¿Qué es la bobina del detector de metales y cómo funciona?

La bobina del detector de metales funciona enviando una corriente eléctrica a través de un cable de cobre enrollado para generar un campo magnético (esta bobina se llama bobina de transmisión o TX). Cuando este campo magnético se encuentra con el metal, induce una corriente opuesta igual que es muestreada por la bobina receptora o RX.

En un nivel básico, todos los detectores de metales vendidos en el mercado funcionan mediante inducción de pulsos o tecnología de muy baja frecuencia.

La inducción de pulsos detecta metal repetidamente permitiendo que una corriente eléctrica de alto amperaje pase a través de una bobina de baja resistencia durante un período de tiempo muy corto. Esta acción crea un campo magnético que se crea rápidamente y luego colapsa rápidamente. Cuando el campo magnético colapsa, crea un pico de voltaje que es tanto de alta intensidad como de polaridad opuesta al pulso original. La bobina de recepción, que a menudo es la misma bobina que la bobina de transmisión en las bobinas de inducción de pulsos, mide la energía del pulso en el punto donde decae a cero.

Cuando el campo magnético encuentra un objetivo, parte de la energía del campo se almacenará dentro del objeto. Esto hará que el pulso reflejado tenga menos energía y, a su vez, tarde más en decaer hasta cero. La razón por la que tener menos energía hace que el pulso tarde más en decaer a cero es que la energía se transfiere a través de ondas electromagnéticas. Cuando se toma energía de la longitud de onda, se vuelve más larga, o más bien menos frecuente, y por lo tanto más lenta.

Hasta el punto donde se mide el pulso reflejado, la señal que se muestrea, que se recopila de la bobina RX, contiene solo la señal de la bobina TX cuyo voltaje se ha reducido mediante una resistencia para no sobrecargarla. Cuando el pulso reflejado también está presente, la señal que se envía desde el RX al circuito de muestreo cambia. La señal que se muestrea luego se promedia para crear un voltaje de referencia que finalmente se convierte en el voltaje de la corriente continua que alimenta el sistema de alerta. Un voltaje más alto dará como resultado un volumen más alto, o un tono más alto, o incluso una frecuencia más alta de clics.

La frecuencia muy baja detecta el metal al permitir que una corriente eléctrica alterna constante pase a través de una bobina para crear un campo electromagnético. La polaridad de esa corriente eléctrica se invierte miles de veces por segundo para crear lo que se conoce como frecuencia de transmisión. Cualquier objeto conductor que encuentre el campo magnético será inducido por el campo magnético que cambia rápidamente para crear algo conocido como corrientes de Foucault. Estas corrientes de Foucault producen un campo magnético para el objeto conductor que tiene una polaridad opuesta al campo de transmisión.

La bobina Rx está dispuesta de manera, en relación con la bobina TX, que hace que la energía del campo magnético de la bobina TX no afecte la cantidad de energía neta dentro de la bobina RX. Esto significa que si las corrientes de Foucault dentro de un objeto conductor crearan un campo magnético, entonces esa sería la única fuerza que actuaría sobre la bobina RX. Si hay alguna corriente presente, entonces, en la bobina RX, se muestreará y convertirá en una corriente CC que alimenta un dispositivo de alerta. Cuanto mayor sea la corriente en la bobina RX, mayor será la corriente que va al dispositivo de alerta. Esto hace que aumente el volumen, cambie el tono o incluso aumente la frecuencia de los clics, como un detector de metales que induce pulsos .

La discriminación entre tipos de metal y la determinación de la profundidad es posible con bobinas de muy baja frecuencia. Esto se debe a que cada metal exhibe su propia respuesta única a los campos magnéticos y tiene diferentes niveles de conductividad. Además, porque el tiempo entre la inducción y el muestreo aumentará con la distancia. En última instancia, todos estos datos son procesados ​​y luego categorizados por un miniprocesador dentro del detector de metales que ha sido programado con un valor constante común para estas ocurrencias.

Aunque todas las bobinas de los detectores de metales funcionan con tecnologías de inducción de pulsos o de muy baja frecuencia, su diseño se puede manipular de varias maneras. La manipulación de estos diseños puede crear detectores que se especializan aún más para casos de uso específicos. Estos casos de uso, para los que se puede optimizar una bobina para detectar, incluyen: profundidad, nivel de mineralización del suelo, cantidad de área que se detecta y número de objetivos dentro de un área determinada. Las modificaciones más comunes son cambios de tamaño y forma de la bobina.

El tamaño de la bobina de un detector de metales, sin importar la forma, determinará la profundidad y el ancho del campo magnético resultante. Cuanto más grande sea la bobina, mayor será cada uno de estos factores. Sin embargo, eso no siempre significa que más grande es mejor. En áreas donde hay una gran cantidad de desechos metálicos, una bobina más pequeña le brindará una mayor capacidad para evitar perder el tiempo en los objetivos y, en cambio, concentrarse en posibles buenos objetivos. En áreas donde hay una gran cantidad de espacio y una pequeña cantidad de objetivos, una bobina más grande puede aumentar su eficiencia y área de búsqueda efectiva tanto horizontal como verticalmente.

Las manipulaciones de forma de las bobinas de búsqueda también pueden afectar el rendimiento, aunque por lo general con una aplicación más específica en mente que cuando se consideran manipulaciones de tamaño. Hay cinco formas que están disponibles en el mercado de consumo hoy en día, cada una de las cuales puede ser “la mejor opción” según el escenario.

Una bobina Mono-loop o mono se caracteriza por tener una sola bobina para aplicaciones de bobina TX y RX. Las bobinas mono solo están disponibles, y son posibles, con tecnología de inducción de pulso. Debido a esto, las bobinas mono le brindarán la detección más sensible y no se verán afectadas por la mineralización del suelo. Sin embargo, esto también significa que con una bobina mono no habrá discriminación de los objetivos , por lo que tendrá que estar preparado para desenterrar muchas pestañas de latas de refrescos.

Las bobinas concéntricas funcionan de manera similar a la bobina Mono-loop con la principal diferencia de que las bobinas TX y RX están separadas. Debido a esta separación, las bobinas concéntricas se pueden fabricar para trabajar con tecnologías de inducción de pulso o de muy baja frecuencia.

La ventaja de tener un diseño concéntrico es que las dos bobinas tienen la mayor cantidad de circunferencia posible, lo que a su vez proporciona el campo magnético más sensible posible. Mientras que las bobinas concéntricas de inducción de pulso no se verán afectadas por la mineralización del suelo, las bobinas concéntricas de muy baja frecuencia sí lo harán. De hecho, sufrirán más que cualquier otro diseño de bobina.

Las bobinas de doble D están formadas por las bobinas de TX y RX que se colocan una al lado de la otra en forma de dos letras D mayúsculas opuestas. El efecto que esto tiene sobre el campo magnético es que la detección positiva está solo directamente debajo de la intersección de las dos bobinas. Las porciones restantes de las bobinas producen un campo igual que se anulan entre sí.

El resultado de esto es que la bobina será menos sensible pero también será más útil en suelo mineralizado. Las bobinas DD se pueden producir con tecnologías de inducción de pulsos o de muy baja frecuencia, aunque son mucho más populares en la variante de muy baja frecuencia. El escenario en el que esta bobina es perfecta es aquel en el que el suelo está muy mineralizado pero no se pueden sacrificar las capacidades de discriminación.

Quizás el diseño de bobina más raro en el mercado hoy en día, las bobinas de imagen son una mejora interesante en el diseño de bobina concéntrica. La mejora es la adición de una segunda bobina RX dentro del diseño concéntrico. Esta segunda bobina permite que el detector obtenga una mayor variedad de información sobre un posible objetivo para permitirle distinguir entre algo que vale la pena y algo que no.

Las bobinas de 2 cajas son similares a las bobinas concéntricas en que las bobinas TX y RX están separadas, pero las similitudes prácticamente terminan ahí. Las bobinas de 2 cajas implementan una configuración en la que la bobina TX se coloca a unos pies de distancia de la bobina Rx, ambas en cada extremo del detector de metales. Esta configuración solo se usa cuando se intenta detectar una gran cantidad de tierra y solo es manejable debido a la separación completa de las bobinas. En áreas donde hay restos de metal, este diseño sufrirá. Además, este diseño es, sin duda, la forma de bobina menos sensible.