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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Historia de los detectores de metales. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Radioaficionado principiante La teoría del electromagnetismo fue demostrada por primera vez por el estadounidense Joseph Henry y de forma independiente por Michael Faraday en 1831. Henry pronto realizó experimentos exitosos con la inducción y la autoinducción, que se convirtieron en la base del telégrafo, el teléfono y la radio. Amplió sus experimentos con la inducción utilizando espirales planas de alambre aislado: las primeras bobinas. Muchos experimentos, realizados por varios investigadores, estudiaron el efecto de los objetos metálicos sobre la inductancia, así como el principio de equilibrar los efectos inductivos en una parte del circuito con efectos iguales y opuestos en la otra parte. Aparentemente, el profesor Dove inventó en Alemania una forma temprana de balanza de inducción para este propósito alrededor de 1841. Casi al mismo tiempo, el profesor Henry Rowland inventó independientemente un aparato similar en Estados Unidos. En 1976, el profesor Alexander Graham de Bell centró su atención en el equilibrio de la inductancia debido al problema del ruido telefónico causado por los equipos de telégrafo en las líneas que discurren cerca de los cables telefónicos. La interferencia se eliminó utilizando dos conductores en lugar de uno, ya que las corrientes inducidas en un conductor eran exactamente iguales y de dirección opuesta a las corrientes inducidas en el otro conductor; así se formó un equilibrio inductivo y el circuito tenía una señal cero en la salida. Este método fue patentado en Inglaterra en 1877 por Bell, y durante el invierno de 1877-78 en Londres, Bell estuvo experimentando con este método. Encontró que cuando el circuito está balanceado, una pieza de metal colocada en un campo de inductancia provoca sonido en el teléfono (receptor). Cuando una moneda de plata de media corona o un florín se movía frente a las bobinas colocadas en paralelo, el silencio del teléfono se interrumpía tres veces. El conocido inglés de Bell, el profesor de música Daniel Hughes, experimentó con el equilibrio inductivo en 1878 y demostró en julio de 1879 un dispositivo más prometedor para el equilibrio inductivo usando cuatro bobinas, en el que, usando el último micrófono eléctrico patentado y el tictac de un reloj, una perturbación eléctrica fue creado en un circuito que contiene dos bobinas principales y dos bobinas secundarias conectadas a los auriculares del teléfono. Cuando se colocaba una pieza de metal cerca de un par de bobinas, se alteraba el equilibrio y el tictac del reloj se escuchaba en los auriculares.
Cuando Bell regresó a Estados Unidos, publicó un artículo "Sobre nuevos métodos para investigar el campo de inducción de bobinas planas" en agosto de 1879, a pedido de Gardner Hubbard, quien vio aquí una posible forma de descubrir depósitos de metales valiosos en la tierra. El 1881 de julio de XNUMX, el presidente Gardfield recibió un disparo en la espalda de un asesino. Durante las siguientes horas y días, el mundo entero esperó con esperanza y miedo, pero nadie podía atreverse a predecir el final, ya que se desconocía la posición de la bala en el cuerpo. Bell, que se encontraba en la ciudad de Washington en ese momento, ofreció su ayuda. Rápidamente hizo algunos experimentos preliminares. El 11 de julio de 1881, George Hopkins de Scientific American publicó sus resultados utilizando métodos mejorados de equilibrio inductivo de Hughes en el New York Tribune. Bell, con la ayuda de Summer Tainter, se puso en contacto con Hopkins y, con Hughes, Rowland y John Throwbridge de Harvard, organizó una comunidad para ayudar a desarrollar un dispositivo de detección de balas. Experimentaron con dispositivos balanceados de diferentes tamaños, diferentes longitudes y diámetros de bobinas, diferentes baterías y eventualmente agregaron un capacitor al circuito para que ahora una bala de plomo similar se encontrara a una distancia de dos pulgadas en un puño cerrado. El 26 de julio, Bell llevó su equipo a la Casa Blanca. Después de sintonizar, escuchó silbidos y descubrió que el rango de detección parecía ser insuficiente. El instrumento no pudo detectar la bala. Más tarde se descubrió que el capacitor estaba conectado solo a una de las dos bobinas. Bell regresó en agosto y escuchó un débil sonido del instrumento sobre una gran parte del cuerpo de Garfield. Al día siguiente, descubrió que el colchón del presidente estaba sostenido por resortes de acero. Posteriormente, el 19 de septiembre, falleció el presidente. La autopsia mostró que la bala era demasiado profunda para ser detectada por el equipo de Bell. El 24 de octubre de 1881, Bell estuvo en París, donde demostró con éxito el método de la balanza por inducción y publicó el artículo "Aplicación exitosa de la balanza por inducción para la detección sin dolor de objetos metálicos en el cuerpo humano". Su equipo podía detectar una bala a una distancia de 2,5 pulgadas, 5 pulgadas cuando la bala estaba en el eje del carrete y 1 pulgada en el borde. En conclusión, explicó que la profundidad a la que se encuentra un objeto debajo de la superficie de la tierra no se puede determinar si se desconoce la forma del objeto y el ángulo de su proyección. La atención de Bell se centró en otros trabajos hasta diciembre de 1882, cuando realizó un experimento con una bobina para detectar vetas de metal en el suelo, también el propósito del experimento era detectar cables de telégrafo subterráneos.
En febrero de 1887, el Dr. John Ginder de Nueva York, que había escuchado el discurso de Bell cinco años antes, publicó los resultados de sus experimentos para detectar objetos metálicos en el cuerpo humano. Su aparato consistía en una batería de dos cromos de seis celdas, un interruptor ordinario con una frecuencia de interrupción de unos 5 Hz. Las bobinas de búsqueda estaban montadas en una caja de madera, a la que llamó "Explorer", las otras bobinas se llamaron "tuning". Este dispositivo podía detectar una bala a una profundidad de 600 pulgadas en el cuerpo humano, en el suelo el alcance era menor. A finales de siglo, el capitán McEvoy, que había estado experimentando con el aparato de Hughes, redujo el detector de metales a un tamaño que permitiera utilizarlo bajo el agua. El estuche portátil y sellado contenía bobinas de sintonización, un interruptor, una batería de dos celdas que podía ser reemplazada por un pequeño generador magnetoeléctrico que producía corriente alterna y auriculares. Un cable aislado conectaba pares de bobinas. Se utilizaron arandelas de goma, tornillos de marfil y mangos de goma dura para reducir la interacción con las piezas metálicas. Cuando la bobina se sumergía en el agua, si se movía cerca del fondo y aparecía una pieza de metal en su campo: un cuerpo de torpedo, una cadena, un cable submarino, entonces se alteraba el equilibrio y el sonido en el teléfono, que era muy débil antes, se volvió muy alto y claro. El único inconveniente fue que un objeto de metal que se encontraba exactamente debajo de la bobina no lo afectó.
Durante este tiempo, Georges Hopkins, quien continuó estudiando la detección de metales, inventó un dispositivo para encontrar minerales metálicos que no usaba una balanza de inducción, cuyas bobinas se instalaban perpendicularmente. Una bobina típica de 6 u 8 pulgadas podría detectar minerales que yacen en la superficie a una profundidad de varias pulgadas.
Durante la Primera Guerra Mundial, se llamó la atención sobre los detectores de bombas, pero no se ha encontrado documentación sobre el uso práctico de estos detectores. En 1915 M. S. Gutton de Francia experimentó con un dispositivo similar, pero no logró equilibrarlo por completo. Su aparato constaba de dos transformadores en forma de cinco bobinas conectadas a un puente Maxwell. Después de experimentar con el aparato de Gutton y el puente de Anderson, en 1922 la Oficina de Normas de EE. UU. publicó un artículo "Balance inductivo para la detección de cuerpos metálicos". A principios de 1924, Daniel Chilson de Los Ángeles inventó y patentó un detector electromagnético conocido como detector de "radio". Su aparato utilizó un nuevo circuito de ritmo que se conoció como el "Puente Chilson". La primera búsqueda exitosa de un tesoro enterrado utilizando un dispositivo de "rayo violeta" o "radio" que indicaba la presencia del tesoro fue reportada por James Young en el New York Times en 1927. La búsqueda fue organizada por un aventurero estadounidense y dos ingleses con una licencia del gobierno de cuatro años en el istmo de Panamá. Los hallazgos incluyeron cadenas de oro, joyas y platos escondidos por piratas. Señor. Young continuó afirmando que solo habían pasado uno o dos años desde que fue posible abordar el barco hundido en busca del tesoro. Participó en la organización de la búsqueda de tesoros perdidos a gran escala. Aparatos de radio, dijo, habían traído éxito donde el hombre había buscado en vano durante más de dos siglos, y predijo que el éxito futuro con el uso de nuevos dispositivos de búsqueda de tesoros de radio sin duda vendría de las Indias Occidentales, los Cayos de Florida, y la costa de México. Obviamente, el primer libro sobre detección de metales fue R.J. Santsky, Modern Dowsing: The Construction and Use of Electronic Metal Detectors, publicado en 1927. Se hizo tan popular que se reimprimió en 1928, 1931 y 1939. En 1929, Gerhard Gischer, de Hollywood, California, ingeniero investigador que asesoraba a Radio Corporation (conocida por sus estudios geofísicos para la industria minera), patentó el "Metalscope". Pesaba 22 libras (10 kg) y estaba equipado con baterías secas, tubos de vacío y auriculares. Trabajar con él no requería ninguna calificación o entrenamiento especial. El operador estaba entre un transmisor vertical y un receptor horizontal, que estaban conectados entre sí por manijas de madera. El voltímetro de tubo registró las perturbaciones provocadas por el metal. La profundidad de los objetos no se pudo medir, pero si observa el ángulo del transmisor en el que la flecha se desvía tanto como sea posible, luego realiza mediciones desde diferentes puntos y luego traza en papel usando trigonometría, puede obtener la posición de los objetos con una precisión bastante aceptable. El dispositivo de $ 200 se volvió ampliamente utilizado por las empresas de servicios públicos para encontrar de manera rápida y precisa tuberías viejas, cables, conductos, rieles de acero y otros objetos enterrados, y también fue utilizado por buscadores para encontrar vetas de mineral cerca de la superficie. Además, Fisher preparó dibujos e instrucciones y los puso a disposición de los aficionados que utilizan componentes de radio estándar. Pronto, este dispositivo, llamado "M-Scope", fue utilizado como un "buscador de tesoros" por aquellos que creían conocer la ubicación aproximada de los tesoros enterrados. El conjunto más simple, vendido por $ 95: MT-Scope, que tenía una sensibilidad promedio y una profundidad de detección ajustable, usaba un voltímetro de tubo como indicador. Más tarde se desarrolló un tercer circuito de Fisher, pero nunca llegó al mercado comercial. Usó solo tres lámparas y una bobina doble en lugar de bobinas separadas para el transmisor y el receptor. Fisher también señaló que cuanto más largo es el objeto enterrado, más fácil es detectarlo. Poco después, el Fisher M-Scope fue un éxito en el mercado, con planos publicados para ensamblar un "buscador de radio" casero que podía encontrar un dólar de plata varias pulgadas bajo tierra, indicado por un zumbido en los auriculares. Los carretes utilizados fueron llantas de bicicleta de madera de 28″. En 1930, el físico Theodor Theodorsen, que trabajaba para el Comité Asesor Nacional de Aeronáutica, informó que el laboratorio de Langley había desarrollado un "Instrumento para detectar cuerpos metálicos en la Tierra" diseñado para detectar directamente bombas sin explotar lanzadas desde aviones. El sitio del bombardeo estaba cerca de un nuevo canal de prueba de hidroaviones en Langley Field, Virginia, que estaba siendo renovado en ese momento. El nuevo "detector" localizó con éxito muchas bombas enterradas en o cerca, incluidas bombas de 17 libras a una profundidad de 2 pies. Este detector, conocido como detector de bombas NACA, tenía un diseño simple y no requería un operador calificado. El diseño se basó en el trabajo de M.S. Gutton de Francia. Se enrollaron tres bobinas en un marco hueco de madera de 3 pies de diámetro y 1-1,5 pies de altura. Las bobinas se colgaron en un marco en forma de escalera, se requerían dos personas para operar el dispositivo. El dispositivo funcionaba con baterías de 110 voltios colocadas en una caja grande. En 1935, se diseñó un detector de metales para buscar pozos subterráneos fuera de los muros de una importante universidad estadounidense. El dispositivo de radio de búsqueda pronto demostró ser una herramienta sensible para la búsqueda de tesoros, y los dibujos del mismo se pusieron a disposición de los aficionados en revistas populares. Como la mayoría de los detectores de la época, tenía que estar a una distancia aceptable del objetivo para funcionar y no podía distinguir entre metales ferrosos y no ferrosos. Y aunque algunos detectores pudieron compensar la influencia del cuerpo del operador y el suelo, otros reaccionaron ante franjas de tierra mojada y raíces de plantas mojadas. Pero incluso los mejores detectores eran inútiles en las playas del océano, que contenían mucha arena negra magnética. Durante este tiempo, el "Detector de armas invisibles" se utilizó en las prisiones para detectar metales magnéticos. La presencia de metal podía juzgarse por la fuerte desviación del haz del tubo de rayos catódicos. El dispositivo proporcionó una buena sensibilidad, pero fue difícil de configurar. En 1938, se desarrolló un circuito de puente inductivo sintonizable para detectar partículas de metal en cigarros. Este circuito tenía buena sensibilidad y estabilidad y podía operar bajo cualquier temperatura, humedad, polvo y vibración. También era una característica del circuito que era fácil de ajustar y compacto, y este circuito era más estable que los dispositivos de ritmo. En 1939, Harry Faure publicó un circuito para un detector económico que usaba un puente de Chilson, que no respondía a interferencias externas y estaba sintonizado a cero latidos. Usó una bobina simple y la señal de detección eran "sonidos de cloqueo" hechos por auriculares con una resistencia de 4 kOhm. Cuando se ajusta correctamente, el instrumento puede detectar un cuadrado de metal de 3 pulgadas a una profundidad de 12 pulgadas y una moneda de 10 centavos a una profundidad de varias pulgadas. En diciembre de 1939, el Dr. Lincoln La Paz de la Universidad Estatal de Ohio presentó un artículo sobre detectores de meteoritos a la Sociedad Astronómica. Los tres instrumentos fueron diseñados y construidos utilizando la investigación realizada por Theodorsen en el desarrollo del detector de bombas. El primer instrumento fue un detector grande de tres bobinas accionado por un generador accionado por un motor de gasolina. El dispositivo podría caber en el maletero de un coche. El segundo diseño también tenía un sistema de tres bobinas impulsado por un oscilador de tubo y era lo suficientemente pequeño como para llevarlo en una mochila. Las bobinas de búsqueda de cualquier tamaño se pueden conectar al dispositivo tan fácilmente como enroscar una bombilla en un enchufe. El tercer diseño resultó ser el más exitoso. Consistía en una búsqueda y bobinas emisoras, y en comparación con los dispositivos comerciales tenía la mitad del consumo de energía cuando funcionaba con baterías. Con un peso de menos de 15 libras, este dispositivo podría usarse en cualquier lugar al que una persona pueda llegar. El desarrollo de la Segunda Guerra Mundial requirió el desarrollo inmediato de detectores de minas. El trabajo fue realizado por el departamento de investigación del Ministerio de Abastecimiento. Pronto desarrollaron nueve detectores experimentales. El problema era desarrollar un dispositivo capaz de soportar duras condiciones de funcionamiento y que su peso fuera aceptable para un soldado. Además, debía ser sencillo, requerir un número mínimo de personas para operarlo y estar hecho de piezas simples e intercambiables para un reemplazo rápido. Al final se utilizó un generador monotubo diseñado por William Osborne en 1928. A principios de octubre de 1941, el equipo de investigación estaba cerca de la etapa final cuando recibió los detalles de un nuevo modelo desarrollado de forma independiente por dos tenientes del ejército polaco. No contenía nuevos principios, pero su diseño prometía ventajas en producción y operación. Inmediatamente quedó claro que el diseño polaco era muy bueno, por lo que se crearon modelos de prueba basados en este diseño. La producción comenzó en 1941. El detector constaba de un disco plano, una bobina de búsqueda, y tenía unas dimensiones de 8x15 pulgadas. La varilla móvil estaba unida al centro de la bobina, había dos perillas de control en el mango de la varilla. Todo lo demás estaba en la bolsa de hombro del operador. El primer pedido para la producción de detectores se realizó entre varias empresas británicas productoras de equipos de radio. Estos detectores "modernizados" se han convertido en diseños estándar y todavía se usan en la actualidad. Un importante trabajo experimental en 1942 condujo a la introducción del detector de modulación de frecuencia. Conocido como el localizador FM, demostró ser muy estable y contó con ajuste de balance de suelo.
En 1943, William Blackmer mejoró el circuito de ritmos. En el mismo año, se desarrolló un puente Winston para medir la resistencia en un detector de minas. Este dispositivo, empujado por el suelo como una fregadora, se ensambló a partir de 250 componentes contenidos en 29 bloques. Inmediatamente después de la guerra, a medida que las tiendas que vendían desechos de equipos militares se extendían por América del Norte y Europa, se ofrecieron al público miles de detectores de metales a precios que oscilaban entre $5 y $50 dólares. No hace falta decir que esto generó una nueva ola de experimentadores y cazadores de tesoros. En 1946, Harry Faure publicó dibujos para construir un detector de pulsaciones acoplado eléctricamente basado en investigaciones del ejército británico. Su diseño estaba dirigido a experimentadores avanzados y aún no ha ocupado la excelente posición del detector Chilson original tan fuerte como los instrumentos comerciales. Además, se han añadido muchas mejoras al diseño. El instrumento podía detectar una placa de metal de un pie cuadrado a una distancia de 12 pulgadas. La indicación se llevó a cabo aumentando o disminuyendo los sonidos de "cloqueo". La investigación del detector de minas llevada a cabo durante la guerra fue de gran ayuda para aquellos interesados en descubrir tesoros escondidos. A medida que nuevos instrumentos con mayor sensibilidad y apariencia modernizada crecieron en popularidad, muchas pequeñas empresas comenzaron a fabricar y vender detectores y equipos de búsqueda de tesoros. Los tres tipos principales de detectores eran el circuito puente, el circuito batido y el circuito de balance de radio. Otro avance tecnológico, el transistor, cambió el diseño y el rendimiento de los detectores durante más de una década. Hoy, casi medio siglo después, la afición y la industria de la detección de metales siguen creciendo y prosperando. Y si bien los principios subyacentes se han mantenido sin cambios durante mucho tiempo, se han realizado algunas innovaciones sorprendentes en la generación actual de detectores: Discriminación, Discriminación de movimiento de muy baja frecuencia, Discriminación de muesca, Identificación visual de objetivos e Indicación de profundidad, Ajuste de un botón y Auto -Configuración, balance manual preciso y balance de tierra automático, capacidad multifrecuencia, diseño de pulso avanzado, detectores computarizados y miniaturizados de alto rendimiento, diseños de carcasa ergonómicos y más. ¡Uno solo puede soñar con lo que traerá el mañana! Roy T. Roberts está actualmente investigando la historia de los detectores de metales y la búsqueda de tesoros y le gustaría contar con el apoyo de los lectores de WE&N. Su dirección es 20609 Dundas Street, Londres, Ontario, Canadá NSW 2Z1. Autor: Roy T. Roberts
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