一种车载静电监控及消除系统的制作方法

本发明涉及静电监测领域，具体涉及一种车载静电监控及消除系统。

背景技术：

静电是人们非常熟悉的一种自然现象，静电是引起油气火灾、军用电子元件失效等重大事故的关键因素之一。静电放电esd(electro-staticdischarge)却又成为电子产品和精密设备和人员安全的一种危害，造成电子产品和设备的功能紊乱甚至部件损坏。现代半导体器件的规模越来越大，工作电压越来越低，导致了半导体器件对外界电磁骚扰敏感程度也大大提高。esd对于电路引起的干扰、对元器件、cmos电路及接口电路造成的破坏等问题越来越引起人们的重视。

静电监测在航天发射、石油石化、工业生产、气象、集成电路等多个领域具有重要意义。传统静电防护措施只能消除静电或避免静电产生，无法对防护效果进行评估。目前已有的几种非接触式静电仪都包含裸露可动结构，容易因机械碰撞、摩擦起电造成放电危险，难以在静电高危区域使用。

军用特种车辆是一种特殊的车辆，供电方式有市电、外接油机供电、车载油机供电、硅整流发电机供电、蓄电池供电五种供电方式，其供电系统较一般供电系统复杂而特殊。加上车内复杂精密的系统设备和车内流动人员，车内极易产生静电。很多时候在车辆运行过程中，同时指挥作业操作，在这个时候车辆接地效果极差，很容易形成电荷的累计，损坏车内精密设备、影响正常通讯甚至对车内人员造成伤害，从而带来极大的损失。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种车载静电监控及消除系统。

为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：

一种车载静电消除系统，包括车体，所述车体的底部设有静电消除机构，所述静电消除机构包括在车体行驶状态下与地面接触进行放电的第一接地结构、用于加快第一接地结构放电的第二接地结构，以及在车体停止状态下与地面接触进行放电的第三接地结构。

优选的，所述第一接地结构包括设置在车体底部竖直方向上的一对安装座，所述安装座上均设有齿轮，靠近车体顶部侧的齿轮上啮合有链条，所述链条的一端向下延伸并连接有竖向的拉簧，所述拉簧的下端固定连接在车体的底壁上；所述链条的另一端向下延伸并与靠近车体底部侧的齿轮相啮合，且在链条的另一端上连接有导电胶板；所述安装座上还设有用于驱动齿轮转动的减速电机，齿轮的转动进而使导电胶板伸出车体外与地面接触放电或收入车体内与地面分离。

优选的，两块所述安装座位于导电胶板一侧均设有压紧轴，所述链条位于压紧轴与齿轮之间且压紧轴将链条压紧在齿轮上。

优选的，所述第二接地组件包括设置在车体底部的水箱，所述水箱上设有控制排水的电磁水阀。

优选的，所述第三接地组件包括设置在车体内且能进行旋转的安装架，所述车体内设有驱动安装架进行旋转的第一推杆，所述安装架上设有钻机装置，并在安装架上设有用于控制钻机装置在安装架上移动的第二推杆。

一种车载静电监控系统，包括多个信号采集单元：用于检测被测物所带电荷产生的电场；

信号处理单元，用于接收多个信号采集单元检测出的电场值，并为信号采集单元提供激励信号。

优选的，每个所述信号采集单元包括传感器芯片、i/v转换器和放大器，所述信号处理单元包括处理器、ad转换器和dds信号发生器；

优选的，所述传感器芯片的输出端与i/v转换器的输入端相连，所述i/v转换器的输出端与放大器的输入端相连，所述放大器的输出端与ad转换器的输入端相连，所述ad转换器的输出端与处理器相连；所述dds信号发生器的输入端与处理器相连，所述dds信号发生器的输出端分别与每个信号采集单元的传感器芯片的输入端相连。

优选的，还包括电源电路，所述电源电路为信号采集单元和信号处理单元提供工作电源。

优选的，还包括接口电路、温度检测电路、声光报警电路、显示器和控制按键，所述温度检测电路和声光报警电路均与处理器相连，所述显示器和控制按键通过接口电路与处理器相连。

本发明的有益效果集中体现在：本发明的静电消除系统能快速将车内的电荷释放，保证车体内部精密设备的安全运行，同时还能防止操作人员因电荷量过大出现触电状况而干扰车辆的驾驶操作。其次电监控系统采用非接触式监测，无电荷转移风险，该系统具有更高的可靠性和寿命；并且还系统还具有功耗低、成本低、性能稳定、易集成化、易于批量化制备等突出优点。

附图说明

图1是本发明车体结构示意图；

图2是本发明静电消除系统整体结构正视图；

图3是本发明静电消除系统俯视局部图；

图4是本发明静电消除系统侧视局部图；

图5是本发明静电监控系统电路框图；

附图标记：1、车体；2、安装座；3、齿轮；4、链条；5、拉簧；6、导电胶板；7、减速电机；9、水箱；10、安装架；11、第一推杆；12、钻机装置；13、第二推杆；14、压紧轴；15、挡板。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1-4所示，一种车载静电消除系统，包括车体1，所述车体1的底部设有静电消除机构，所述静电消除机构包括在车体1行驶状态下与地面接触进行放电的第一接地结构、用于加快第一接地结构放电的第二接地结构，以及在车体1停止状态下与地面接触进行放电的第三接地结构，在本实施例中，为了保护静电消除机构，车体1的底部设置两个开口，两个开口上分别设置一块封板，两块封板上分别设置有驱动其在开口上滑动的第三推杆和第四推杆，该结构为本领域常用结构，未在附图中画出。

具体的，所述第一接地结构包括设置在车体1底部竖直方向上的一对安装座2，所述安装座2上均设有齿轮3，靠近车体1顶部侧的齿轮3上啮合有链条4，所述链条4的一端向下延伸并连接有竖向的拉簧5，所述拉簧5的下端固定连接在车体1的底壁上，拉簧5起到拉紧链条4的作用，避免链条4与齿轮3之间出现脱齿；所述链条4的另一端向下延伸并与靠近车体1底部侧的齿轮3相啮合，且在链条4的另一端上连接有导电胶板6；所述安装座2上还设有用于驱动齿轮3转动的减速电机7，齿轮3的转动进而使导电胶板6伸出车体1外与地面接触放电或收入车体1内与地面分离，在图中，由于链条4左侧与下部的齿轮3相啮合，因此链条4的右侧不能与该齿轮3相啮合，可以在该齿轮3的右侧设置一块挡板15，挡板15固定在安装座2上，右侧的链条4与挡板15相接触，避免右侧链条4与该齿轮3相啮合；在本实施例中电机的转动驱动齿轮3转动，齿轮3可带动导电胶板6从车体1底部的其中一个开口处伸出至地面接触，释放车体1的静电。

进一步的，为了使左侧链条4与齿轮3紧密啮合，因此在两块所述安装座2位于导电胶板6一侧均设有压紧轴14，所述链条4位于压紧轴14与齿轮3之间且压紧轴14将链条4压紧在齿轮3上，压紧轴14既能起到压紧限制链条4，避免运动幅度过大，同时还具有导向的作用。

具体的，所述第二接地组件包括设置在车体1底部的水箱9，而第一接地组件的安装座2优选固定在水箱9的侧壁上，所述水箱9上设有控制排水的电磁水阀，通过控制电磁水阀的导通，使水箱9内的水排出，通过导电胶板6喷淋在地面上，能进一步增加导电胶板6的静电电荷的释放量。

具体的，所述第三接地组件包括设置在车体1内且能进行旋转的安装架10，安装架10呈u形结构，在本实施例中安装架10优选通过轴承安装水箱9的另一侧壁上，也就是说安装架10可在水箱9侧壁上进行旋转，所述车体1内设有驱动安装架10进行旋转的第一推杆11，第一推杆11铰接在水箱9的侧壁上，第一推杆11的驱动端与安装架10活动相连，在第三接地组件未处于工作状态下时，在第一推杆11的作用下第三接地组件呈倾斜状，在第三接地组件处于工作状态下时，在第一推杆11的作用下使第三接地组件呈竖直状；所述安装架10上设有钻机装置12，钻机装置12具有钻头，钻头可旋转下移，并在安装架10上设有用于控制钻机装置12在安装架10上移动的第二推杆13，第二推杆13驱动端与转接装置固定相连，第二推杆13的远离驱动端的一端固定在安装架10上，钻机装置12可在安装架10上移动，钻头可从车体1底部的另一个开口处伸出车体1外与地面接触释放静电。

如图5所示，一种车载静电监控系统，用于实施监控车体1内部的静电电荷量，当静电电荷量超过设定的阈值后启动静电消除系统释放静电；静电监控系统包括多个信号采集单元：用于检测被测物所带电荷产生的电场；

信号处理单元，用于接收多个信号采集单元检测出的电场值，并为信号采集单元提供激励信号；

每个所述信号采集单元包括传感器芯片、i/v转换器和放大器，所述信号处理单元包括处理器、ad转换器和dds信号发生器，在本实施例中传感器芯片优选采用mems电场传感器，放大器为差分放大器，处理器为stm32系列单片机，mems电场传感器的屏蔽电极接地，在激励电压驱动下，激励电极带动屏蔽电极以频率ω水平振动，周期性遮挡感应电极。感应电极表面的感应电荷量发生周期性改变，产生感应电流，此电流幅值与被测电场幅值成正比，测量此电流值即可达到测量被测电场的目的。因此该传感器无电机等易磨损器件，具有更好的稳定性和更高的可靠性；在本实施例中，在车体1的门口区域、操作台局域、敏感设备区域设置静电监测传感器芯片，实时监测被测环境电量变化情况。

所述传感器芯片的输出端与i/v转换器的输入端相连，所述i/v转换器的输出端与放大器的输入端相连，所述放大器的输出端与ad转换器的输入端相连，所述ad转换器的输出端与处理器相连；所述dds信号发生器的输入端与处理器相连，所述dds信号发生器的输出端分别与每个信号采集单元的传感器芯片的输入端相连。

进一步的，静电监控系统还包括电源电路，所述电源电路为信号采集单元和信号处理单元提供工作电源。

进一步的，静电监控系统还包括接口电路、温度检测电路、声光报警电路、显示器和控制按键，所述温度检测电路和声光报警电路均与处理器相连，温度检测电路采用温度传感器检测车体1内的温度信息，所述显示器和控制按键通过接口电路与处理器相连，接口电路采用rs232串口。

在本实施例中，静电监控系统还继电器k1、继电器k2、继电器k3、继电器k4、继电器k5、继电器k6、继电器k7、继电器k8、继电器k9、继电器k10、继电器k11；继电器k1、继电器k2、继电器k3、继电器k4、继电器k5、继电器k6、继电器k7、继电器k8、继电器k9、继电器k10、继电器k11的控制端均与处理器相连；控制原理如下：

1、当检测到车体1内的静电超标时，处理器发出控制信号，同时声光报警电路进行报警，无论车辆行驶与否，可手动通过控制按键1启动(也可以自动启动)，车载静电消除系统进入第一次除电动作：

1.1、首先，继电器k1接通第三推杆动作，控制车体1底部的其中一块封板打开；

1.2、当该封板打开后，继电器k1断开，第三推杆停止，同时，继电器k2接通，减速电机7运转，导电胶板6通过其中一个开口下放至与地面接触，到达设定位置后继电器k2断开，减速电机7停止。

2、当第一次除电时间超过30s(可设定)，检测到的电荷量仍然超标，手动通过控制按键2启动(也可以自动启动)，车载静电消除系统进入第一次除电动作：

此时，继电器k3接通，箱电磁水阀打开，水箱9内水通过导电胶板6淋至地面。

3、当第二次除电时间超过1min(可设定)，还不能使车身静电达标时，发出红灯报警信号，提醒停车除电，当车辆停稳后，手动通过控制按键3启动(也可以自动启动)，车载静电消除系统进入第三次除电动作：

3.1、首先，继电器k3断开，水箱9电磁水阀关闭，水箱9淋水动作终止；

3.2、然后，继电器k4接通，第四推杆动作，控制车体1底部的另一块封板打开；

3.3、当另一块封板打开后，继电器k4断开，第四推杆停止；同时，继电器k5接通，第一推杆11动作，它控制钻机装置12从倾斜的收纳位置旋转至竖向的工作位置；

3.4、当钻机位置旋转到工作位置后，第一推杆11停止；同时继电器k6接通，第二推杆13动作，第二推杆13推动钻机装置12从工作位置的上限位置向地面移动；

3.5、当钻机装置12下移离地面月50mm(可设定)的设定位置后，继电器k7接通，钻机钻头旋转；同时，继电器k3接通，水箱9电磁水阀打开，往钻头上淋水；此时，第二推杆13仍持续推动钻机装置12下移直至钻头钻入地面到工作位置的下极限位置；

3.6、当钻头钻入地面到工作位置的下极限位置时，继电器k6断开，第二推杆13停止；同时，继电器k7断开，钻头停止旋转；

3.7、继电器k6、k7断开后5秒钟(可设定)，继电器k8接通，静电通过钻机装置12往地面放电；

3.8、当检测到车身静电达标后，发出讯号，静电超标报警灯灭，提示除电结束，车载静电消除系统进入自动(或手动)收纳程序：

首先，继电器k3断开，水箱9电磁水阀关闭，水箱9淋水动作终止；

然后，继电器k9接通，减速电机7运转，将导电胶板6上卷至收纳位置；到极限位置后，继电器k2断开，减速电机7停止；

当继电器k2断开的同时，继电器k10接通，第三推杆反向动作，关闭车体1底部上的一块封板；

当继电器k9接通的同时，继电器k11也接通，第二推杆13反向动作，它拉动钻机装置12从工作位置的下极限位置向上移动；

当钻机装置12向上移动到工作位置的上极限位置时，第一推杆11反向动作，它拉动钻机装置12旋转；

当钻机装置12旋转到收纳位置的极限位置时，第四推杆反向动作，关闭车身底盘上的另一块封板。

4、当车载静电消除系统收纳程序结束后，发出讯号，允许开车灯亮，车子可以正常行驶。

需要说明的是，对于前述的各个方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某一些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和单元并不一定是本申请所必须的。