صنع كاشف معادن بسيط من الأفوميتر بـ 3 دولارات | تجربة عملية

بسم الله والصلاة والسلام على رسول الله. السلام عليكم ورحمة الله وبركاته. نشرح في هذا الموضوع تركيب قطع كاشف معادن IC 555 خطوة بخطوة، وهي تجربة تعتمد على توليد إشارة بتردد مرتفع من المؤقت 555، ثم ربط خرج الدائرة وملف البحث براديو يعمل على موجة AM لملاحظة التغير في الصوت عند الاختبار.

قبل التركيب: هذا الموضوع يحافظ على تجربة الدائرة المنشورة في المدونة وقيمتها العملية، مع تصحيح التعارض الذي كان موجودًا بين قائمة القطع القديمة وشرح التوصيل. التردد النظري القريب من 77 كيلوهيرتز يحتاج إلى R1 بقيمة 1kΩ وR2 قريبة من 425Ω ومكثف توقيت 10nF برمز 103.

فكرة عمل دائرة كاشف المعادن IC 555

يعمل IC 555 هنا في وضع المذبذب الحر Astable، فتتكرر عملية شحن مكثف التوقيت وتفريغه وتظهر موجة مربعة على الرجل 3. في التجربة الأصلية جرى ربط ملف البحث بين خرج الدائرة والسالب، وربط الإشارة مع هوائي راديو AM وأرضيه، ثم توليف الراديو حتى سماع نغمة أو تغير يمكن مراقبته عند تقريب معدن من الملف.

الراديو في هذه الطريقة هو مستقبل ومترجم للإشارة، وليس هو مولد تردد الدائرة. وقد تختلف النتيجة حسب نوع الراديو، وقوة الاقتران، وجودة الملف، واستقرار التغذية، ومكان التجربة.

قطع الدائرة بالقيم المصححة

القطعة	القيمة	وظيفتها
IC 555	قطعة واحدة	توليد الموجة المربعة.
R1	1kΩ	بين الموجب والرجل 7.
R2	نحو 425Ω	بين الرجل 7 ونقطة الرجلين 2 و6.
C1	10nF، الرمز 103	مكثف التوقيت بين 2/6 والسالب.
C2	100nF، الرمز 104	تثبيت وتقليل التشويش؛ يوضع بين الرجل 5 والسالب في النسخة المنشورة.
ملف البحث	قطر 30 سم، 7 لفات	الملف المستخدم في التجربة الأصلية.
التغذية	5 فولت	تشغيل الدائرة.
الراديو	يحتوي موجة AM	استقبال الإشارة وتحويلها إلى صوت.

إذا لم تتوفر مقاومة 425 أوم، يمكن استخدام قيمة قياسية قريبة مثل 430 أوم، أو جمع مقاومتين بعد قياسهما. سيتغير التردد قليلًا، ويمكن تعويض ذلك بالتوليف على الراديو أو بتعديل القيمة بعد القياس.

لماذا صححنا قائمة القطع؟ القائمة القديمة ذكرت مقاومة 10kΩ ومكثفين 104، بينما شرح الدائرة ذكر 1kΩ و425Ω ومكثف توقيت 103. القيم الثانية هي المتوافقة حسابيًا مع تردد يقارب 77 كيلوهيرتز. لو استُخدم 104 بدل 103 ينخفض التردد نظريًا إلى نحو عُشر القيمة.

معرفة اتجاه أرجل IC 555

ضع الشريحة بحيث تكون العلامة النصف دائرية أو النقطة إلى الأعلى. تبدأ الرجل 1 من أعلى الجهة اليسرى، ثم يستمر العد نزولًا حتى الرجل 4، وبعدها ينتقل إلى الجهة اليمنى من الأسفل للرجل 5 ويصعد حتى الرجل 8. يفضل استخدام قاعدة ذات 8 أرجل وتركيب القطع عليها أولًا، ثم إدخال الشريحة بعد فحص التوصيلات.

تركيب دائرة IC 555 خطوة بخطوة

1. الرجل 1: اربطها بسالب مصدر 5 فولت.
2. الرجل 8: اربطها بموجب مصدر 5 فولت.
3. الرجل 4: اربطها بالموجب حتى لا تبقى عائمة فتوقف الدائرة.
4. الرجلان 2 و6: صلهما معًا بسلك قصير.
5. المقاومة R1: ضع 1kΩ بين الموجب والرجل 7.
6. المقاومة R2: ضع نحو 425Ω بين الرجل 7 ونقطة الرجلين 2 و6.
7. مكثف التوقيت C1: ضع 10nF برمز 103 بين نقطة 2/6 والسالب.
8. مكثف التثبيت C2: ضع 100nF برمز 104 بين الرجل 5 والسالب.
9. الرجل 3: هي خرج التردد الذي سيُربط بالملف وبالإشارة المتجهة إلى الراديو وفق التجربة.

قبل تشغيل الدائرة استخدم خاصية الاستمرارية في الأفوميتر للتأكد من عدم وجود قصر بين الموجب والسالب. افحص أيضًا أن الرجلين 1 و8 لم تنعكسا، لأن قلب التغذية قد يتلف الشريحة.

التردد المتوقع من القيم المستخدمة

يعتمد التردد النظري على المعادلة:

f ≈ 1.44 ÷ ((R1 + 2R2) × C)

عند R1 = 1000Ω وR2 = 425Ω وC = 10nF تكون النتيجة النظرية نحو 77.8kHz. الاختلاف البسيط في قيم القطع قد يجعل القراءة أعلى أو أقل. وإذا لم يتوفر جهاز قياس تردد، يمكن استخدام راديو AM لتحديد منطقة الاستقبال عمليًا، لكن الراديو لا يعطي قياسًا رقميًا دقيقًا للتردد.

صناعة ملف البحث المستخدم في التجربة

استُخدم في التجربة الأصلية ملف دائري قطره نحو 30 سم وعدد لفاته 7. ثبّت اللفات بجانب بعضها، ولا تتركها تتحرك أثناء الاختبار. حركة اللفات أو سلك التوصيل قد تغيّر الاقتران وتنتج صوتًا يشبه استجابة المعدن.

• اصنع قالبًا دائريًا قطره 30 سم.
• لف السلك 7 لفات متساوية ومتقاربة.
• ثبّت اللفات بشريط مناسب دون ضغط يؤدي إلى قطع السلك.
• أبق طرفي الملف قصيرين قدر الإمكان وثبتهما جيدًا.
• افحص استمرارية الملف بالأفوميتر قبل ربطه بالدائرة.

ربط الدائرة بالراديو

في التجربة المنشورة جرى إخراج سلك من نقطة هوائي الراديو وسلك آخر من سالب البطارية، ثم ربط سلك الهوائي بإشارة الرجل 3 المرتبطة بالملف، وربط سالب الراديو بسالب دائرة 555. بعد ذلك شُغّل الراديو على موجة AM وجرى تحريك مؤشر التوليف حتى ظهرت نغمة مناسبة للاختبار.

1. استخدم راديو يعمل على AM وتأكد أولًا من أنه يستقبل المحطات.
2. ابدأ بالاقتران القريب دون تعديل الراديو إن أمكن: ضع الدائرة والملف قرب هوائيه وابحث عن النغمة.
3. إذا استخدمت التوصيل السلكي المنشور، افصل التغذية قبل لمس هوائي الراديو أو أسلاكه.
4. اربط أرضي الراديو بأرضي الدائرة فقط عندما تكون فولتية ونوع التغذية مناسبين.
5. شغّل دائرة 555 ثم حرّك توليف AM ببطء حتى تسمع إشارة مستقرة.
6. قرّب معدنًا معلومًا من الملف وكرر الحركة من المسافة نفسها.

تنبيه: لا توصل الدائرة براديو يعمل مباشرة على كهرباء المنزل. استخدم راديو بطاريات منخفض الفولتية، وافصل البطاريات قبل تعديل الأسلاك. لا ترفع تغذية الدائرة إلى 12 فولت اعتمادًا على هذه القيم؛ النسخة المنشورة تعمل على 5 فولت.

ما الذي نتوقع سماعه عند تقريب المعدن؟

بحسب التجربة الأصلية، يُضبط الراديو حتى تظهر نغمة أو حالة استقبال واضحة، ثم يُقرب المعدن من الملف وتُلاحظ الاستجابة الصوتية. لا نعد بعمق ثابت؛ فالنتيجة تتغير حسب حجم الهدف والمسافة، وصناعة الملف، وثبات الدائرة، وقوة الاقتران بالراديو، والتشويش المحيط.

علميًا، تردد 555 في هذا التوصيل تحدده R1 وR2 وC، بينما الملف متصل بالخرج. لذلك قد تكون الاستجابة التي يسمعها الراديو ناتجة عن تغير الحمل أو شدة الإشارة أو الاقتران، وليس بالضرورة تغيرًا كبيرًا في تردد 555 نفسه. للتأكد، قس تردد الرجل 3 قبل تقريب المعدن وبعده، ثم قارن النتيجة بالصوت.

الأعطال الشائعة

لا توجد إشارة من الرجل 3

افحص 5 فولت بين الرجلين 8 و1، وتأكد من ربط الرجل 4 بالموجب، ومن توصيل 2 مع 6، ومن عدم عكس الشريحة. راجع أيضًا رمزي 103 و104.

الراديو لا يسمع أي نغمة

تأكد أن الراديو يحتوي موجة AM، وغيّر التوليف ببطء، وقرّب الدائرة من الهوائي. افحص خرج الرجل 3 إن توفر مقياس تردد أو راسم إشارة.

التردد بعيد عن 77 كيلوهيرتز

قس قيم المقاومات بالأفوميتر وتأكد أن مكثف التوقيت 10nF ورمزه 103. استخدام 100nF برمز 104 يخفض التردد بنحو عشرة أضعاف.

الصوت يتغير عند تحريك السلك فقط

ثبّت الملف والأسلاك، وقصّر التوصيلات، وافحص نقاط اللحام. لا تعتبر حركة السلك كشفًا للمعدن؛ أعد الاختبار والملف ثابت.

تسخن الشريحة

افصل التغذية فورًا. افحص اتجاه الشريحة، ووجود قصر، ومقاومة الملف والحمل على الرجل 3. لا تستمر في التشغيل عند السخونة.

الفرق بين هذا الموضوع وموضوع تحويل الراديو التفصيلي

هذا المقال يركز على تركيب قطع كاشف المعادن IC 555 والقيم المصححة والفحص والتشغيل. أما موضوع تركيب دائرة IC 555 لتحويل الراديو إلى كاشف معادن فيبقى مخصصًا لصور التوصيل الحقيقية وربط هوائي الراديو قطعةً قطعة. ولشرح وظائف الأرجل والمعادلة ودور 555 علميًا، راجع استخدام IC 555 في الكشف عن المعادن.

الخلاصة

تعتمد هذه التجربة على IC 555 يعمل بجهد 5 فولت ويولد ترددًا نظريًا قريبًا من 77 كيلوهيرتز، مع ملف دائري قطره 30 سم وعدد لفاته 7 وراديو AM لاستقبال الإشارة. نجاح التجربة يحتاج إلى القيم الصحيحة، وتثبيت الملف، وفحص التردد، وضبط الراديو بعيدًا عن التشويش. النتائج تعليمية وتجريبية وقد تختلف من تركيب إلى آخر، ولا تمثل ضمانًا لعمق أو تمييز نوع معدن.