CD4011 Metal Dedektör Devresi – Basit BFO Metal Dedektörü

[guclusat]

CD4011 Metal Dedektör Devresi – Basit BFO Metal Dedektörü​

Bu devre, CD4011 CMOS entegresi kullanılarak hazırlanmış basit bir BFO (Beat Frequency Oscillator) metal dedektörü uygulamasıdır.

BFO sistemlerinde iki farklı osilatör kullanılır. Bunlardan biri sabit referans frekansı üretirken, diğer osilatör arama bobisine bağlı olarak çalışır. Metal bir cisim arama bobisine yaklaştığında bobinin endüktansı ve buna bağlı olarak osilatörün frekansı değişir.

İki osilatör arasındaki frekans farkının değişmesi metal cismin algılanmasını sağlar.

Devrenin Çalışma Prensibi​

Devrede iki farklı osilatör bulunur:

• Arama osilatörü: Yaklaşık 100 kHz
• Referans osilatörü: Yaklaşık 400 kHz
• Karşılaştırma: İki osilatör arasındaki frekans farkı

Arama bobisi metal bir cisme yaklaştığında arama osilatörünün frekansı değişir. Bu değişim referans sinyaliyle birlikte değerlendirilerek metalin varlığı tespit edilir.

Arama Bobini​

Örnek uygulamada yaklaşık 100 mm çapında, 30 SWG tel ile 80 tur sarılmış bir arama bobini kullanılmaktadır.

Bobin, devrenin frekans belirleyici elemanlarından biridir. Bu nedenle bobinin çapı, sarım sayısı, tel kalınlığı ve kullanılan paralel rezonans kondansatörü devrenin çalışma frekansını etkiler.

Kullanılan Entegre​

Devrede CD4011 veya 74C00 gibi CMOS NAND kapıları kullanılabilir. NAND kapıları uygun bağlantıyla inverter olarak kullanılarak osilatör katları oluşturulabilir.

BFO Metal Dedektörün Avantajı​

BFO tipi metal dedektörler, devre yapısının nispeten basit olması nedeniyle elektronik meraklıları ve hobi amaçlı çalışmalar için tercih edilen dedektör türlerinden biridir.

Ancak algılama mesafesi; arama bobininin boyutu, metal cismin büyüklüğü ve türü, toprak koşulları ve devrenin frekans kararlılığı gibi birçok faktöre bağlıdır.

Not: Bu devre basit bir hobi ve deneysel metal dedektörü olarak değerlendirilmelidir. Profesyonel metal dedektörlerinin performansını sağlaması beklenmemelidir.

Devre şeması ve uygulamaya ait görseller konu içerisinde paylaşılmıştır.

 

[guclusat]

Simple metal detector with 4011

CD4011 CMOS NAND kapısı ve LM78L05 voltaj regülatörü kullanılarak tasarlanmış BFO tipi metal dedektörü devre şeması. Referans ve arama osilatörlü, kulaklık çıkışlı hassas metal arama devresinin malzeme listesi ve detayları forumumuzda!

4. Devre Malzeme Listesi​

Komponent Kodu	Açıklama / Değer	Özellik
U1	CD4011 (U1/1, U1/2, U1/3, U1/4)	Quad 2-Input NAND Gate CMOS Entegresi
U2	LM78L05	5V Pozitif Gerilim Regülatörü (TO-92)
R1	2.2 kΩ	Direnç
R3	330 kΩ	Direnç
R4	270 kΩ	Direnç
R5	1 kΩ	Çıkış Koruma / Sınırlama Direnci
P1	4.7 kΩ	Trimpot / Potansiyometre (Sıfırlama / Eşik Ayarı)
C1	390 pF	Seramik / Kutu Kondansatör
C2	10 nF	Seramik / Kutu Kondansatör
C3	10 nF	Seramik / Kutu Kondansatör
C4	100 nF	Mercimek / Kutu Kondansatör (Çıkış Filtresi)
C5	100 µF	Elektrolitik Kondansatör (Giriş Filtresi)
C6	220 µF	Elektrolitik Kondansatör (5V Çıkış Filtresi)
C7	100 nF	Mercimek Kondansatör (Entegre Besleme Dekuplajı)
L1	Arama Bobini (Search Coil)	Arama Kafası Bobini
J1	3.5mm Jak / Soket	Kulaklık veya Buzzer Çıkışı
K1	ON / OFF Anahtar	Güç Anahtarı
Güç	+9V DC	9V Pil Bağlantısı

 

[guclusat]

CD4011BE ve C1815 ile BFO Metal Dedektörü Devre Şeması ve Malzeme Listesi
CD4011BE CMOS NAND kapısı entegresi, C1815 transistörlü ses amfisi katı ve hassas frekans/ses ayarlı BFO metal dedektörü devre şeması. Düşük akım tüketimli (1.4 - 4mA) 9V metal arama devresi malzeme listesi ve detayları forumumuzda!

4. Devre Malzeme Listesi​

Komponent Kodu	Açıklama / Değer	Özellik / Rolü
DD1	CD4011BE (DD1.1, DD1.2, DD1.3, DD1.4)	Quad 2-Input NAND Gate CMOS Entegresi
Q1 (Transistör)	C1815 (2SC1815)	NPN Transistör (Hoparlör / Ses Sürücü Katı)
D1 (Diyot)	1N4148 / 1N4007	Ters Kutup Koruma Diyodu
L1	Arama Bobini (Search Coil)	Arama Kafası Bobini
R1 (Arama Katı)	4.7 kΩ (4k7)	Direnç
R2 (Mikser Katı)	1.0 kΩ (1,0k)	Direnç
R3 (Frekans Katı)	10 kΩ (10k*)	Direnç
R4 (Ses Sürücü)	470 kΩ (470k)	Transistör Beyz Ön Gerilim Direnci
Pot1 (Smooth)	1 kΩ (1kOM) Trimpot/Pot	İnce Frekans Ayarı Potansiyometresi
Pot2 (Frequency)	20 kΩ (20kOM) Potansiyometre	Kaba Frekans Ayarı Potansiyometresi
Pot3 (Volume)	5 kΩ (5 kOM) Potansiyometre	Ses Seviyesi Ayar Potansiyometresi
C1, C2 (Search Coil)	102 (1 nF / 1000 pF)	Mercimek / Kutu Kondansatör
C3 (Mixer)	102 (1 nF / 1000 pF)	Mercimek / Kutu Kondansatör
C4 (Frequency)	300 nF	Kutu / Seramik Kondansatör
C5, C6 (Filtre)	223 (22 nF / 0.022 µF)	Mercimek / Kutu Kondansatör
C7 (Besleme)	100 µF / 16V	Elektrolitik Kondansatör
Speaker	8 Ω - 32 Ω veya Piezo (22 Ω gösterimli)	Ses Çıkış Hoparlörü / Buzzer
Güç Girişi	+9V DC (Çekilen Akım: 1.4 - 4 mA)	9V Pil Bağlantısı

 

[guclusat]

POCKET METAL DETECTOR


Çoğu metal dedektöründe olduğu gibi bu tasarım da, frekans belirleyici elemanlarından biri olan "arama bobini" yakınına bir metal nesne geldiğinde frekansı değişen bir osilatör ile sabitleştirilmiş veya referans bir osilatörün (400 kHz) karıştırılması sonucu elde edilen frekans farkı (veya vuruş notası) ilkesiyle çalışır.

Devrede iki adet CMOS entegresi kullanılır:

• IC1: 100 kHz'lik bir Colpitts osilatörü olarak bağlanan eviricileri (inverter) kullanır. LC frekansını belirleyen elemanlar arama bobini ve paralel rezonans kondansatörüdür. 100 mm çapında, 30 SWG telden 80 tur sık sarılmış bir bobin, standart bir CD kutusunun içine sığacaktır.
• Entegre seçimini okuyucuya bırakıyorum: Bu, evirici olarak yapılandırılmış bilinen CMOS inverter'lar veya NAND, NOR kapıları vb. olabilir. Seçim tamamen size ait, elinizde ne varsa onu kullanabilirsiniz.
• IC2: 74C00 veya 4011 dörtlü NAND kapısı entegrelerinden biri olabilir.

 

[guclusat]

Görseldeki CD4011 CMOS NAND kapıları ve 470 kHz seramik filtre/kristal referans osilatörü kullanılarak tasarlanmış BFO (Beat Frequency Oscillator) tipi metal dedektörü devresi

CD4011 BFO Metal Dedektör Devresi​

Bu devre, CD4011 CMOS NAND kapıları kullanılarak hazırlanmış BFO (Beat Frequency Oscillator) tipi bir metal dedektör uygulamasıdır.

Devrede bir 470 kHz referans osilatörü ile arama bobisine bağlı osilatörün frekansı karşılaştırılır. Metal bir cisim arama bobisine yaklaştığında bobinin endüktansı değişir ve buna bağlı olarak osilatör frekansında küçük bir değişiklik meydana gelir. Bu frekans farkı ses olarak algılanabilir.

Devre Malzeme Listesi​

Komponent	Değer / Açıklama	Görevi
N1, N2, N3, N4	CD4011	Quad 2 girişli CMOS NAND kapısı
TUN	BC547, BC107 veya benzeri NPN	Ses sürücü transistör katı
Referans	470 kHz seramik filtre / rezonatör / kristal eleman	Referans osilatör frekansını belirler
L1	5 cm çap, 70 tur	Arama bobini
R1-R4	10 MΩ	Bias ve osilatör geri besleme dirençleri
R5	10 kΩ	Karıştırıcı / ses katı direnci
C1	270 pF	Frekans belirleyici kondansatör
C2	470 pF	Frekans belirleyici kondansatör
C3	82 pF	Frekans ayarı / rezonans
C4	20–600 pF trimmer	Hassas frekans ayarı
C5	2.2 nF (2n2)	Kuplaj / filtreleme
C6-C7	1 nF	Sinyal kuplajı
C8	100 nF	Besleme bypass / filtreleme
Hoparlör / Kulaklık	≥200 Ω	Ses çıkışı
Besleme	+10 V DC	Devre beslemesi; yaklaşık 9–12 V DC aralığı

Arama Bobini​

Arama bobini yaklaşık 5 cm çapında ve 70 tur olacak şekilde hazırlanabilir.

Önerilen tel çapı:

0,20–0,30 mm emaye kaplı bakır tel

Bobinin düzgün ve mümkün olduğunca sabit çapta sarılması, devrenin kararlı çalışmasına yardımcı olur.

Frekans Ayarı​

Devrede bulunan 20–600 pF trimmer kondansatör, arama osilatörünün frekansını referans osilatöre yaklaştırmak için kullanılabilir.

İnce ayar yapılarak iki osilatör arasındaki fark ses frekansı bölgesine getirildiğinde, arama bobisinin yakınına metal bir cisim getirildiğinde oluşan frekans değişimi kulaklık üzerinden duyulabilir.

Çalışma Prensibi​

BFO sisteminin temel çalışma mantığı şöyledir:

Referans osilatörü → 470 kHz

Arama osilatörü → metalden etkilenerek frekansı değişir

İki frekansın karıştırılması → fark frekansı

Fark frekansı → ses çıkışı

Metal arama bobisine yaklaştığında bobinin elektriksel özellikleri değişir. Bu değişim arama osilatörünün frekansını etkiler ve iki osilatör arasındaki fark değiştiği için kulaklıkta duyulan ses de değişir.

Not: 470 kHz elemanın gerçekten kristal, seramik rezonatör veya seramik filtre olup olmadığı devrenin orijinal şemasına göre kesinleştirilmelidir. Bu üç elemanın elektriksel özellikleri aynı değildir ve birbirlerinin doğrudan eşdeğeri kabul edilmemelidir.

Not: Bu devre hobi ve deneysel amaçlı basit bir BFO metal dedektörüdür. Algılama derinliği; bobin yapısı, metal cismin boyutu ve türü, toprak yapısı ve devrenin frekans kararlılığı gibi faktörlere bağlıdır.