda a limitar a interferência cruzada entre o transmissor e o receptor. CONSTRUÇÃO DO TRANSMISSOR O circuito transmissor mostrado na Figura 2 é bastante simples e a relação dos componentes necessários encontra-se na Tabela 1. Os valores da frequência-determinada dos capacitores C1 e C2, são iguais. Dependendo do tamanho da bobina eles podem variar de 0,01 a 0,1 μf. A bobina do receptor normalmente requer um capacitor igual a ½ do valor de C1 ou C2, no circuito do transmissor. A bobina do transmissor está sintonizada com C1 e C2, os quais são sempre iguais. O valor real da capacitância através da bobina do transmissor será ½ do valor de C1 ou C2. É muito importante que ambas as bobinas sejam sintonizadas na mesma frequência.
Fig. 2. O circuito transmissor do esquema acima opera em uma faixa de 35 a 50 khz. A frequência de funcionamento do circuito transmissor será entre 35 e 50 khz. Os valores para os capacitores C1 e C2 são 0,1 μf para o transmissor e 0,05 μf para C1 no circuito receptor /2. Quantidades menores de voltas ou bobinas menores podem ser utilizadas para operação em frequência mais alta. Tentar manter a frequência de funcionamento abaixo de 200 khz, visto que este tipo de localizador de metal funciona melhor em baixa frequência. Tabela 1. Relação dos componentes do transmissor (Fig. 2) SEMICONDUTOR Q1 2N3904 RESISTORES (todos os resistores são ¼ watt, 5%) R1 1.000 Ω; R2 470 Ω; R3-220.000 Ω. CAPACITORES C1, C2 0,01 a 0,1 μf, disco de cerâmica /2 ; C3, C4-0,1 μf, disco de cerâmica. DEMAIS PARTES S1 Switch SPST; Suporte e bateria 9 V; L1 Bobina.
CONSTRUINDO O RECEPTOR O receptor (ver Fig. 3) é um circuito amplificador de radiofrequência (RF), de dois transistores com uma entrada isolada. A relação dos componentes necessários encontra-se na Tabela 2. O sinal de RF captado pela bobina é conduzido através do transistor Q1 até a entrada do primeiro estágio amplificador de RF, situado em Q2. O ganho de RF do transistor Q2 é definido por R10. O sinal do coletor de Q2 é alimentado para a base de Q3 e, a saída de Q3 está conectada a um circuito de detector de dois diodos. A saída DC é indicada por M1 (meter). Montar os componentes perto da placa com ligações curtas e manter os componentes de entrada distantes do circuito de saída. O medidor (meter) pode ser qualquer um do tipo DC com sensibilidade de 50 μa a 1 ma, todavia se for usado um de 50 μa, R11 poderá necessitar ser aumentado para 10K. Montar o circuito na caixa de receptor e ligá-lo à bobina. Fig. 3. Esquema do circuito receptor.
Tabela 2. Relação dos componentes do receptor (Fig. 3) SEMICONDUTORES Q1 a Q3-2N3904* D1, D2 1N914** diodo de silício. RESISTORES (todos os resistores são ¼ watt, 5%) R1, R2-100.000 Ω; R3 a R5 1.500 Ω; R6-100 Ω; R7 470 Ω; R8, R9 220.000 Ω; R10 potenciômetro 1.000 Ω; R11 potenciômetro 2.500 Ω. CAPACITORES C1 0,005 a 0,05 μf, disco de cerâmica /2 ; C2 a C4-0,05 μf, disco de cerâmica; C5 a C9-0,1 μf, disco de cerâmica; C10 470 μf, 25 WV DC, eletrolítico. DEMAIS PARTES S1 Switch SPST; M1 50 μa a 1 ma DC meter***; Suporte e bateria 9 V; Dois botões para os potenciômetros L1 Bobina. Observações: * - O transistor 2N3904 é encontrado em lojas especializadas e custa em torno de R$ 0,20 cada; ** - O diodo 1N914 não é mais fabricado, portanto é muito difícil encontrá-lo. Seu equivalente é o diodo 1N4148, o qual é facilmente encontrado e custa em torno de R$ 0,05 a R$ 0,10 cada; *** - Se for utilizado um meter de 50 μa poderá ser necessário aumentar R11 para 10K.