¿Cómo funciona un detector de metales?

Mencione las palabras detector de metales y obtendrá completamente diferentes reacciones. Por ejemplo, algunas personas piensas en peinar una playa en busca de monedas o tesoros enterrados, otras piensan en la seguridad de los aeropuertos, o los escáneres de mano en un concierto o evento deportivo.

El hecho es que todos estos escenarios son válidos. La tecnología en los detectores de metales es una parte muy importante de nuestras vidas, con una serie de usos que se extiende desde el ocio, a trabajar en la seguridad. Los detectores de metales en los aeropuertos, edificios de oficinas, escuelas, agencias gubernamentales y prisiones ayudan a garantizar que nadie este introduciendo un arma en estos lugares. Los detectores de metales orientados a proporcionar a millones de personas en todo el mundo la oportunidad de descubrir tesoros ocultos (junto con un montón de basura).

En este artículo usted aprenderá acerca de los detectores de metales y las diversas tecnologías que utilizan. Nuestra atención se centrará en los detectores de metales de los consumidores, pero la mayoría de la información también se aplica a los sistemas de detección montados, como los utilizados en los aeropuertos, así como los escáneres de seguridad de mano.

Anatomía de un detector de metales

Un detector de metales típico es de peso ligero y consiste en solo unas pocas partes:

1.Estabilizador (opcional) – se usa para mantener la unidad constante a medida que mueves hacia atrás y delante.

2.Caja de control – contiene los circuitos, controles, altavoz, baterías y el microprocesador.

3.Eje – conecta la caja de control y la bobina, es ajustable para que pueda acomodarlo a su altura.

4. Bobina – es la parte que realmente detecta el metal, también es conocida como la “cabeza de búsqueda”.

La mayoría de los sistemas también tienen un conector para la conexión de auriculares, y algunos tienen la caja de control por debajo del eje y una pequeña unidad de visualización anterior.

El funcionamiento de un detector de metales es simple. Una vez que se enciende la unidad, se mueve lentamente sobre el área que desea buscar. Cuando se pasa por encima de un objeto, se produce una señal audible. Los detectores de metales más avanzados ofrecen pantallas que señalan el tipo de metal que se ha detectado y la profundidad a la que se encuentra el objeto.

Los detectores de metales utilizan una de las siguientes tecnologías:

·         Muy baja frecuencia (VLF)

·         Inducción de pulso (PI)

·         Oscilación Golpe-frecuencia (OFB)

En las secciones siguientes, vamos a ver cada una de estas tecnologías en detalle para ver cómo funcionan.

Tecnología VLF

Muy baja frecuencia (VLF), es probablemente la tecnología de detección más popular hoy en día. En un detector de metales VLF, hay dos bobinas distintas:

-Bobina transmisora – Es el bucle exterior de la bobina, dentro hay una bobina de alambre. La electricidad se envía a lo largo de este alambre, primero en una dirección y después en la otra, miles de veces por segundo. El número de veces que la dirección de la corriente cambia cada segundo establece la frecuencia de la unidad.

-Bobina receptora – Este bucle interior de la bobina, contiene también una bobina de alambre. Este cable actúa como una antena para recoger y amplificar las frecuencias procedentes de los objetos.

El movimiento actual a través de la bobina transmisora crea un campo electromagnético, similar a lo que ocurre en un motor eléctrico. La polaridad del campo magnético es perpendicular a la bobina de alambre.

Como el campo magnético envía pulsos de ida y vuelta al suelo, e interactúa con los objetos conductores que encuentra, haciendo que se generen campos magnéticos débiles. La polaridad del campo magnético del objeto está directamente enfrente del campo magnético de la bobina transmisora.

VLF Desplazamiento de fase

¿Cómo distingue un detector de metales VLF entre diferentes metales? Se basa en un fenómeno conocido como desplazamiento de fase. El cambio de fase es la diferencia en el tiempo entre la frecuencia de la bobina transmisora y la frecuencia del objeto de destino. Esta discrepancia puede deberse a un par de cosas:

·         Inductancia- Un objeto que conduce la electricidad fácilmente es lento para reaccionar a los cambios en la corriente. Puede pensar en la inductancia como si fuera un rio profundo: se necesita un poco de tiempo antes de darse cuenta que la cantidad de agua que fluye ha cambiado.

·         Resistencia – Un objeto que no conduce la electricidad fácilmente es rápido para reaccionar a los cambios en la corriente. Usando nuestra analogía del agua, la resistencia seria una corriente pequeña, poco profunda.

Básicamente , esto significa que un objeto con alta inductancia va a tener un cambio de fase más grande, porque toma más tiempo alterar su campo magnético. Un objeto con alta resistencia va a tener un cambio de fase más pequeño.

Como la mayoría de los metales varían tanto en inductancia y resistencia, un detector de metales VLF examina la cantidad de desplazamiento de fase, usando un par de circuitos electrónicos llamados demoduladores de fase, y la compara con el promedio para un tipo particular de metal. El detector luego avisa con un todo audible o un indicador visual, en cuanto a que rango de metales es probable que pertenezca el objeto.

Muchos detectores de metales, incluso le permiten filtrar objetos por encima de un cierto nivel de cambio de fase. Por lo general, se puede establecer el nivel de cambio de fase que se filtra, mediante el ajuste de un botón que aumenta o disminuye el umbral. Otra característica de filtración se llama muescas. En esencia, una muesca es un filtro de discriminación para un segmento particular de cambio de fase. El detector no solo le avisa de los objetos por encima de este segmento, pero también de los objetos por debajo de ella.

Los detectores avanzados incluso permiten programar múltiples muescas. Por ejemplo, podría configurar el detector para hacer caso omiso de los objetos que tienen un desplazamiento de fase comparable a una chapa de una lata o un clavo pequeño. La desventaja de filtrar y la muesca es que muchos objetos de valor pueden ser filtrados debido a que su cambio de fase es similar al de la “basura”. Pero , si sabemos que estamos buscando un tipo determinado de objeto, estas características pueden ser de gran utilidad.

Tecnología PI

Una forma menos común de detector de metales se basa en la inducción de pulso (PI). A diferencia de VLF, los sistemas PI pueden utilizar una sola bobina como transmisor y receptor. Esta tecnología envía potentes ráfagas cortas (pulsos), de corriente a través de una bobina de alambre. Cada pulso genera un campo magnético breve. Cuando termina el pulso, el campo magnético invierte la polaridad y colapsa, lo que resulta en un pico eléctrico agudo. Este pico dura unos pocos microsegundos y provoca otra corriente para funcionar a través de la bobina. Esta corriente se llama el pulso reflejado y es extremadamente corta. Entonces se envía otro pulso y el proceso se repite. Un detector de metales a base de PI envía unos 100 pulsos por segundo, pero el número puede variar mucho en el fabricante y el modelo, que van desde un par de docenas de pulsos por segundo a más de mil.

Si el detecta objeto de metal, el pulso crea un campo magnético opuesto en el objeto. Cuando el campo magnético del pulso colapsa, haciendo que el pulso sea reflejado. Este proceso funciona algo asi como si fuesen ecos: Si gritas en una habitación con solo unas pocas superficies duras, es probable que escuche solo un breve eco, o no oirá nada; pero si gritas en una habitación con un montón de superficies duras, el eco dura más tiempo.

El circuito de muestreo en el detector de metales está configurado para controlar la longitud del pulso reflejado. Comparándolo con la duración prevista, el circuito puede determinar si otro campo magnético ha causado el pulso reflejado. Si la decadencia del impulso reflejado toma más de  unos pocos microsegundos más largos de lo normal, es probable que haya un objeto metálico interfiriendo con él.

Tecnología BFO

La forma más básica para detectar metales utiliza una tecnología llamada oscilador beat-frecuencia (OFB). En un sistema OFB, hay dos bobinas de alambre. Una gran bobina está en la cabeza de búsqueda, y una más pequeña se encuentra dentro de la caja de control. Cada bobina está conectada a un oscilador que  genera miles de pulsos de corriente por segundo. La frecuencia de estos pulsos se compensa ligeramente entre las dos bobinas.

Como los pulsos viajan a través de cada bobina, la bobina genera ondas de radio. Un pequeño receptor dentro de la caja de control recoge las ondas de radio y una serie audible crea tonos basado en la diferencia entre las frecuencias.

Si la bobina en la cabeza de búsqueda pasa sobre un objeto metálico, el campo magnético causado por la corriente que fluye a través de la bobina crea un campo magnético alrededor del objeto. El campo magnético del objeto interfiere con la frecuencia de las ondas de radio generadas por la bobina de búsqueda de la cabeza. A medida que la frecuencia se desvía de la frecuencia de la bobina en la caja de control, los latidos audibles cambian en duración y tono.

Tesoros enterrados  

Los detectores de metales son muy útiles para encontrar objetos enterrados. Pero por lo general, el objeto debe estar a unos 30 cm de la superficie para que el detector pueda encontrarlo. La mayoría de los detectores tienen una profundidad máxima  entre 20 y 30 centímetros. La profundidad exacta varía en función de una serie de factores:

·         El tipo de detector de metales – La tecnología utilizada para la detección es un factor importante en la capacidad del detector. También, hay variaciones y características adicionales que diferencian a los detectores que utilizan la misma tecnología. Por ejemplo, algunos detectores VLF utilizan frecuencias más altas que otros, mientras que algunos proporcionan bobinas más grandes o más pequeñas. Además, la tecnología de sensores y amplificación puede variar entre fabricantes e incluso entre modelos ofrecidos por el mismo fabricante.

·         El tipo de metal del objeto – Algunos metales, como el hierro, crean campos magnéticos más fuertes que otros.

·         El tamaño del objeto – Una moneda de diez céntimos es mucho más difícil de detectar.

·         La distribución de la tierra – Ciertos minerales son conductores naturales y pueden interferir seriamente con el detector de metales.

·         Halo del objeto – Cuando ciertos tipos de objetos de metal han estado en la tierra desde hace mucho tiempo, que en realidad puede aumentar la conductividad de la tierra alrededor de ellos.

·         La interferencia de otros objetos – Esto puede ser elementos de la tierra, tales como tuberías o cables, o artículos sobre el suelo, al igual que las líneas eléctricas.

La detección de metales aficionado es un mundo fascinante con varios subgrupos. Estas son algunas de las actividades más populares:

·         Búsqueda de monedas – Búsqueda de  monedas después de un evento importante, como un evento deportivo o un concierto, o simplemente búsqueda de monedas antiguas en general.

·         Prospección – la búsqueda de metales valiosos, como pepitas de oro.

·         Caza reliquias – Busca objetos de valor histórico, como armas utilizadas en la guerra civil.

·         Caza del tesoro – investigando y tratando de encontrar depósitos de oro, plata o cualquier otra cosa que hayan escondido en algún lugar.

Muchos entusiastas de los detectores de metales se unen a clubs locales o nacionales que ofrecen consejos y trucos. Algunos, incluso organizan salidas para sus miembros.