一種人體靜電電位檢測裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術(shù)公開了一種人體靜電電位檢測裝置，包括兩個靜電電位傳感器，每個靜電電位傳感器都連接有信號調(diào)理電路，分別與A/D轉(zhuǎn)換電路連接后連接到微控制器上，微控制器還連接有語音控制板、數(shù)碼顯示板、光電開關(guān)、報警閾值設置電路、設備驅(qū)動電路，語音控制板上連接有喇叭。本實用新型專利技術(shù)采用了微弱信號處理與嵌入式單片機控制技術(shù)，具有檢測精度高、靈敏度高、功能齊備、準確可靠、便于自動測控等優(yōu)點。可用于易燃、易爆場所的入口，作為門禁監(jiān)控系統(tǒng)，以確保人體靜電不超過允許值，著裝符合靜電安全要求。（*該技術(shù)在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及一種靜電檢測裝置，更具體的是涉及一種通道式人體靜電電位檢測裝置。
技術(shù)介紹
在易燃易爆材料加工生產(chǎn)過程中以及含易燃易爆粉塵或氣體的環(huán)境中，由于靜電火花會引起材料點火、爆炸，從而引發(fā)嚴重的安全事故。另外，在精密電子元件加工、裝配時由于人體靜電釋放可能導致電子元器件損壞，造成產(chǎn)品質(zhì)量問題。因此這些場所必須采取積極措施加以控制或消除靜電。人體由于自身的動作及與其它物體的接觸一分離、摩擦或感應等因素，可以帶上幾千伏甚至上萬伏的靜電，特別是穿戴服裝材質(zhì)為化纖、皮毛等材料時，特別容易造成靜電的產(chǎn)生和積累，當帶靜電人體與工件接觸時由于靜電快速釋放而產(chǎn)生靜電火花，從而引起易燃易爆物品燃燒、爆炸，造成嚴重的安全事故。隨著以人為本的安全生產(chǎn)理念深入人心，人體靜電的監(jiān)測和消除受到越來越廣泛的重視，需要一種能夠監(jiān)測人體帶靜電情況的設備，確保進入危險場所的人員靜電不超過允許值，使其著裝符合靜電安全要求。本技術(shù)所述通道式人體靜電電位檢測裝置正是針對進入上述靜電敏感區(qū)域的操作人員本身所帶靜電情況進行的監(jiān)測，通過人體帶靜電電位檢測、顯示、報警等措施，阻止自身所帶靜電超標的人員進入對靜電敏感的生產(chǎn)區(qū)域。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的之一在于提供一種通道式人體靜電檢測裝置。本技術(shù)是這樣實現(xiàn)的一種人體靜電電位檢測裝置，包括兩個靜電電位傳感器，每個靜電電位傳感器都連接有信號調(diào)理電路，兩路信號調(diào)理電路與A/D轉(zhuǎn)換電路連接后連接到微控制器上，微控制器還連接有語音控制板、數(shù)碼顯示板、光電開關(guān)、報警閾值設置電路、其它設備驅(qū)動電路，語音控制板上連接有喇叭。更進一步的方案是所述的其它設備驅(qū)動電路的其它設備為加濕器、離子風機。更進一步的方案是所述的兩個靜電電位傳感器安裝后高度相同，距離可達800mm 1400mmo更進一步的方案是所述的信號調(diào)理電路包括依次順序相連的如下電路；一個由電容Cl和高絕緣繼電器Kl組成的電路；一個由固定阻值電阻R1、固定阻值電阻R2和超高輸入阻抗運放Ul構(gòu)成的電壓跟隨器電路，即第一級放大電路；一個由可調(diào)電阻R3、固定阻值電阻R5、固定阻值電阻R6、高穩(wěn)定性運放U2構(gòu)成的第二級反相放大器電路；一個由固定阻值電阻R7、固定阻值電阻R8、固定阻值電阻R9、高穩(wěn)定性運放U3構(gòu)成的第三級反相放大器電路；一個用于調(diào)節(jié)信號電平升降的可調(diào)電阻R4，它與可調(diào)電阻R3并聯(lián)后，接入運放U2的反向輸入端。更進一步的方案是所述的電容Cl是高絕緣靜電測量電容。本技術(shù)處于工作狀態(tài)后，當人員進入檢測通道時，光電開關(guān)起動靜電檢測程序，將靜電電位傳感器的信號經(jīng)信號調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)為數(shù)字量，該數(shù)字量再與設定的閾值比較，若大于設定閾值，數(shù)碼顯示板閃動報警顯示、同時起動喇叭語音報警和其它靜電消除設備，如加濕器、離子風機等。若小于設定閾值，數(shù)碼顯示板僅顯示當前靜電測量值。本技術(shù)采用了微弱信號處理與嵌入式單片機控制技術(shù)，具有檢測精度高、靈敏度高、功能齊備、準確可靠、便于自動測控等優(yōu)點。可用于易燃、易爆場所的入口，作為門禁監(jiān)控系統(tǒng)，以確保人體靜電不超過允許值，著裝符合靜電安全要求。附圖說明圖I為本技術(shù)靜電電位傳感器安裝示意圖；圖2為圖I的俯視圖；圖3為本技術(shù)電路功能框圖；圖4為靜電信號調(diào)理電路示意圖。具體實施方式以下結(jié)合附圖對本技術(shù)做進一步的說明。如附圖3所示，一種人體靜電電位檢測裝置，包括兩個靜電電位傳感器，每個靜電電位傳感器都連接有信號調(diào)理電路，兩路信號調(diào)理電路與A/D轉(zhuǎn)換電路連接后連接到微控制器上，微控制器還連接有語音控制板、數(shù)碼顯示板、光電開關(guān)、報警閾值設置電路、其它設備如加濕器、離子風機的驅(qū)動電路，語音控制板上連接有喇叭。其它設備為加濕器、離子風機。由于人體靜電電位較高，最大可達幾萬伏，而且靜電測試既要保證靜電感應的靈敏度，又不能讓放電太快。理論上輸入阻抗越高，靜電感應的靈敏度越高，但過高的輸入阻抗會帶來很大的干擾；減小輸入阻抗又會降低靜電感應的靈敏度，而且放電速度太快。因此，靜電電位傳感器采用高絕緣強度、高可靠性的元器件解決了放大器高輸入阻抗與靜電感應、干擾、漏電之間的矛盾。由于靜電電位傳感器對人體靜電感應的分布電容相當小，其阻抗比較高，所以本裝置在信號放大電路單元中，采用了三級信號放大技術(shù)，第一級選用具有外調(diào)零、低失調(diào)、超高阻抗運算放大器AD549，其輸入阻抗高達10的15次方歐，放大倍數(shù)為10倍，第二級采用高精度運算放大器0P07進行緩沖，其放大倍數(shù)可調(diào)至上百倍，第三級放大電路的作用是使信號反向。微控制器采用STC89C55作為核心處理器件，進行數(shù)據(jù)采集、模/數(shù)轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)處理(包括數(shù)字濾波、取極大值、線性化，報警電位比較等)。驅(qū)動輸出單元主要負責對單片機控制單元的輸出信號進行電流、電位放大，增強它們的驅(qū)動能力，便于和外設直接接口。本技術(shù)在使用時，在危險場所入口處，將靜電電位傳感器I如圖I所示安裝在兩側(cè)，并保持靜電電位傳感器等高且距離為800mm 1400mm，并且在靜電電位傳感器前方安裝有光電開關(guān)，如附圖2所示，光電開關(guān)包括光電發(fā)送端2與光電接收端3。圖2箭頭方向為人員進入的方向。如圖4所示為靜電信號調(diào)理電路示意圖，其中Cl為高絕緣靜電測量電容Ul為超高輸入阻抗運放U2、U3為高穩(wěn)定性運放R1、R2、R5、R6、R7 R9為固定阻值電阻，R3、R4為可調(diào)電阻下面對靜電信號調(diào)理電路進行詳細的介紹(I)關(guān)于電容ClCl為一靜電測量電容，其電容值較小，取O. IuF0當靜電傳感器感應到人體靜電電場后，靜電傳感器上便有少量的電荷轉(zhuǎn)移到Cl上,從而形成一微弱電壓信號,該電壓信號經(jīng)放大，偏移后就可以進行AD轉(zhuǎn)換，進而讀取人體靜電電位值。靜電傳感器上感應的電荷量很少，如Cl用大電容，其兩端的電壓將不會變化多少，從而測量不出人體電位。若Cl過小，測量時或者環(huán)境噪聲都會使Cl上的電壓信號有較大的增加，由于后面的信號放大電路放大倍數(shù)很大，很容易使運算放大器飽和，從而失去測量意義。Cl的電容值最終經(jīng)實驗獲得。(2)關(guān)于高絕緣繼電器Kl高絕緣繼電器Kl是整個信號調(diào)理電路的關(guān)鍵，人體靠近靜電傳感器時，Kl斷開，人體離開后，Kl閉合。實現(xiàn)此功能的方法人體經(jīng)過檢測裝置時，光電開關(guān)輸出低電平，被微處理器檢測至|J，微處理器通過程序控制一小段時間延時后，經(jīng)驅(qū)動電路，斷開K1。從俯視圖(圖3)上可以看出，光電開關(guān)與靜電傳感器有一段距離，此段距離，人體走過需要一小段時間，約O. 3秒，此段時間即為延時時間。當人體靠近傳感器后，需要站立I 2秒，以穩(wěn)定測量結(jié)果，此段時間即為Kl斷開的時間，當讀取測量值后，微處理器控制Kl閉合。實現(xiàn)此功能的原因整個電路的放大倍數(shù)很大，對前端Cl處微弱的電壓信號非常敏感，由于環(huán)境噪聲，使極少量的電荷隨著時間延長在Cl不斷積累，最終使整個測量電路輸出飽和，失去測量意義。不測量時，Kl閉合，Cl上不會有電荷積累；測量時，Kl斷開，Cl上出現(xiàn)的電荷只是人體靜電感應出的電荷，從而避免了上述問題。(3)關(guān)于 R3 與 R4R1、R2、U1構(gòu)成電壓跟隨器，即第一級放大電路，R3、R5、R6、U2構(gòu)成第二級反相放大器，R7、R8、R9、U3構(gòu)成第三級反相放大器。R3用于調(diào)節(jié)信號放大倍數(shù)，R4用于調(diào)節(jié)信號電平的本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種人體靜電電位檢測裝置，包括兩個靜電電位傳感器，其特征在于：每個靜電電位傳感器都連接有信號調(diào)理電路，兩路信號調(diào)理電路與A/D轉(zhuǎn)換電路連接后連接到微控制器上，微控制器還連接有語音控制板、數(shù)碼顯示板、光電開關(guān)、報警閾值設置電路、其它設備驅(qū)動電路，語音控制板上連接有喇叭。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種人體靜電電位檢測裝置，包括兩個靜電電位傳感器，其特征在于每個靜電電位傳感器都連接有信號調(diào)理電路，兩路信號調(diào)理電路與A/D轉(zhuǎn)換電路連接后連接到微控制器上，微控制器還連接有語音控制板、數(shù)碼顯示板、光電開關(guān)、報警閾值設置電路、其它設備驅(qū)動電路，語音控制板上連接有喇叭。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述人體靜電電位檢測裝置，其特征在于所述的其它設備驅(qū)動電路的其它設備為加濕器、離子風機。3.根據(jù)權(quán)利要求I所述人體靜電電位檢測裝置，其特征在于所述的兩個靜電電位傳感器安裝后高度相同，距離可達800mm 1400mm。4.根據(jù)權(quán)利要求I所述人體靜電電位檢測裝置，其特征在于所述的信號調(diào)理電路...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：邵偉，董明，范玉德，劉春鳳，陸藺輝，劉冀川，趙維，王炳舟，鮑延年，
申請(專利權(quán))人：中國工程物理研究院化工材料研究所，
類型：實用新型
國別省市：