Pendeteksi Logam (Metal Detector)

Rangkaian metal detektor merupakan perangkat yang berfungsi untuk mengidentifkasi keberadaan suatu benda dengan bahan logam. Logam yang dapat di deteksi dengan rangkaian metal detektor ini adalah benda logam yang mengandung unsur besi atau dapat mempengaruhi medan magnet.

Menjelang akhir abad ke-19, banyak ilmuwan dan insinyur menggunakan pengetahuan mereka berkembang teori listrik dalam upaya untuk merancang mesin yang akan menentukan logam. Penggunaan alat tersebut untuk menemukan batu bijih-bantalan akan memberi keuntungan yang besar untuk penambang yang bekerja saat itu.

Ahli fisika Jerman Heinrich Wilhelm Dove menciptakan keseimbangan sistem induksi, yang dimasukkan ke dalam detektor logam seratus tahun kemudian. Awal mesin yang kasar, yang digunakan banyak daya baterai, dan bekerja hanya pada tingkat yang sangat terbatas. Alexander Graham Bell menggunakan alat tersebut untuk mencoba mencari peluru bersarang di dada Presiden Amerika Serikat James Garfield tahun 1881, upaya itu gagal karena ranjang besi yang dijadikan tempat berbaringnya Garfield membuat pendeteksi sulit untuk mendeteksi peluru tersebut.

 Rangkaian metal detektor atau detektor logam ini dapat digunakan pada sistem security ataupun sebagai alat pencari benda logam. Rangkaian metal detektor ini dioperasikan dengan sumber tegangan DC +9 volt yang diambil dari sebuah batere 9Volt, sehingga dapat digunakan dengan lebih fleksibel. Untuk membuat atau merakit rangkaian metal detektor ini dapat dilihat gambar skema rangkaian dan komponen yang digunakan sebagai berikut.

Gambar Skema Rangkaian Metal Detector        

Rangkaian metal detektor pada gambar diatas menggunakan sensor berupa induktor yang digunakan sebagai tank circuit dari sebuah oscilator. Rangkaian metal detektor pada gambar diatas menadopsi prinsip kerja radio AM super heterodyne dalam mendeteksi logam. Rangkaian metal detektor ini terdiri dari 2 oscilator, mixer, detektor audio dan penguat audio yang dapat diuraikan sebagai berikut:

Oscilator

Rangkaian metal detektor ini menggunakan 2 unit oscilator, dengan oscilator pertama berfrekuensi 5,5 MHz menggunakan ceramic filter dan transistor T1, kemudian sebuah oscilator lagi dengan frekuensi ditentukan oleh induktor L1 dan kapasitor variabel VC1 dan transistor T3. Induktor L1 pada osciltor kedua ini berfungsi sebagai sensor logam, dimana gelombang elektromagnet pada L1 akan terpengaruh adanya logam disekitar L1 tersebut. Pada saat terpengaruh adanya logam disekitar L1 maka frekuensi kerja osciltor T3 akan berubah. Kondisi inilah yang dimanfaatkan sebagai pendeteksian adanya logam.

Mixer

in berfungsi untuk mencampur kedua frekuensi yang dihasilkan oleh kedua oscilator terbut diatas.  Bagian mixer ini dibangun menggunakan transistor T2. Sinyal output dari mixer ini merupakan hasil modulasi antara sinyal oscilator T1 dan oscilator T3.

Detektor

Rangkaian detektor ini berfungsi untuk memisahkan sinyal dari modulasi sinyal output oscilator T1 dan sinyal output oscilator T3. Rangkaian detektor ini akan mengambil isyarat dari oscilator T3 sebagai sinyal informasi dan membaung isyarat dari oscilator T1. Bagian detektor ini dibangun menggunakan dioda detektor OA 79.

Penguat Audio

Bagian ini berfungsi untuk menguatkan sinyal dari detektor untuk menggerakan sebuah loud speaker kecil sebagai indikator ada tidaknya logam disekitar sensor. Komponen utama penguat audio adalah IC TDA2822 yang dioperasikan dengan tegangan DC 9 volt dari sebuah batere. Suara yang dihasilkan oleh penguat audio ini akan berubah pada saat rangkaian mendeteksi adanyalogam.

 Prinsip Kerja

Prinsip kerja metal detector adalah gelombang electromagnet yang membentuk medan electromagnet pada satu atau beberapa koil. Ada beberapa buah koil yang dimanfaatkan sebagai pemancar gelombang dan penerima gelombang, dimana pada kondisi standart, gelombang yang diterima mempunyai standart tertentu dan ini yang biasa disebut “balance” pada metal detector. Deskripsi tersebut bisa digambarkan seperti dibawah.

Jika benda logam melewati metal detector, maka gelombang yang ada menjadi terganggu dan standart wave analyzer akan memberitahukan bahwa ada ketidak seimbangan gelombang. Metal detector memberitahu kita bahwa ada benda bersifat logam yang lewat.

Untuk logam yang mempunyai sifat magnetic metal, medan electromagnet yang diterima receiver akan bertambah. Sedangkan logam yang bersifat non magnetic metal, maka medan electromagnet yang diterima receiver akan berkurang. Yang gampang dan susah dideteksi metal detector. Ada 3 hal yang penting untuk menjadi acuan pengguna metal detector agar kita tidak salah menilai atau menggunakan sebuah metal detector.

Ø  Jenis metal kontaminan berdasar sifat intrinsic resistance metal. Semakin besar intrinsic resistance dari metal maka semakin sulit terdeteksi. Karena itu standart acuan metal kontaminasi sebuah metal detector harus ada minimal 2 jenis, yaitu metal yang intrinsic resistance-nya paling kecil seperti Ferrous(Fe/Besi) dan metal yang intrinsic resistance-nya paling besar seperti Stainless steel (SS) dan jenis SS yang biasa digunakan adalah SS304 atau SS316.Ukuran sample kontaminasi metal tersebut pastinya untuk Fe akan lebih kecil dibandingkan dengan SS. Bagaimana dengan jenis metal yang lain? Bagaimana dengan tembaga atau aluminium atau kuningan dll? Untuk metal yang lain, ukuran sample kontaminan tidak akan lebih besar daripada SS.

Ø  Bentuk kontaminasi metal. Standart sample kontaminan metal pada metal detector adalah berbentuk bola dengan diameter tertentu. Untuk kontaminan berbentuk wire atau disc (lempengan) hal itu tergantung dari orientasi saat kontaminan tersebut memasuki metal detector.

Ø  Untuk metal detector yang mempunyai jenis koil melingkar diseluruh lubangnya (coaxial type), berlaku hal berikut.

Sensitifitas untuk masing-masing point sebagai berikut:

1 = 3= 7 = 9  >  2 = 8 = 4 = 6  >  5

Jadi, Point yang paling tidak sensitive adalah point 5.

                Dengan memperhatikan faktor lingkungan sekitar, apakah disekitarnya ada gangguan medan elektromagnetik ( seperti dekat dengan inverter, atau installasi listrik yang kurang bagus, atau adanya kabel listrik dengan kapasitas besar di sekitar metal detector). Pengecekan kondisi fisik yang sesuai atau tidak terjadi getaran/gangguan fisik. dengan memperhatikan hal tersebut maka metal detector bisa beroperasi dengan optimum.