CN101002976B - 一种静电高压抑制清除装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种不接地引走静电荷的方法，预防人体静电高压的产生。其特点为无源电路的此装置由静电收集端、电容器、整流、稳压二极管和可控硅等组成。与其接触或相邻感应时，可自动收集高压静电荷、限压不接地自动中和而清除静电。无需高压产生等离子中和静电，而是被动感应创造出自动控制所需要的条件，从而达到清除静电高压，抑制其形成且不危害人体安全使用的目的。

Description

一种静电高压抑制清除装置

本发明涉及一种不接地引走人体高压静电荷、无源即可自动收集、自动限压中和而清除能抑制静电高压形成的装置。

磨擦产生的静电对物体表面积垒到一定程度，会产生火花放电。对人体和各种电子元件产生危害。通常人们防止静电的基本方法是尽快地把产生的静电导入大地。避免越积越多。如油罐车靠一条托地的铁链，飞机轮胎上有搭地线或使用导电橡胶轮胎，在着陆时将静电导入地下。人的手要保持湿润或带接地环和手套绝缘。总之，积存静电荷的物体是导体用接地的方法非常有效。然而在不能够接地时，即失去了清除静电的能力，对电子元件和人体造成危害。而在各绝缘体上的导体，家用电器，家具上的静电没有办法将它们一一接地，更困难的是绝缘体上静电的清除与预防。

原有技术如静电宝，用其接触大件导体或地即可放电，缺点在于接触的物体有高压时呢？人体还要引来静电高压，或是忘记使用时呢受到电击。

另一种消除静电的方法是用电晕消电缺点是需要外加能源形成很高的电压才可。不安全使用范围受到限制。

本发明的目的是要提供一种，不用接地、不自备能源、静电在不接地导体上传导或感应、在绝缘体上人工相邻移动此装置，即可自动收集并限压自动中和清除静电，从而预防静电高压形成又能安全方便使用且不危害人体的目的。

本发明的目的是这样实现的，说明书附图是本发明电路的线路图，参照叙述如下：

激励源静电荷通过导体静电收集端(1)，它们与第一电容器(2)的上端相连接，根据静电感应原理，在第一电容器(2)的下端感应出相等量的反向静电荷，形成感应电压，其上端与桥式整流器(3)输入端(4)相连接，第一电容器(2)下端与桥式整流器(3)另一输入端(5)相连接，正静电荷在其正极输出端(6)输出，传到与之相连接第二电容器(7)上端、单向可控硅(8)阳极A、第一电阻器(9)的一端上，负静电荷在其负极输出端(10)输出，传至与之相连接的第二电容器(7)下端、第二电阻器(11)的一端上，第二电阻器(11)的另一端与单向可控硅(8)的阴极K相连接，此时，单向可控硅(8)已建立起正常工作所需要的电压，为清除第二电容器(7)上的静电荷打下基础。第一电阻器(9)将已降压的正静电荷传到与之相连接的稳压二极管(12)的负极，静电压低时其没被击穿，第二电容器(7)储存静电荷，当储存的静电荷经第一电阻器(9)降压后，或者瞬时脉冲大于稳压二极管(12)的反向击穿电压时，将稳压二极管(12)反向击穿，正静电荷经稳压二极管(12)正极传到与之相连接单向可控硅(8)的栅极G上，又到阴极K输出传至与之相连接第二电阻器(11)一端，经第二电阻器(11)的另一端到达相连接第二电容器(7)的下端形成回路，从而使单向可控硅(8)阳极A与阴极K导通，正向电阻只有几十欧姆，由于单向可控硅(8)特性所决定的：当其阳极A与阴极K导通后，即使其栅极G不再有正静电荷供给，也不改变其导通的状态，直到第二电容器(7)两端相反的静电荷全部中和及内外阻发热消耗完毕为止，以利于静电荷的再收集，这样周而复始地自动工作达到在无自备能源，不接地的条件下，自动收集，限压清除高压静电荷的目的。

实验证明，当断开单向可控硅(8)的栅极G后，使稳压二极管(12)的正极空置，用万能表10K挡对第一电容器(2)充电后，测第二电容器(7)的电压为7.8或8V，这时用稳压二极管(12)的正极接触单向可控硅(8)的栅极G后断开，测第二电容器(7)电压为0.401--0.456之间，证明单向可控硅(8)的阳极A与阴极K已经导通，电路正常，当静电高压感应到第二电容器(7)上电压大于6伏时，能控制其导通。

在有一次做消除手上残存静电实验时，坐在沙发上，将手上充上较高的静电荷，用本装置消除了手上静电高压后，又在验电器上用手感应和接触，验电器均不张开。为了验证清除效果，快速起身来到水管接地实验被电麻了一下。以为除残存效果不好，后来分析才得出是由于做在沙发上面与裤面磨擦和快速分离又产生静电高压所致。

此时，第一电容器(2)上的静电荷经桥式整流器(3)，向第二电容器(7)充电，直到两者平衡为止。由于桥式整流器(3)有正向电阻，阻止部分静电荷，和人体及手上又有残存低静电荷输入到第一电容器(2)，要用3至5时间常数，才收集九成，而此时的电压又不能将稳压二极管(12)反相击穿，使得6伏以下的静电荷得以留存。当稳压二极管(12)被击穿导通后，测得第一电容器(2)、第二电容器(7)的残存为0.8-1.8伏。为解决这一问题特设制一个速泄开关键(13)，其两端与稳压二极管(12)两端相并连接，按压时使稳压二极管(12)短路使单向可控硅(8)主动导通，达到第一电容器(2)、第二电容器(7)电压下降到0.08伏，效果提高十倍，抬起时使其恢复正常工作状态，重复使用达到加强低静电荷的收集与清除。

实验证明，穿毛裤坐在化纤椅子上，快速站起后，起静电，等过时500秒后，用验电器测手上静电还张开大夹角还未消失。再用上法起静电后，用手感应验电器张开大夹角，用此装置消静电，多次反复20-30秒即已清除，如结合速泄开关键(13)还快效果更好！

当你怀疑要接触物体有静电高压时，可用导体静电收集端(1)相邻移动或碰触该物体，同时按压导通速泄开关键(13)，即可消除静电高压和排除心理负担。其特点在于可收集静电、无源、自动控制限压中和不接地而清除。

人体带的正静电荷经导体静电收集端(1)后分二路，一路到整流二极管(16)到单向可控硅(8)阳极A，此时没有导通的阳极A与阴极K为开路，所以对虚拟地(18)不形成通路。另一路在第一电容器(2)的另一端感应出相等的负电荷，经整流二极管(17)到虚拟地(18)，在稳压二极管(12)末被反向击穿，单向可控硅(8)阳极A至阴极K不导通时，电路处于第二电容器(7)充电状态。在单向可控硅(8)阳极A至阴极K导通时，有整流二极管(16)正向电阻，单向可控硅(8)阳极至阴极导通后的电阻及第二电阻器(11)的限流到虚拟地(18)，可避免放电电流过大而危害人体安全。

人体带的负极性电荷由导体静电收集端(1)收集，一路到整流二极管(19)再到虚拟地(18)，处于稳态负静电压的建立，另一路在第一电容器(2)的另一端感应出相等的正静电荷，经整流二极管(20)传到第二电容器(7)的上端，同理在单向控制硅(8)阳极A、阴极K未被导通时，处于稳态直流电压的建立，导通后同上所述不再叙述。

用此方法制成的装置带在手腕上，脖子上，穿在脚上或是做成小饰物，双手把玩接触时，不知不觉中自动完成了预防静电高压产生和清除已产生静电高压的目的。

理想的静电高压产生的冲激电流，通过导体静电收集端(1)在to瞬时将第一电容器(2)充电完毕，使其电压发生跃变；变量电压等于电荷能量的冲激电流除以电容量；电容越小，电压越高、电容越大电压越低。根据使用地的不同选择容量的大小，可控制电路工作点的建立和击穿稳压二极管(12)的频率，来控制单向可控硅(8)工作，达到强制变路而清除人体静电。有一选择开关键(14)，一端与导体静电收集端(1)相连接，选择开关键(14)的另一端与第三电容器(15)上端相连接，第三电容器(15)的另一端与第一电容器(2)下端相连接。

t1时，第一电容器(2)经桥式整流器(3)向第二电容器(7)充电，建立起此电路正常工作状态，此时稳压二极管(12)末被反向击穿。t2时，经第一电阻器(9)降压后的电压，大于稳压二极管(12)的反向击穿电压将其击穿。t3时，单向可控硅(8)阳极A至阴极K导通，第二电容器(7)放电中和，电压随之下降，同时第一电容器(2)向第二电容器(7)动态放电，直到第二电容器(7)中和完毕。

实验表明，用此装置导体收静电集端(1)，在已带静电的纸条上，相邻移动感应收集后，两个张开有50度角的纸条很快下垂直至静电消失，其不再吸引其他物品。

对于人体产生较低的静电高压时，第一电容器(2)、第二电容器(7)采用0.047微法时，可明显看到静电荷在验电器上积垒形成的大夹角后，马上又消失静电验电器下垂些，接着又张开一个角度后，又消电，多次反复渐变衰减的过程。当选择0.02微法左右时，验电器微动夹角非常小，即在瞬时完成了上述to至t3全过程。

所以第一电容器(2)取容量小时，看不出验电器夹角，因为频率太快了，而容量大时就可以看的比较明显。

当然改变第一电阻器(9)可以改善导通效果，关系到残存静电荷的收集能力，改变稳压二极管(12)的反向击穿电压也可以达到延时导通控制频率，这之间是相互影响的。

任何电容可感应相应电场力的静电荷；本样品小容量用1.6至3千伏大容量用200伏耐压。电容量在6千3百pf法至10微法拉。桥式整流器(3)为一千伏安，稳压二极管(12)反向击穿电压6伏500毫瓦，电阻6欧至10千欧一瓦，单向可控硅(8)为1千伏1安。

有一现象很有价值，每年冬季有静电频发干扰现象而且经常开加湿器，今年同样的环境且不开加湿器，上述情况消失了。分析认为，与做实验样品有关：

导体静电收集端(1)和若干面积的板状导体收集端(21)相连接，与门把手(22)分别为电容器的两个极板，两者之间有空气作为绝缘体，形成一个小第四电容器(23)，它与第一电容器(2)的上端相串连接，当门把手(22)产生静电高压瞬时，经此第四电容器(23)感应传到第一电容器(2)的上端，因电容器是储能元件，本身不消耗能量，瞬时之后保持稳定，当人体带着此装置移动时，是若干面积的板状导体收集端(21)与门把手(22)之间的距离发生变化，稳定的电压就会发生变化，变的大些或小些，当电压稳定而容量小了之后电压增大，使第四电容器(23)向第一电容器(2)充电。所以使之具有在较远而又适当位置的变化时，有收集静电荷高压的能力，使静电高压的产生得以抑制；换个方式表达：当此装置放在室内或车内固定位置时，由于带静电高压人体的移动，使第四电容器(23)的容量发生变化导致静电电压的变化，人体静电高压自然就会得到抑制。人体不动只有手改变与其之间的距离时，同理有对静电高压的收集能力。

Claims (1)

1.一种涉及不接地引走人体高压静电荷、无源自动收集、自动限压中和而清除的静电高压抑制清除装置，它有导体静电收集端(1)，其特征是它们与第一电容器(2)上端及桥式整流器(3)的输入端(4)相连接，第一电容器(2)下端与桥式整流器(3)的输入端(5)相连接，桥式整流器(3)的正极输出端(6)与第二电容器(7)上端、单向可控硅(8)阳极A及第一电阻器(9)一端相连接，桥式整流器(3)的负极输出端(10)与第二电容器(7)下端、第二电阻器(11)的一端相连接，第一电阻器(9)的另一端与稳压二极管(12)的负极相连接，稳压二极管(12)的正极与单向可控硅(8)的栅极G相连接，第二电阻器(11)的另一端与单向可控硅(8)的阴极K相连接，速泄开关键(13)两端与稳压二极管(12)两端并联连接，选择开关键(14)一端与导体静电收集端(1)相连，选择开关键(14)的另一端与第三电容器(15)上端相连接，第三电容器(15)的另一端与第一电容器(2)下端相连，若干面积的板状导体收集端(21)与导体静电收集端(1)相连接。

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