静电泄放检测电路及系统的制作方法

本实用新型涉及一种检测电路及系统，尤其涉及一种静电泄放检测电路及系统。

背景技术：

静电是通过摩擦引起电荷的重新分布而形成的，也有由于电荷的相互吸引引起电荷的重新分布形成。

在生产过程中，当物体的静电积聚到一定程度，或其电位高于周围介质的击穿场强时，就会发生静电放电现象，这种静电放电现象是电场能量引起带电体周围空间的气体发生电离而产生的能量释放过程，即静电能量转变为热能、光能和声能的过程。

根据静电放电的发光形态，静电放电可以分为电晕放电、刷形放电、火花放电以及沿带电体表面发光的表面放电，火花放电多发生在金属物体之间。放电时电极间的空气被击穿，形成了很集中的放电通道，此种放电能量释放快且集中，因此其引燃的危险性最大。

静电放电可导致生产故障，例如，可使半导体元件遭受破坏，并使使用这些元件的电子装置等发生误动作并出现故障；静电噪声可引起信息误差；可引起火灾和爆炸；以及对人体产生静电电击，会产生麻木刺痛，甚至剧痛，引起身体和心理的不适。

因此，产线上的作业人员作业时，要通过一系列静电安全防护措施进行防护，这些措施包括但不仅限于穿防静电服装、防静电鞋、带防静电手腕带等措施，但这些措施对于静电防护的实际效果到底如何，都需要各种评测手段去进行检测、评测。

例如，对于防静电服装，一般是人为测试其表面电阻和摩擦电压，如低于一定限制，则认为其是静电防护安全的，但这个评测方式是有问题的：

诚如众所周知，两个物质摩擦电压和电量的高低与人员动作幅度以及两个相互摩擦物质之间的静电序列顺序有关系，并且测评结果也仅能表明测评时防静电服装的状态，所以单纯实验室评测方法无法真实反映防静电服装在实际应用环境中的实际静电防护情况，一旦实验室测评的结果与实际应用场景的情况差异较大，单独采用防静电服装进行静电防护就可能造成事故，存在一定隐患。

另外，由于产线上的工作人员成千上万，要对每件防静电服装的静电防护效果进行检测也是耗时耗力的工程，并且由于需要专门的机构和设备来进行检测，无法在工作人员工作的同时进行在线检测，影响企业的生产。

而当将防静电服装与其他静电防护措施结合时，又无法在线通过量化数据来反应静电泄放状态。

最后，由于不同的产线、不同的工位对于静电防护的要求可能存在差异，因此需要不同的管控要求，而现有的静电防护系统无法达到这一要求。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提供一种静电泄放检测电路及系统。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：

静电泄放检测电路，包括人体静电引流回路、人体静电泄放回路，所述人体静电引流回路、人体静电泄放回路均连接电容器的第一端，所述电容器的第一端还连接有集聚电压检测回路且其第二端接地。

优选的，所述的静电泄放检测电路，其中：所述人体静电引流回路包括防静电服装上设置的用于将静电引导至所述电容器处的导电带。

优选的，所述的静电泄放检测电路，其中：所述人体静电泄放回路是手腕带静电泄放系统和/或脚腕带静电泄放系统。

优选的，所述的静电泄放检测电路，其中：所述电容器的第一端还连接有导电体，所述导电体与防静电服上的电致变色材料电连接。

优选的，所述的静电泄放检测电路，其中：所述集聚电压检测回路包括输入端连接所述电容器第一端的隔离电压生成电路，所述隔离电压生成电路的输出端连接信号调理放大电路的输出端，所述信号调理放大电路的输出端连接滤波电路的输入端，所述滤波电路的输出端链接信号二次放大电路的输入端，所述信号二次放大电路的输出端连接调制电路的输入端，所述调制电路的输出端产生调制信号。

优选的，所述的静电泄放检测电路，其中：所述隔离电压生成电路包括连接双电源的第一比较器，所述第一比较器的正向输入端接地，所述第一比较器的反向输入端通过第一电阻连接所述电容器的第一端，且通过第二电阻连接所述第一比较器的输出端，所述第一比较器的输出端通过第三电阻接所述信号调理放大电路中连接双电源的第二比较器的正向输入端，所述第二比较器的正向输入端与所述第三电阻均通过第五电阻接地，所述第二比较器的反向输入端通过第四电阻接地，且通过第六电阻接所述第二比较器的输出端，所述第二比较器的输出端连接第七电阻的一端，所述第七电阻的另一端通过第八电阻接所述滤波电路中的第三比较器的正向输入端以及通过第六电容连接所述第三比较器的反向输入端，所述第三比较器的反向输入端连接所述第三比较器的输出端，所述第三比较器的输出端通过第九电阻连接所述信号二次放大电路的输入端。

优选的，所述的静电泄放检测电路，其中：所述信号二次放大电路包括第四比较器，所述第四比较器的正向输入端通过所述第九电阻连接所述第三比较器的输出端，所述第四比较器的反向输入端通过第十电阻接地，且连接滑动变阻器的一端及滑动触点，所述滑动变阻器的另一端接多点触碰开关，所述多点触碰开关的第一触点通过第十一电阻接所述第四比较器的输出端，所述多点触碰开关的第二触点通过第十二电阻接所述第四比较器的输出端，所述第四比较器的输出端连接所述调制电路。

优选的，所述的静电泄放检测电路，其中：所述调制电路包括第五比较器，所述第五比较器的正向输出端通过第十四电阻连接基准电压端且通过第十三电阻连接所述信号二次放大电路的输出端，所述第五比较器的反向输出端通过第十五电阻接地以及通过第十六电阻接所述第五比较器的输出端，所述第五比较器通过二极管接地并输出调制信号。

静电泄放检测系统，包括至少一个上述静电泄放检测电路，所述静电泄放检测电路通过模数转换器连接智能控制单元，所述智能控制单元与后台控制系统连接通信。

优选的，所述的静电泄放检测系统，其中：所述后台控制系统中设置有用于控制不同工位的报警门限电压值的组态软件，所述后台控制系统连接并控制各工位处设置的声光报警装置。

本实用新型技术方案的优点主要体现在：

本实用新型设计精巧，结构简单，在保证正常静电泄放的前提下，通过设置电容器作为残留电荷采样电容，利用泄放电路泄放正常时，电容器不聚电而泄放电路泄放异常时，电容器集聚静电电压上升的特性，通过实时检测电路检测得到能够反应静电泄放状态的量化信号，从而为静电泄放系统的静电泄放状态评价提供了有效的数据支持。

将防静电服装与其他静电泄放系统结合，实现了多种防护效果，并且在防静电服装上设置用于反应泄放状态的电致变色材料，更加直挂，便于发现静电泄放异常情况，从而消除隐患。

本实用新型的系统能够同时实现多个工位处各人员静电防护系统的泄放效果的实时在线监测，能够更佳准确的反应整个静电防护系统的有效性和实时性，并且，可以根据不同的工位要求设置报警门限电压值，适用范围更广，灵活性更佳。

本实用新型的系统能够实时保存各工位处的静电防护系统的实时量化数据，为后期的技术改进优化提供可靠的信息保障。

附图说明

图1 是本实用新型的静电泄放检测电路的结构示意图

图2是本实用新型的集聚电压检测回路的电路图。

图3是本实用新型的静电泄放检测系统的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型的目的、优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释。这些实施例仅是应用本实用新型技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本实用新型要求保护的范围之内。

本实用新型揭示了静电泄放检测电路，如附图1所示，其包括人体静电引流回路1、人体静电泄放回路2，所述人体静电引流回路1的输出端、人体静电泄放回路2的输入端均连接电容器C1的第一端，所述电容器C1的第一端还连接有集聚电压检测回路3的输入端且其第二端接地。

其中，所述人体静电引流回路1包括防静电服装上设置的用于将静电引导至所述电容器C1处的导电带，所述导电带在防静电服装上的布设形式可以根据实际需要进行设置；并且，所述人体静电泄放回路2是手腕带静电泄放系统和/或脚腕带静电泄放系统，优选为手腕带静电泄放系统，因此所述导电带至少延伸到佩戴有防静电腕带的手臂处。

具体连接时，在所述防静电服装上设置有一个导体单元（比如在衣服上反向做一个压扣），所述导体单元位于人的手腕处，其与所述导电带连接以及通过导线连接安装在PCB板卡上的所述电容器C1，所述导体单元与人体手腕接触，同时所述手腕带静电泄放系统中的手腕带也在人体手腕上，因此所述导电带、手腕带及电容器C1通过人体手腕皮肤形成共同连接。

同时，所述集聚电压检测回路3包括输入端连接所述电容器C1第一端的隔离电压生成电路31，所述隔离电压生成电路31的输出端连接信号调理放大电路32的输出端，所述信号调理放大电路32的输出端连接滤波电路33的输入端，所述滤波电路33的输出端链接信号二次放大电路34的输入端，所述信号二次放大电路34的输出端连接调制电路35的输入端，所述调制电路35的输出端产生调制信号。

具体来说，如附图2所示，所述隔离电压生成电路31包括连接双电源的第一比较器U6，所述第一比较器U6的正电源端接正电源并通过第一电容C16接地及所述第一比较器U6的正向输入端，所述第一比较器U6的负电源端接负电源且通过第二电容C22接地，所述第一比较器U6的正向输入端接地，所述第一比较器U6的反向输入端通过第一电阻R18连接电路接入点INPUT,所述电路接入点INPUT接所述电容器C1的第一端，所述第一比较器U6的反向输入端还通过第二电阻R23连接所述第一比较器U6的输出端，所述第一比较器U6的输出端通过第三电阻R1接所述信号调理放大电路32的输入端。

所述信号调理放大电路32包括第二比较器U7A，所述第二比较器U7A的正电源端接正电源并通过第三电容C17接地，所述第二比较器U7A的负电源端接负电源并通过第四电容C18接地，所述第二比较器U7A的正向输入端通过所述第三电阻R1连接所述第一比较器U6的输出端，所述第二比较器U7A的正向输入端与所述电阻R1均通过第五电阻R41接地，所述第二比较器U7A的反向输入端通过第四电阻R42接地，且通过位于所述第二比较器U7A的反向输入端和第四电阻R42之间的第六电阻R43接所述第二比较器U7A的输出端，所述第二比较器U7A的输出端连接第七电阻R19的一端，所述第七电阻R19的另一端通过第八电阻R20接所述滤波电路33中的第三比较器U7B的正向输入端以及通过第六电容C20连接所述第三比较器U7B的反向输入端，所述第三比较器U7B的反向输入端连接所述第三比较器U7B的输出端，所述第三比较器U7B的输出端连接所述信号二次放大电路34的输入端。

所述信号二次放大电路34包括第四比较器U7C，所述第四比较器U7C的正向输入端通过所述第九电阻R24连接所述第三比较器U7B的输出端，所述第四比较器U7C的反向输入端通过第十电阻R30接地，且连接滑动变阻器RP2的一端及滑动触点，所述滑动变阻器RP2的另一端接多点触碰开关S1，所述多点触碰开关S1的第一触点通过第十一电阻R31接所述第四比较器U7C的输出端，所述多点触碰开关S1的第二触点通过第十二电阻R33接所述第四比较器U7C的输出端，所述第四比较器U7C的输出端连接所述调制电路35。

所述调制电路35包括第五比较器U7D，所述第五比较器U7D的正向输出端通过第十四电阻R26连接基准电压端VRE且通过第十三电阻R25连接所述信号二次放大电路34的输出端，所述第五比较器U7D的反向输出端通过第十五电阻R27接地以及通过第十六电阻R28接所述第五比较器U7D的输出端，所述第五比较器U7D通过二极管D2接地并输出调制信号。

本实用新型的静电泄放检测电路工作时，其原理如下：

当所述人体静电泄放回路2正常接地泄放时，人体与衣物摩擦所产生的静电以及衣物与衣物摩擦所产生的静电经所述导电带导引到所述电容器C1处并经所述人体静电泄放回路2接地泄放，此时所述电容器C1被短接，不会集聚静电，因此所述集聚电压检测回路3检测得到的电压值较低；

由于所述电容器C1和人体静电泄放回路2是并接的，当所述人体静电泄放回路2接地泄放失效后，产生的静电无法得到释放，因此所述电容器C1集聚静电，所述集聚电压检测回路3检测得到的电压值较高。

在检测过程中，所述电容器C1作为采样电容存在，其将静电荷转化为电压信号，所述电压信号经所述隔离电压生成电路31转化为隔离电压，接着经所述信号调理放大电路32进行初次调理放大后，输入至所述滤波电路33进行滤波，去除掉相应的干扰信号后，再输入值所述信号二次放大电路34进行放大，最后进入所述调制电路35，与所述VRE做调制，产生调制信号。

进一步，为了能够更加直观的了解人体静电泄放回路2的静电泄放状态是否正常，所述电容器C1的第一端还连接有导电体（图中未示出），所述导电体与防静电服上的电致变色材料电（图中未示出）连接，由于产线作业人员的主要工作内容主要是手工操作，因此所述电致变色材料优选设置在防静电防护服的衣袖位置，能够便于发现。

当所述人体静电泄放回路2的接地泄放发生故障时，所述电容器C1集聚的静电电压逐步上升并达到电致变色材料的变色临界值时，所述电致变色材料出现变色，此时工作人员即可知晓自身工位处的人体静电泄放回路2出现故障，从而能够及时的规避潜在风险。

本实用新型更进一步揭示了一种静电泄放检测系统，如附图3所示，包括至少一个静电泄放检测电路，所述静电泄放检测电路的数量可以根据产线的实际工位数进行设置，附图中以3个为例，每个所述静电泄放检测电路均通过模数转换器4连接智能控制单元5，具体的，每个所述静电泄放检测电路中的第五放大器U7D的输出端连接所述模数转换器4，所述第五放大器U7D产生的调制信号输入到所述模数转换器4中转换后送入所述智能控制单元5中，所述智能控制单元5与后台控制系统6连接通信，它们的通信方式可以是无线网络通信，也可以是有线网络通信，优选它们采用无线自组网方式连接通信，所述智能控制单元5完成各静电泄放检测电路的信号的采集并上传至所述后台控制系统6，所述后台控制系统6存储相关记录，为后续的数据分析创造了条件。

当然在其他实施例中，每个模数转换器4可以分别连接一个智能控制单元5，多个智能控制单元5分别与所述后台控制系统连接通信；也可以多个静电泄放检测电路共同连接一个模数转换器4，具体的设置方式可以根据实际的应用条件进行设定。

并且，所述后台控制系统6中设置有用于控制不同工位的报警门限电压值的组态软件，后台管理人员可以通过所述后台控制系统6中的组态软件，根据不同产线、不同工位处的静电防护要求，设置报警门限电压值，当所述集聚电压检测回路3检测得到某一工位处的集聚电压值超过设置的报警门限电压时，所述后台控制系统6控制与其连接并位于各工位处设置的声光报警装置7发出警报，从而便于该工位处的工作人员及时进行检查。

本实用新型尚有多种实施方式，凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。