1. Kendimiz Yapal›m
Yavuz Erol*
Metal Detektörü
Bu yaz›da düflük maliyetli basit bir metal detek- fiekil 3: Devre flemas›
törünün nas›l yap›labilece¤i anlat›l›yor. Gerçeklefltiri-
len detektör ile demir, nikel gibi ferromanyetik özel-
likteki malzemeler yak›n mesafeden alg›lanabiliyor.
Tasarlanan detektör devresi BFO (beat frequency os-
cillator, vuru frekans osilatörü) türünde. Farkl› çal›fl-
ma flekillerine sahip metal detektörleri hakk›nda bil-
giler, Bilim ve Teknik dergisinin 445. say›s›n›n “na-
s›l çal›fl›r” köflesinden incelenebilir.
BFO türündeki metal detektörlerinde biri de¤ifl-
ken, di¤eri sabit frekansl› olmak üzere iki osilatör
bulunur. Birbirine yak›n frekansta çal›flan bu osilatör-
lerin üretti¤i sinyaller bir kar›flt›r›c› (mixer) yard›m›y-
la kar›flt›r›larak fark frekans oluflmas› sa¤lan›r. Bu
yöntem heterodin kar›flt›rma olarak da adland›r›l›r. miktar de¤iflim gösterir. Frekansta de¤iflikli¤e neden
fiekil 1’de BFO türündeki metal detektörünün blok olan etki, bobinin indüktans›ndaki de¤iflimdir. Denk- Detektör devresi
diyagram› görülüyor. lem 1’den de görüldü¤ü üzere bobinin indüktans› Metal detektörünün devre flemas› flekil 3’de gö-
Blok diyagram›ndan görüldü¤ü gibi, de¤iflken (L), sar›m say›s›n›n karesine, bobinin geometrik yap›- rülüyor. Devrenin en önemli eleman› CD4093 adl›
frekansl› osilatör devresinde bir arama bobini bulun- s›na ve ortam›n ba¤›l manyetik geçirgenli¤ine ba¤l›. CMOS entegre. ‹ç yap›s›nda 4 tane iki giriflli VE-DE-
makta. Arama bobini osilatörün bir parças› ve ayn› ⁄‹L (NAND) kap›s› bulunan bu entegre, Schmitt tetik-
zamanda detektörün metale duyarl› birimi. Arama leyici özelli¤ine de sahip. Devredeki sabit ve de¤ifl-
bobinine metal bir cisim yaklaflt›r›ld›¤›nda osilatör (1) ken frekansl› iki osilatör ile kar›flt›r›c› devresi bu lo-
frekans› bu durumdan hemen etkilenir. Sabit fre- jik kap› kullan›larak tasarlanm›fl. U1A kap›s› ile R1,
kansta çal›flan di¤er osilatör ise ortam flartlar›ndan R2 ve C1 elemanlar› sabit frekansl› osilatör devresi-
etkilenmeyecek flekilde tasarlan›r. Detektör devresi- Ferromanyetik malzemeler, yüksek manyetik ge- ni oluflturur. Frekans ayar› R2 potansiyometresi yar-
nin do¤ru flekilde çal›flmas› için öncelikle 1. ve 2. osi- çirgenli¤e (Ìr) sahip oldu¤undan indüktans de¤erini d›m›yla yap›l›r. Hassas ayarlama için çok turlu trim-
latörün frekans›n› birbirine eflitlemek gerekir. Bu ifl- artt›racak flekilde etki yapar. ‹ndüktans de¤erindeki pot kullanmak daha uygun bir seçim olacakt›r. U1B
lem, devrenin yap›s›na göre de¤iflken bir kondansa- art›fl, osilatör frekans›n›n azalmas›na neden olur. kap›s› ile C2, C3 ve L elemanlar› ise de¤iflken fre-
tör veya potansiyometre yard›m›yla yap›l›r. Ayarlama Frekans›n biraz kaymas›, kar›flt›r›c› ç›k›fl›nda bir fark kansl› osilatör devresini oluflturur. Colpitts türündeki
iflleminin ard›ndan eflit frekansl› iki sinyal, fark fre- frekans meydana getirir. Hoparlörden duyulan ses ile LC osilatörün sal›n›m frekans› (2) nolu formülle he-
kans oluflturmak amac›yla kar›flt›r›c› birimine uygula- bobinin yak›n›nda metal bir cisim oldu¤u anlafl›l›r. saplan›r. Formülden görüldü¤ü gibi osilatörün çal›fl-
n›r. Kar›flt›r›c›n›n yapt›¤› ifl, girifllerine uygulanan f1 ma frekans›, bobinin indüktans›na ve kondansatörle-
ve f2 frekansl› iki sinyali çarpmaktan ibaret. Bu ifllem rin kapasite de¤erine ba¤l›.
sonucunda (f1+f2) ve (f1-f2) frekansl› sinyaller olu-
flur. Toplam frekansl› sinyalin frekans› oldukça yük-
sek oldu¤undan bu sinyal bir alçak geçiren filtre kul-
lan›larak süzülür. Böylece filtre devresinin ç›k›fl›nda
sadece fark frekansl› olan sinyal kalm›fl olur. Tahmin
edilece¤i üzere iki osilatör ayn› frekansa sahip iken,
fark frekans s›f›r olaca¤›ndan ses yükselteci ç›k›fl›n-
daki hoparlörden bir ses duyulmaz. Fakat herhangi
bir nedenle osilatörlerden birinin frekans› artar veya (2)
azal›rsa, hoparlörden düflük frekansl› bir ses duyulur.
Devre flemas›nda görülen U1C kap›s›, tek bafl›na
‹ndüktans kar›flt›r›c› olarak görev yapar. Kar›flt›r›c› ç›k›fl›ndaki
sinyalin yüksek frekansl› bileflenlerini süzmek ama-
fiekil 2’de görüldü¤ü gibi, arama bobinine metal
c›yla R3 ve C4 elemanlar›ndan oluflan 1. dereceden
bir cisim yaklaflt›r›ld›¤›nda 1. osilatörün frekans› bir fiekil 2: Metal alg›lama
alçak geçiren filtre kullan›l›r. C5 kondansatörü, ses
yükselteci ile kar›flt›r›c› aras›ndaki kapasitif ba¤lant›-
y› sa¤lar. R4 ve Q1 ise hoparlörü (veya kulakl›¤›) sür-
mek amac›yla kullan›l›r. Hoparlörün ses fliddetini art-
t›rmak için LM386 ile tasarlanm›fl daha iyi bir ses
yükselteci de kullan›labilir.
Arama bobini
Arama bobini olarak 50 sar›mdan oluflan bir bo-
bin haz›rlanmal›. Sar›m iflleminin 13cm çapl› silindi-
rik bir malzeme üzerine 0.30mm çapl› emaye kapl›
fiekil 1: BFO türünde metal detektörü bak›r tel kullan›larak yap›lmas› gerekiyor. Bobini ha-
B‹L‹M ve TEKN‹K 88 Mart 2006

2. Kendimiz Yapal›m
tan alg›lama yapabilecek duruma gelmifl olur. Alg›la- Detektörün elde tafl›nabilmesi amac›yla flekil 6 ve
ma uzakl›¤› metalin büyüklü¤üne ve cinsine göre de- 7’dekine benzer tasar›mlar yap›labilir. Plastik tuta-
¤ifliklik gösterir. Örne¤in bir tencere kapa¤› 10cm cak sayesinde detektörün yüzeye paralel flekilde ko-
uzaktan alg›lanabilirken, madeni para ancak birkaç layca gezdirilmesi sa¤lan›r.
cm uzaktan alg›lanabilir.
Devreyi farkl› bir flekilde çal›flt›rmak da mümkün.
Bu çal›flma fleklinde, bobinin yak›n›nda metal bir ci-
sim yokken bile hoparlörden ses duyulacak flekilde
R2 ayarlan›r. Bobine metal bir cisim yaklaflt›r›ld›¤›n-
da hoparlörden duyulan sesin tonunda bir de¤iflim
meydana gelir. Detektör devresi sürekli ses yayaca-
¤›ndan kulakl›k kullanmak daha uygun olacakt›r. Bu
yöntem, sadece R2 potansiyometresinin hassas ayar-
lanamad›¤› durumlarda tercih edilmeli.
fiekil 4: Bobin
Metal detektörünün yap›m› için gerekli malzeme-
ler flunlar.
z›rlamak için yaklafl›k 20m tel gerekli. Arama bobini
detektörün en önemli k›sm›n› oluflturdu¤undan sa-
r›mlar gevflek yap›lmamal›. Sar›m iflleminin ard›ndan
bobinin da¤›lmas›n› önlemek amac›yla izole bant yar-
d›m›yla bobinin çevresi sar›lmal› (flekil 4). Bobini dev-
reye lehimlemeden önce boflta kalan iki ucu ince z›m-
para ka¤›d› ile kaz›yarak iletken k›sm› a盤a ç›kar-
mak gerekiyor. Arama bobini yukar›da belirtilen fle-
kilde sar›ld›¤›nda bobinin indüktans› yaklafl›k 780uH
(mikro Henry) oluyor. Bu indüktans de¤erine göre
osilatör frekans› formül (2) kullan›larak hesaplan›rsa
frekans›n yaklafl›k 80kHz oldu¤u görülür.
Ayarlamalar
Detektör devresi flekil 5’de görüldü¤ü gibi küçük
bir bak›r plaket üzerine monte edilir. Arama bobini-
nin uçlar› devreye uygun flekilde lehimlenir. Detektör
devresinin düzgün olarak çal›flabilmesi için öncelikle
frekans ayar›n› yapmak gerekir. Ayarlama esnas›nda
bobinin yak›n›nda herhangi bir metal malzeme bulun-
mamal›. Devreye 9V’luk pil ba¤land›ktan sonra ho-
parlörden hiç ses duyulmayacak flekilde R2 potansi-
yometresi ayarlanmal›. Bu ayar› yapmak biraz zaman
alabilir. R2’nin do¤ru flekilde ayarland›¤›ndan emin
olmak için arama bobinine metal bir cisim (örne¤in
anahtar veya madeni para) yaklaflt›r›l›r. Bu esnada
hoparlörden tiz bir ses duyulmas› gerekir. E¤er ses
duyulmuyorsa veya metal uzaklaflt›r›ld›¤› halde ses
duyulmaya devam ediyorsa R2 hassas flekilde tekrar
ayarlanmal›. Böylece metal detektörü 5-10cm uzak-
Bu basit detektör tasar›m› çok ideal özelliklere
sahip olmasa da, bir metal detektörünün nas›l çal›fl-
t›¤›n› göstermesi aç›s›ndan oldukça güzel bir uygula-
ma özelli¤i tafl›yor. Yap›lan detektör, hangi malzeme-
lerin ferromanyetik özelli¤e sahip oldu¤unu tespit et-
mek aç›s›ndan deneysel uygulamalarda rahatl›kla kul-
lan›labilir.
Kaynaklar
V. Güleryüz, Maden ve Define Detektörleri, Birsen Yay›nevi
H. Kuntman, Endüstriyel Elektronik, Birsen Yay›nevi
http://siliconchip.com.au
*F›rat Üniv. Elek-Elektronik Müh. Bölümü
yerol@firat.edu.tr
fiekil 5: Bask› devre kart›
Mart 2006 89 B‹L‹M ve TEKN‹K