Metal detector semplice e potente

Metal detector semplice e potente

Mia figlia si è messa in testa di voler usare un metal detector per la ricerca di reperti antichi, dove abito ci sono molti campi da esplorare, la possibilità di ritrovamento sono molto basse ma, con un po di fortuna si riesce a trovare reperti che vanno dall’epoca etrusca fino alla seconda guerra mondiale. Non volendo spendere per una voglia che potrebbe durare meno di un mese per poi, ritrovarmi con un metal detector in casa che prende polvere ho deciso di costruirne io uno. Apprezzo questo hobby, perché rilassa e lascia la mente libera dai problemi quotidiani. Attualmente i metal detector commerciali sono dotati di microprocessori, questo facilita l’elaborazione delle informazioni, rendendoli più veloci e più precisi nell’identificazione e localizzazione dei metalli.

Ma ci sono diversi rivelatori non elaborati che hanno successo tra coloro che vogliono realizzare i propri metal detector, tra cui il Surfmaster PI e questo http://blog.novaeletronica.com.br/pi-polones-construa-seu-detector-de-metal/ 

tutti di tecnologia PI (Pulse Induced). Ma anche questi rivelatori sono considerati da molti difficili da realizzare, per questo motivo ho deciso di progettare una versione di metal detector più semplice, ma con tecnologia PI.

Sebbene molti tecnici non siano d’accordo, un rilevatore PI può discriminare se ben progettato, diversi metalli, dipende dalla frequenza di campionamento.

Metal Detector Amilcar PI

Il mio metal detector che con falsa modestia ho chiamato Amilcar Pi è facile da costruire è già preregolato per la massima efficienza e non contiene componenti difficili da reperire e cosa non da meno è anche a bassissimo costo.

Il metal detector è composto da due unità principali, un trasmettitore che utilizza il generatore di impulsi strettissimi da 150uS, dalla letteratura reperita in rete risulta la soluzione più efficiente e a minor consumo. Questi impulsi amplificati da un mosfet IRF740 pilotano una bobina emettritrice. La stessa bobina funge anche da ricevitore e il suo componente principale è il LM324, un quadruplo amplificatore operazionale.

La base di partenza di questo ricevitore prende spunto da un metal detector originariamente sviluppato in Russia. Di mio c’è la rielaborazione delle stesse idee con componenti europei e, già che c’ero ottimizzare la parte oscillatrice per risparmiare mA sempre utili per apparecchi funzionanti a batteria. Il risultato è stato un rilevatore molto simile al Surfmaster PI nel suo principio di funzionamento, ma molto più semplice e con “quasi” la stessa efficienza.

Il circuito elettronico funziona così: Si parte con un oscillatore a onda quadra che ruota su un operazionale oscillante ad una frequenza di circa 130Hz con rapporto on off molto sbilanciato Ton=7,3mS mentre Toff=0,15mS.

L’uscita viene invertita da Q2 che serve a pilotare il mosfet, la scelda di R6 ed R7 è studiata per compensare il fatto che l’uscita dell’operazionale non raggiunge mai la tensione di alimentazione, tipicamente 1,5V vengono “mangiati” dall’operazionale, il partitore serve appunto a fare in modo che quando l’uscita è a uno la Vbe del transistor sia sotto la soglia di conduzione mentre quando è a zero riesca a portarlo in saturazione. Le resistenze R8 ed R9 assicurano che il mosfet abbia fronti di salita e discesa molto rapidi per evitare inutili dissipazioni di calore e dare la massima potenza alla bobina trasmittente. R11 insieme a D3 e D4 con C4 fungono fa rivelatore per la extra tensione indotta quando si interrompe il pilotaggio del mosfet. Risulta palese che esa sarà tanto più alta quanto più un elemento metallico si troverà nel circuito magnetico della bobina. R12, R13 ed R14 fissano i livelli di soglia del comparatore per la rivelazione del segnale in maniera da non avere nulla in cuffia se non in presenza di un oggetto metallico. R15, r16, R17 il potenziometro e C3 servono a filtrare le frequenze troppo elevate e contemporaneamente regolano il volume delle cuffie. C7, R18 e l’ultimo transistor amplificano il segnale captato ad un livello ottimale per le cuffie.

L’assorbimento a vuoto si assesta sui 20mA, questi accorgimenti garantiscono una durata accettabile della batteria da 9V, nulla vieta però di usare un pacco batterie al Litio 2S o 3S per una intera giornata di ricerche senza interruzioni.

La bobina del metal detector

La costruzione della bobina del metal detector è semplice, la bobina è composta da 25 spire di filo da 0,5 mm con un diametro di 19 cm.Con questa impostazione la sensibilità a una moneta da 25 mm è di 20 centimetri. Altri diametri possono essere testati per un risultato ottimale, la tabella sottostante da alcune indicazioni in merito al numero di spire in funzione del diametro per avere sempre una induttanza di circa 400uH

Diametro bobina Numero di spire induttanza
100 mm 42 402uH
120mm 36 405uH
150 mm 31 394uH
175 mm 28 387uH
190 mm 25 401uH
200 mm 26 406uH
250 mm 22 380uH
300 mm 20 390uH
400 mm 17 396uH
500 mm 15 400uH

La basetta a doppia faccia dell’elettronica è 44mm x 58mm ma non è critica e potete realizzarla come più vi aggrada

Io per il momento ho lasciato tutto in mano a mia figlia, per lo meno fino a quando non si sarà stufata del nuovo “giocattolo” e lo riporrà su un mobile a prendere polvere.

Saluti Amilcare

VOTO
59 commenti
« Commenti più vecchi
  1. Angelo
    Angelo dice:

    Prima di tutto un saluto a tutti. Scusatemi ma non sono pratico di forum e simili.
    Sono Angelo ultimo arrivato. Un vecchietto che per non rimbecillire si diletta a costruire giocattoli elettronici per e con i nipotini.
    Sig. Amilcare, senza complimenti, sei veramente bravo! Mi sono imbattuto per caso nel suo progetto metaldetector, mi e’ piaciuto molto.
    ho deciso di realizzarlo per mio nipote Helghin, Vivo all’estero e mi e’ difficile reperire materiale, comunque , se possibile, potreste fornire i
    Disegni del PCB ? Te ne sarei molto grato.
    Grazie.

    Approvazioni
    • Picmicro675
      Picmicro675 dice:

      Benvenuto Angelo. Sono anch’io un AIRE. Vedo che l’articolo è di ampio interesse.

      Per fare lo stampato, visto che spendiamo il tempo a passare la giornata, basta stendere il circuito in un programma di progettazione elettronica. Uno valido potrebbe essere Kicad (https://www.kicad.org/) Eagle, oppure farlo online con http://www.geda-project.org/ e altri come Altium, LabCenter Proteus.
      Poi una volta ottenuto i Gerber, si può con modica spesa far fare lo stampato (PCB per gli anglosofi) dai cari cinesi, o anche, avendo un po po di tempo svilupparlo home made.
      Per i componenti, basta cercarli sui distributori internazionali come RS-online, Element14, Mouser e Digikey, senonché quelli locali. Salvo che ci si trova nell’area ASEAN che offre una buona relazione con la Cina e quindi ordinare alla Aliexpress.com e a volte ci mette un paio di settimane.

      Approvazioni
      • Angelo
        Angelo dice:

        Salve ” Picmicro”,
        L’argomento e’ veramente seguito, almeno qui in Albania,
        grazie per i suggerimenti, li ho trovati utili, Io vivo in Albania, Aliexpress.com lavorava bene,
        ma ultimamente da quando e’ subentrato ” Alibaba” arrivano il 25% di ordini con pacchetti vuoti. Una delusione. Ultimamente ordino in un negozio a Padova, Me li porta un amico che va e viene per fatti suoi.
        Un caloroso saluto.

        Approvazioni
  2. Daniele Guidi
    Daniele Guidi dice:

    Mi chiamo Daniele e sono di Bologna, volevo chiederti gentilmente se è possibile cambiando l’amplificatore, migliorarne la potenza di questo metal detector. Ti ringrazio e ti auguro una buona giornata a te e la tua famiglia.

    Approvazioni
    • Amilcare
      Amilcare dice:

      Questo metal detector ha limitati margini di miglioramento.
      Come puoi vedere tu stesso il numero dei componenti è ridotto al “minimo sindacale”.
      Per avere più potenza dovresti aumentare la corrente circolante nella bobina ma, sfortunatamente l’opzione comporterebbe la durata delle batterie ridotta a livelli non sostenibili.
      Per una maggiore sensibilità va sfruttato un altro sistema di rilevamento. Occorre passare a circuiti con due bobine accordate, una emittente ed una ricevente, la presenza di un qualsiasi metallo tra le due bobine influisce sul segnale captato dalla bobina ricevente sia come ampiezza che come frequenza.
      Rivelando questa variazione è possibile discriminare la dimensione del metallo o la sua profondità.

      Approvazioni
  3. Maxim P-1988
    Maxim P-1988 dice:

    Buongiorno! Posso ottenere una spiegazione, un transistor di uscita su un suono BC547 o simile? Posso ottenere una foto PCB senza componenti? Voglio provare a ripetere la costruzione, se possibile! Mi scuso per il mio italiano, vengo dalla Russia dalla Siberia)) la mia posta se puoi aiutare)) maximpolischuk88@gmail.com

    Approvazioni
  4. tech
    tech dice:

    Ciao, usando la formula dell induttanza di un solenoide, con i tuoi dati: 25 spire con diametro filo 0.5mm e diametro bobina 19 cm supponendo che le spire sono sovrapposte l’una all’ altra mi esce un induttanza di 0.00178 H e non 400 microH (400*10^-6 H). Che formula hai usato?

    Approvazioni
  5. walter
    walter dice:

    buongiorno Amilcare, sto realizzando il metal detector, ho due domando:
    1) ho sviluppato il PCB usando 3 operazionali singoli per semplificare i collegamenti ma non so quali operazionali utilizzare. Ho dei TL071, possono andare bene?
    2) visto che il pcb è stato in una basetta 5 x 7 cm avrei intenzione di usarlo anche come cercafili posti sotto intonaco e quindi oltre alla bobina normale proverò ad avvolgere anche una bobina di diametro inferiore: 5 o 6 cm massimo Pensi possa essere una buona idea?
    Grazie

    Approvazioni
« Commenti più vecchi

Lascia un Commento

Vuoi partecipare alla discussione?
Fornisci il tuo contributo!

Lascia un commento