Detector de metales de bricolaje: una idea original

¡Hola, Habr! ¿Qué une un receptor de radio, un sensor de alarma de seguridad, un detector de metales y un instrumento musical de theremin? En primer lugar, todos estos dispositivos responden a campos eléctricos y magnéticos. Y muchos de ellos tienen algo en común en su principio de acción.

Hoy estudiaremos la historia y el principio de funcionamiento de los detectores de metales: sensores inductivos y capacitivos, descubra qué heterodino , así como ensamblar y probar un prototipo simple.

Esta historia comenzó hace mucho tiempo. En 1918, el inventor de la modulación de frecuencia en las comunicaciones por radio (gracias a la cual podemos escuchar transmisiones estéreo de alta calidad en ondas ultracortas), Edwin Armstrong y Walter Schottky, el inventor del diodo del mismo nombre con una pequeña caída de tensión directa. .

De hecho, Walter Hermann Schottky no inventó un diodo semiconductor, pero desarrolló una teoría innovadora sobre los procesos físicos en los cristales, en particular, las vacantes de los átomos, que predijo el efecto Schottky utilizado en estos mismos diodos. También inventó el tetrodo de vacío, un tubo de electrones con una rejilla de protección, que hizo posible reducir significativamente la capacitancia de rendimiento y aumentar la resistencia interna. Y la ganancia, o mejor dicho, la inclinación de las características.

А Edwin Howard Armstrong hizo mucho por el mundo de la radiocomunicación. Por ejemplo, receptores regenerativos y superregenerativos con retroalimentación positiva, que permitieron obtener una excelente sensibilidad con un número reducido de lámparas, es decir, bajo costo y alta disponibilidad. Pero debe tenerse en cuenta que estas radios son caprichosas en la sintonización, y si la sintonización es incorrecta, pueden emitir interferencias en el aire, interfiriendo con los oyentes de radio circundantes. Lo cual fue especialmente cierto en la era de las antenas antiguas gigantes, que compensaban la imperfección de los equipos electrónicos con su tamaño.

Posteriormente, más modulación de frecuencia resultó ser vital para registrar información digital en medios magnéticos. Así que sin Armstrong no habría “discos duros”, son discos duros. Así como en los flexibles, si recuerdas qué es una unidad de disco.

No recuerdas exactamente qué es una tarjeta QSL. De lo contrario, escribe un comentario. Armstrong también trabajó en radares, incluida su participación en el proyecto Diana, que marcó el comienzo de la astronomía por radar. Las señales de radar se enviaron en dirección a la Luna y fueron recibidas tanto por especialistas del proyecto como por radioaficionados.

Aunque estas son todas las versiones oficiales. Por qué se necesitaban realmente las enormes antenas de HAARP y proyectos similares, diferentes personas tienen diferentes opiniones. Puedes compartir el tuyo.

▍ Superheterodino

Entonces, en 1917-18, el jefe de la estación de radio de un kilovatio y medio de la Torre Eiffel lucien levy (en la foto de la izquierda) presentó dos patentes para un receptor de radio superheterodino, que Edwin Armstrong, que entonces trabajaba para él, construyó sobre la base de las ideas de Levy en 1918. Independientemente de ellos, en 1918 el superheterodino también fue inventado por Walter Schottky, quien trabajaba para la empresa alemana Siemens & Halske.

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Un superheterodino es un receptor de radio en el que, además del circuito oscilatorio receptor, hay un oscilador sintonizable sincrónicamente con este último: un oscilador local. Mezclar su señal con la señal de RF amplificada da como resultado dos señales.

La frecuencia del primero es la suma de dos frecuencias y no se utiliza, los filtros la suprimen. Pero la segunda señal, cuya frecuencia es la diferencia entre las frecuencias de la señal de entrada y el oscilador local, pasa a través del filtro de frecuencia intermedia y luego al detector y al amplificador de frecuencia de audio.

Tal sistema puede aumentar significativamente la sensibilidad y la selectividad del receptor de radio, ya que la ruta de frecuencia intermedia no necesita ser reconstruida y puede implementarse con mucha precisión. Por ejemplo, utilizando resonadores de cuarzo o cerámicos.

El principio del oscilador local fue descubierto incluso antes. En 1901 un canadiense Reginald Aubrey Fessenden inventó y utilizó un oscilador local, cuya diferencia de frecuencia con la frecuencia de la señal recibida se encontraba en el rango de audio. Esto hizo posible recibir una señal telegráfica no modulada, que era simplemente una onda sinusoidal de la frecuencia portadora.

Y el hecho mismo de batir con una frecuencia diferente cuando se suman dos oscilaciones se conoce desde la antigüedad. La historia de su descubrimiento se pierde en los siglos. Beats ayuda a afinar instrumentos musicales. Por ejemplo, las guitarras y otras cuerdas pulsadas se afinan mediante golpes entre una cuerda al aire y una adyacente presionada en un determinado traste, así como por armónicos sobre ciertos trastes.

Además, los afinadores del piano y otros armónicos no se adhieren a las quintas y octavas puras pitagóricas, es decir, no afinan las cuerdas y otros generadores de tonos hasta que se detienen los latidos, sino que cuentan un cierto número de latidos por segundo. Así es como obtienes el pedido correcto.

Por ejemplo, el temperamento igual moderno, que le permite transponer y modular fácilmente fragmentos musicales y obras de tecla a tecla. O el buen temperamento, que a Johann Sebastian Bach le encantaba, y no le gustaba el uniforme. O algo más, histórico o experimental.

Y los afinadores más precisos de la actualidad, dispositivos para afinar instrumentos musicales, utilizan el efecto estroboscópico o su visualización en la pantalla. Este efecto también se encuentra entre los fenómenos de diferencia de latidos de frecuencia cuando se suman dos oscilaciones, incluso si hablamos de vibraciones mecánicas de una cuerda y modulación óptica del brillo de la luz.

▍ Theremin

En años 1919-20 Lev Sergeyevich Termen , el futuro jefe y prisionero a tiempo parcial del mismo “sharashka” en el que cayó Alexander Solzhenitsyn, sobre cuya base escribió más tarde “En el primer círculo”, inventó el instrumento musical éterófono, más conocido como el theremin. Se convirtió en el primer EMP del mundo, un instrumento musical electrónico.

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Escribe en los comentarios qué muestra esta foto del uso de la electricidad atmosférica secreta. Está de moda ahora.

¿Cómo podría inventarse un instrumento musical en un laboratorio donde se desarrollaron sensores capacitivos con fines científicos y de seguridad? – Casi sencillo. Después de todo, el theremin es un sensor capacitivo. Pero para poder ver y escuchar un instrumento en el sensor, debes amar la música y ser músico. Y Termen, un graduado del Conservatorio de San Petersburgo en la clase de violonchelo, era muy aficionado a la música.

Theremin en su forma clásica consta de dos generadores electrónicos, el circuito oscilatorio de uno de los cuales está conectado a la antena. Acercando una mano a él, es posible cambiar la frecuencia de las oscilaciones, y así, se obtiene un tono musical de una frecuencia diferente, que es detectado y amplificado por equipos de reproducción de sonido. Es decir, el theremin es un superheterodino.

La segunda antena funciona de la misma manera, y sirve para controlar el volumen del sonido, permitiéndote hacer vibratos de amplitud virtuosa, también son de trémolo. Los holivares terminológicos sobre qué llamar vibrato y qué trémolo son muy populares entre los músicos, aunque no tanto como las discusiones sobre cuál de los músicos estrella no puede tocar su instrumento. Pero mucho más popular que las disputas sobre qué temperamento es mejor. Estos últimos son para la élite.

En cuanto a los theremines, la mayoría de sus modelos no proporcionan al músico un rango de tono fijo en absoluto. El tono de la nota depende completamente del ejecutante. Y solo unos pocos theremines implementan la cuantificación de frecuencia, en otras palabras, el autoajuste.

Hasta la fecha, el fabricante en serie de theremins de mayor éxito es la empresa roberta mouga – el inventor pionero e insuperable de los sintetizadores analógicos.

Él está fotografiado con por Clara Rockmore , el principal intérprete de theremin del mundo.

Y aquí Bilbo Baggins con el Ring of Power demuestra un innovador toallero calentado alimentado por electricidad atmosférica. Dentro del púlpito hay un alijo de amalgama de mercurio rojo.

En realidad, es Bob Mogue tocando el theremin. Aunque los antepasados ​​​​de Lev Sergeevich Pierre Etienne y Francois Claude Theremin eran joyeros famosos y trabajaban con amalgama. Sus obras se conservan en el Louvre, el Hermitage y la Armería. Por ejemplo, este cetro de Jorge XII.

▍ Detector de metales

Y si se aplica una acción externa no a la capacitancia del circuito oscilatorio a través de la antena, sino a su inductancia, resulta, en consecuencia, no un sensor capacitivo, sino inductivo, es decir, un detector de metales. Con el que podrás encontrar tesoros como un cetro, o simplemente chatarra. Lo cual también es interesante.

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El silbido en los auriculares del detector de metales son los latidos formados por la desafinación del circuito con la bobina del sensor con respecto a la referencia. Una desafinación a través de un cambio en la inductancia es causada por un objeto de metal ubicado cerca de la bobina.

Ahora ensamblaremos una de las variantes más simples de un detector de metales. Como es habitual, del plató con Aliexpress.

Es agradable tener en las manos inductores fabricados con cableado de circuito impreso. Esta no es solo una sensación de tocar tecnologías modernas, sino también la estabilidad de los parámetros debido a la rigidez de la estructura. La estabilidad es repetible ya que los PCB se producen en masa con alta precisión.

En la foto hay dos condensadores de película, y obtuve una versión más barata del conjunto, donde todos los condensadores, excepto el óxido, también son electrolitos, “banderas” de disco cerámico. Un poco molesto, pero no fatal. Trabajará.

▍ Estudiamos el esquema

En el diagrama, no vemos dos, sino solo un generador LC en el transistor Q1. El circuito oscilatorio paralelo está formado por la inductancia L1 y la capacitancia C3. L2 es la bobina de retroalimentación, C2 es su aislamiento de CC. R1 es la resistencia de polarización que establece el modo Q1 y C1 es el filtro de potencia.

El secreto del circuito radica en la resistencia del recortador W. Su resistencia establece la ganancia de la cascada en Q1, y el motor de este recortador debe configurarse al configurar el dispositivo para que la generación esté al borde del estancamiento.

Se monta un detector en los transistores Q2 y Q3. Cuando el generador está funcionando y la amplitud de oscilación en el circuito L1C3 supera los 0.6 voltios (este es el umbral de apertura del transistor de silicio Q2, que también es el voltaje de polarización directa de la unión del emisor), Q2 se abre con una media onda negativa y descarga el condensador C4. Al mismo tiempo, Q3 está cerrado y el zumbador no suena.

Cuando el circuito oscilatorio experimenta una salida de energía hacia cualquier objeto metálico, el poder de las oscilaciones forzadas en el circuito ya no es suficiente para que funcione la retroalimentación. La generación falla, Q3 cierra, C4 carga, Q3 abre. El zumbador se activa y emite un pitido para indicar la presencia de metal detectado.

Tenga en cuenta que este es un zumbador que suena por sí mismo, dispuesto como la bocina de un automóvil. El principio de funcionamiento es extremadamente simple. El electroimán atrae la membrana, lo que rompe el circuito del electroimán. La corriente en la bobina se interrumpe, el campo magnético desaparece. La membrana retrocede, vuelve a tocar el contacto. El circuito se cierra, y todo vuelve a repetirse.

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▍ Montaje y prueba

En el vídeo se puede ver el funcionamiento de este detector de metales de juguete, así como la composición del kit y el proceso de montaje.

El dispositivo chilla de forma penetrante y repugnante, o chirría de manera modulada, como el canto de los pájaros. Lo cual fue muy apreciado por todos mis gatos, de los cuales tengo muchos. Cada vez que experimentaban con detectores de metales, se reunían como si algo grandioso y muy interesante estuviera sucediendo. Incluso un puntero láser y juguetes para gatos se quedan cortos en términos de atractivo para los ladrones peludos de este divertido dispositivo.

El detector de metales realmente respondió a todos los metales a mi disposición, ferromagnetos, paramagnetos y diamagnetos, incluido el mercurio.

▍ Conclusiones

Una vez más, el conjunto se montó sin problemas y el dispositivo comenzó a funcionar de inmediato. Por lo tanto, debemos seguir comprando y ensamblando constructores de radio. Porque siempre no habrá tiempo para grabar y taladrar tablas.

Cuéntanos en los comentarios tu experiencia en la construcción y uso de detectores de metales, así como instrumentos musicales electrónicos y radios. Personalmente, en la década de 1990, construí alrededor de una docena de receptores, incluidos los superheterodinos y los de tubo, y reconstruí varios televisores reemplazando el PTK de tubo con un selector de semiconductores, lo que facilitó la configuración del dispositivo y agregó un rango de decímetros. Y la música electrónica y los efectos de guitarra son mi hobby actual.

Y dado que estamos hablando de detectores de metales, no olvidemos que la búsqueda de varios artículos en diferentes territorios está regulada por leyes y también puede atraer la atención no deseada de quienes violan estas leyes. Nos acercaremos a la afición con honestidad y responsabilidad.

¡Gracias por su atención! La próxima vez estudiaremos y recopilaremos algo más electrónico.

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detector de metales con circuito electronico

Detector de metales hágalo usted mismo con un circuito electrónico.

Para fabricar el dispositivo, el maestro debe tener conocimientos básicos de electrónica y saber soldar. Para trabajar, necesita componentes de radio:

  • batería “corona” 9 V;
  • conector para la “corona”;
  • alambres;
  • cambiar;
  • dos condensadores de 2,2 uF;
  • microprocesador 555;
  • resistencia 50 kOhmios;
  • condensador 10 uF;
  • zumbador;
  • hilo de cobre 0,2 mm.

También necesita CD, cartón, tubos de polipropileno y adaptadores para ellos, cinta aislante, alambre de cobre de 0,2 mm de espesor, un soldador y soldadura. El maestro necesitará cortadores laterales y tijeras, y una sierra de calar para cortar tuberías.

  1. Se corta un círculo con un diámetro de 5 cm de cartón.Los discos se pegan colocando un círculo de cartón entre ellos.
  2. Después de que el pegamento se haya secado, se toma alambre de cobre y se enrolla entre los discos (315 vueltas).
  3. Se sacan los extremos de los cables, se pegan cartones del mismo diámetro a los discos para darles resistencia y se envuelve la bobina con cinta aislante.
  4. Los elementos de radio en una caja de plástico sellada están pegados a la varilla del detector de metales. Inserte una batería en el zócalo.
  5. Se ensambla un mango a partir de tuberías y adaptadores, cuya forma y dimensiones hacen que sea conveniente usar el detector de metales.
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Detector de metales hágalo usted mismo con un circuito electrónico.

Cuando se detecta metal, el zumbador comienza a emitir un sonido fuerte. Puede buscar objetos ocultos bajo una capa de tierra de 25 cm de espesor o más.

Detector de metales hágalo usted mismo con un circuito electrónico.

Detector de metales de discos, calculadora y auriculares.

Detector de metales de discos, calculadora y auriculares.

Se puede hacer un detector de metales simple sin un circuito electrónico con lo que hay en cualquier hogar. Para la fabricación del dispositivo necesitas:

  • discos CD y DVD (1 cada uno);
  • auriculares compactos;
  • alambres;
  • batería de 9 V (“corona”);
  • calculadora alimentada por batería
  • cinta electrica
  • pegamento “Momento”.

El cable de los auriculares está cortado, los extremos de los cables están expuestos. Es necesario quitar al menos 6-7 cm de aislamiento. En total, hay 4 núcleos en el cable común de los auriculares.

  1. Un núcleo está pegado al CD (en el lado brillante), el otro al DVD. Después de que el pegamento se seque, se colocan pedazos de cinta aislante en la parte superior para darle fuerza.
  2. Los núcleos restantes están conectados a los contactos de la batería (es mejor usar el conector de fábrica).
  3. Se coloca una calculadora en uno de los discos, fijada con cinta aislante. Se coloca un segundo disco en la parte superior, se coloca una batería sobre él. El diseño se fija con cinta adhesiva.

Si se pone los auriculares y acerca el dispositivo a un objeto metálico, escuchará ruidos y crujidos. Este sencillo dispositivo puede detectar metal en el suelo a una profundidad de 15-25 cm.

El detector de metales más simple.

El detector de metales más simple de una calculadora.

El dispositivo más simple se puede hacer a partir de un receptor de radio que tenga una banda AM. También necesitará una calculadora normal.

  1. La radio está encendida, cambiada a las altas frecuencias de la banda AM, donde se escucha un ligero ruido y un crujido (pero no hay música ni otros sonidos transmitidos por las estaciones de radio).
  2. La radio y la calculadora (incluidas) están colocadas de modo que el ruido sea estable. Para mayor comodidad, los dispositivos están atados con cinta aislante.
  3. Si el ruido es claramente audible con una disposición diferente de los dispositivos, se fijan en un tablero, caja u otro plano.

Después del montaje, el dispositivo se prueba. Cuando el detector se acerca a objetos metálicos, el ruido y el crujido aumentan.

Un teléfono inteligente también puede ser un detector de metales si instala el programa apropiado en él. La configuración de la aplicación le permite cambiar y establecer varios parámetros de medición.

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