Detektor Logam - Bagian 2

Pembuatan detektor logam tidaklah sesukar yang dibayangakan, namun ada beberapa hal yang perlu diperhatikan di dalam pembuatannya terutama pada konstruksi sensor. Walaupun demikian detektor logam yang akan dibuat cukup efektif dalam mendeteksi logam, walaupun tidak terhadap semua logam.

Sensor pendeteksi logam saat ini sudah banyak yang menggunakan mikrokontroller untuk memberikan fungsi-fungsi pengaturan yang khusus. Hal ini tentunya akan meningkatkan kenyamanan dalam penggunaan detektor logam dalam pencarian logam yang diinginkan. Namun, hal inilah yang juga menyebabkan detektor logam mempunyai harga yang cukup tinggi.

Pada kesempatan ini akan dibahas mengenai pembuatan detektor logam yang tidak menggunakan mikrokontroller namun cukup efektif dalam mendeteksi logam, walaupun tidak pada semua logam. Yang paling penting, mudah dibuat dan cukup efektif pada penggunaanya.

Blok Diagram Rangkaian Detektor Logam

Metode yang digunakan dalam proyek ini adalah metode beat frequency. Pada metode ini, jika sensor (berupa lilitan/search coil) berdekatan dengan logam maka karakteristik dari rangkaian osilator akan berubah. Perubahan karakteristik ini tentunya akan mengakibatkan perubahan frekuensi output dari rangkaian osilator tersebut.

Gambar 1
Blok Diagram Detktor Logam dengan Mengguakan Metode Beat Frequency

Ketika sinyal dengan frekuensi tertentu yang dihasilkan oleh rangkaian osilator pada search coil oscilator di-mix dengan sinyal dari blok Beat Frequency Oscilator maka akan menghasilkan suatu sinyal dengan frekuensi selisih dari frekuensi keduanya dan sinyal ini dapat didengarkan oleh pendengaran manusia. Suara yang dihasilkan seperti suara ‘ketukan’ dengan irama tertentu dan sering dikenal sebagai beat note.

Perubahan frekuensi tergantung pada ukuran logam yang dideteksi dan jarak antara sensor dengan logam yang dideteksi. Dan ketika irama beat ini telah dikuatkan dengan amplifier maka dapat dihubungkan ke sebuah spekaer kecil untuk mendengarkan irama beat yang dihasilkan.

Cara Kerja Rangkaian

Gambar 2
Blok Osilator Sensor dan Osilator Beat

Pada gambar 2 merupakan skematik untuk blok rangkaian osilator sensor dan osilator beat serta rangkaian power supply sederhana. LM7805 digunakan untuk menstabilkan tegangan input 12VDC (dapat juga digunakan 9VDC) untuk menjadi tegangan stabil 5 volt. Tegangan stabil mutlak diperlukan karena jika terjadi perubahan tegangan maka osilator akan menghasilkan sinyal dengan frekuensi yang berbeda. Nilai kapasitor C1 dan C2 dapat dibuat lebih besar agar dapat menghilangkan noise yang ditimbulkan oleh tegangan supply.

L2 merupakan komponen sensor yang berupa lilitan kawat tembaga dengan email dan bersama-sama dengan komponen VC1, C3, dan C4 membentuk rangkaian resonansi paralel yang frekuensi kerjanya ditentukan dari nilai komponen-komponen tersebut, dalam hal ini yang diharapkan menyebabkan perubahan frekuensi kerja adalah komponen L2.

Rangkaian tune circuit berfungsi untuk melakukan tuning (menentukan frekuensi kerja) osilator yang dibentuk oleh TR1. C3 dan C4 sebenarnya mempunyai fungsi yang khusus yaitu sebagai capacitive tap yang menentukan nilai feedback untuk rangkaian tune circuit tanpa menghubungkan ke tap pada search coil. R2 digunakan untuk memberikan arus DC kepada TR1 agar dapat bekerja dengan normal.

TR2, T1, R3, R4 dan C7 merupakan osilator yang kedua yang nantinya akan dicampur dengan sinyal yang dihasilkan oleh rangkaian osilator yang pertama. Pada blok osilator ini, frekuensi kerjanya diatur oleh T1, yang merupakan rangkaian tuning IF standar yang menggunakan integral kapasitor di dalamnya. Komponen potensimeter VR1 digunakan untuk mengatur level dari sinyal yang dihasilkan oleh blok osilator search coil.

Sampai di kolekor TR3, sinyal mixing yang masih cukup lemah perlu dikuatkan lagi dengan menggunakan sebuah operational amplifier. Dalam proyek ini menggunakan LM324. LM324 mempunyai 4 buah operational amplifier dalam satu kemasan IC. Suplai tenaganya harus sekitar 9 – 12 VDC.

Gambar 3
Rangkaian Penguat Sinyal

Sinyal beat, output pada kolektor TR3 masih cukup lemah begitu pula ketika sinyal ini masuk ke diode D1 (sekitar mV) dan masih belum cukup untuk menggerakkan transduser. Rangkaian R12, R13, dan C14 menghasilkan sebuah referensi tegangan bagi operational amplifier dalam menguatkan sinyal beat agar tegangan referensinya terletak pada tegangan Vin/2. Sedangkan R14 dan R15 digunakan untuk mengatur penguatan (gain) operational amplifier. Komponen VR2 digunakan untuk mengatur volume (volume control) melalui sebuah kapasitor decoupling C16.

Begitu pula untuk blok rangkaian buffer, gambar 4, R17 dan R16 berfungsi untuk mengatur tegangan referensi penguatan agar terletak di tengah-tengah tegangan suplai yaitu Vin/2. pada rangkaian ini LM324 dikonfigurasikan sehingga hanya membentuk rangkaian voltage follower yang berfungsi sebagai buffer sinyal.

Gambar 4
Blok Rangkaian Buffer

Jika juga dinginkan agar dapat dilihat levelnya dalam sebuah VU meter analog maka perlu ditambahkan sebuah rangkaian penyearah sederhana yang dibangun dengan menggunakan operational amplifier dan dioda D2, D3 seperti tampak pada gambar 5.

Penggunaan VU meter penting ketika terjadinya ‘zero beat’ dan juga dapat berfungsi sebagai indikator kondisi baterai, walaupun tidak menunjukkan nilai tegangan dari batterai.

Penurunan tegangan baterai tentunya akan menurunkan level sinyal audio yang disearahkan sehingga level tegangan DC yang masuk ke VU meter akan turun pada kondisi yang sama. R23 digunakan untuk mengatur simpangan maksimum pada VU meter.

Gambar 5
Blok Rangkaian VU meter

Walaupun disain layout PCB tidak terlalu kritis, namun pada proyek ini menggunakan sinyal dengan frekuensi yang cukup tinggi sehingga perlu diterapkannya beberapa aturan.

1. Usahakan tidak membuat jalur PCB yang panjang dalam menghubungkan komponen ke komponen yang lain.

2. Jangan membuat jalur di bawah komponen, terutama komponen yang membentuk rangkaian osilator karena akan menyebabkan stray capacitance.

3. Penempatan komponen sebisa mungkin diletakkan berdekatan untuk setiap blok rangkaian.

4. Penempatan kapasitor decoupling frekuensi tinggi sedekat mungkin dengan komponen yang dimaksud (seperti TR1) untuk mengurangi noise dan menjaga kestabilan sistem.

Konstruksi Search Coil

Ada beberapa metode dalam membuat search coil. Search coil dapat dibentuk dengan menggunakan kawat tembaga yang mempunyai lapisan email sebanyak 25 lilitan dengan diameter 18 cm.

Bentuk dari lilitannya dapat dilihat pada gambar 6. Untuk bentuk lilitan Double D mempunyai karakteristik yang cukup baik dalam hal penunjukkan lokasi, mempunyai daerah pencarian yang cukup besar dan sensitivitas yang baik. Biasanya digunakan untuk detektor yang besar. Sedangkan lilitan isearch coil Biasanya digunakan untuk detektor yang besar. Sedangkan lilitan search coil yang berupa persegi panjang mempunyai daerah pencarian yang lebih sempit.

Gambar 6
Konstruksi Search Coil

Pembuatan pelindung search coil dan penggunaan poros berputar tergantung dari kebutuhan karena setiap aplikasi membutuhkan bentuk dari pelindung yang berbeda.

Frekuensi yang dihasilkan oleh rangkaian osilator search coil adalah sekitar 400KHz sampai 500KHz sehingga nilai L1 (seach coil) perlu disesuaikan dengan kondisi ini. Jika jumlah lilitan pada search coil kurang/lebih dapat mempengaruhi kerja dari detektor logam ini.

Pengaturan ‘zero beat’ harus dilakukan pertama kali dengan cara mengatur T1 agar didapatkan suara ketukan, VR1 agar didapatkan kualitas suara yang paling baik. Sampai di sini T1 perlu di atur ulang (perlahan) sampai tidak didapatkan suara ketukan (beat). Kecepatan irama (pitch) dapat diatur dengan mengatur VC1.

Dalam pengaturan VU meter, simpangan maksimal perlu diatur. Atur sehingga VC1 menghasilkan output sekitar 1KHz dan atur VR3 sehingga menghasilkan pembacaan yang maksimal. Ketika kondisi ‘zero beat’ terjadi maka VU meter juga tidak terjadi simpangan.

Download:

- Rangkaian Osilator Sensor Dan Osilator Beat




Oleh Susanto Wibisono Koselan

Grab From "alds.stts.edu" offline