Diseño de un Detector de Metales

DETECTOR DE METALES

Bobinas Son componentes pasivos de dos terminales que generan un flujo magnético cuando se hacen circular por ellas una corriente c orriente eléctrica. Se fabrican arrollando un hilo conductor conductor sobre un núcleo de material material ferromagnético o al aire. Su unidad de medida es el Henrio Henrio (H) en el el Sistema    ynternacional pero se suelen emplear los submúltiplos uH mH. !a circulaci"n de corriente alterna crea un campo magnético# y viceversa# vi ceversa# un campo magnético variable puede crear corrientes en los conductores.

Figura 1. Bobinas utilizadas.

$n la gr%fica de debajo a la derecha vemos como un hilo conductor crea un campo magnético a su alrededor. !as bobinas consisten en cable enrollado en un carrete. &s' cuando circula corriente# crean un gran campo magnético que concentran en el interior del carrete. uando el sentido de esta corriente cambia en el tiempo# el campo también var'a su direcci"n. $n el gr%fico de debajo a la derecha podemos ver el carrete en el interior de las l'neas de flujo magnético# y c"mo éstas se concentran en el interior.

Figura 2. Campo magnético producido por una corriente.

$n el gr%fico de debajo a la derecha podemos ver el carrete en el interior de las l'neas de flujo magnético# y c"mo éstas se concentran en el interior. ero el campo magnético suele tener una cierta inercia# y si la corriente cambia muy r%pido# como al campo no le dar% tiempo a cambiar# la corriente en la nueva direcci"n se lo encontrar% en sentido contrario y se frenar%. $sto es lo que hace una bobina* ofrece oposici"n al paso de corrientes que var'an de sentido muy r%pidamente. ara corrientes continuas# s"lo se encuentra la resistencia del hilo de cobre# que es muy baja# pero para alterna puede haber una gran oposici"n al paso de corriente. !as aplicaciones de este componente son b%sicamente eliminar variaciones buscas de corriente. or ejemplo cuando encendemos un electrodoméstico potente y parpadean sus bombillos# o dan picos de lu+. $sto se denomina filtro de corriente.

Figura 3. Líneas de flujo del campo magnético.

$,isten unos materiales que tienen la propiedad de recoger y conducir el campo eléctrico creado por las bobinas al igual que el metal tiene la facultad de conducir la electricidad. $stos materiales se llaman materiales ferromagnéticos y nos pueden ayudar a concentrar todav'a m%s el campo# as' la oposici"n al paso de corriente alterna ser% mayor# emplearemos menos cobre y tendr% menos tama-o.

sciladores /n oscilador es un circuito capa+ de mantener una se-al de salida alterna mediante la conversi"n de potencia continua en potencia alterna. asi todos los amplificadores de alta ganancia entran en oscilaci"n si la salida es reacoplada a la entrada. ueden ser construidos osciladores para generar una gran variedad de se-ales y son empleados con gran profusi"n como fuentes de alimentaci"n apropiadas para generar se-ales senoidales utili+adas en aparatos de prueba# controles y conversi"n de frecuencias. omo fuentes generadoras de ondas cuadradas# en diente de sierra o impulsos# los osciladores suelen encontrar aplicaci"n en los circuitos de conmutaci"n# de se-ali+aci"n y de control. !os osciladores pueden ser de onda senoidal (un oscilador simple)# de onda cuadrada o en diente de sierra o de una cualquiera de las formas de oscilador de impulsos o de bloqueo. $l dise-o de cualquiera de estos tipos es muy distinto y depende de si el oscilador debe tener o no una buena estabilidad de frecuencia. !as condiciones que debe reunir un circuito en un oscilador de onda senoidal son f%ciles de describir# y un simple c%lculo generalmente nos dir% si un circuito dado reúne esas condiciones. $l uso de retroalimentaci"n positiva da como resultado que un amplificador retroalimentado tenga una ganancia en la+o cerrado &f mayor de 0 y que satisface las condiciones de fase dar% como resultado un circuito oscilador (un circuito como este facilita una se-al de salida variable). onsiderando la siguiente figura*

Figura 4. Circuito de retroalimentacin utilizado como oscilador.

uando el conmutador de la entrada del amplificador est% abierto# no hay oscilaci"n1 ahora si se considera que hay un voltaje ficticio en la entrada del amplificador (2i) tenemos una se-al de salida 2342i& después de la etapa de amplificaci"n y un voltaje 2f4B (&2i) después de la etapa de retroalimentaci"n. or tanto# se tiene un voltaje de retroalimentaci"n 2f4B&2i donde B& se denomina como ganancia de la+o. Si los circuitos del amplificador y de la red de retroalimentaci"n proporcionan una B& de magnitud y fase correctas 2f puede ser igualado a 2i. !uego# cuando el conmutador se cierra y elimina el voltaje ficticio 2i # el circuito continuar% operando debido a que el voltaje de retroalimentaci"n es suficiente para e,citar al amplificador y los circuitos de retroalimentaci"n dan como resultado un voltaje de entrada adecuado para mantener la operaci"n del la+o. !a forma de onda de salida todav'a e,istir% después que el conmutador se cierre

y se satisface la condici"n B&40 a la cual se le conoce como el criterio de Bar5hausen para la oscilaci"n. $n realidad no se necesita se-al de entrada para arrancar el oscilador solo se debe satisfacer la condici"n B&40 para que resulten las oscilaciones auto sostenidas. $n la pr%ctica se hace B&60 y el sistema empie+a a oscilar amplificando el voltaje de ruido que siempre esta presente. !os factores de saturaci"n en el circuito pr%ctico proporcionan un valor 7promedio8 de B&40. !as formas de ondas resultantes nunca son e,actamente senoidales1 sin embargo# entre mas cercano esté el valor de B& a 0 m%s cercana ser% la forma de onda senoidal. 2isto de otra forma se puede notar que cuando un circuito con realimentaci"n funciona como oscilador se obtiene notando que el denominador en la ecuaci"n de retroalimentaci"n b%sica &f4&9(a : B&)1 cuando B&4 ;0# es de magnitud 0 y un %ngulo de fase 0