CN108738221B - 提升侦测稳定度的防静电手环与接地侦测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种改良的防静电手环以及接地侦测装置，避免作业人员的手腕过于干燥而造成误判。该防静电手环二条导线之间设置一电阻值为R的电阻，因而在侦测该防静电手环的电阻值时创造了一个容错范围。相似地，该接地侦测装置则在其对防静电手环的监测电路间并联一电阻值为R的电阻，同样可创造类似的容错范围。该防静电手环或该接地侦测装置因而有效地降低误判的机会。为进一步提升对静电的防护，该接地侦测装置额外包含一供电界面、以及一电控开关。只有在漏泄回路具有一适当电阻值时该电控开关使该供电界面供电给相关设备。

Description

提升侦测稳定度的防静电手环与接地侦测装置

技术领域

本发明有关于接地的侦测，尤其是有关于一种避免作业人员肌肤干燥而误判的防静电手环、以及接地侦测装置。

背景技术

生产过程中的静电防护，随着电子产品的更趋轻薄短小与电子零件的更趋精密而变得更为重要。

一般的生产线常包含着多个工作站。为了避免静电伤害到工作站所用的设备、制具、或是生产中的在制品，工作站的作业人员常会被要求配戴防静电的防静电手环(wriststrap)，另外地面上也常会铺设防静电的地垫(floor mat)，工作站的桌面上则常铺有防静电的桌垫(table mat)等。如图1a所示，工作站的地垫10、桌垫20、防静电手环30通常都是以缆线连接到工作站的一个共同点接地(common point ground)40，以分别或共同构成一静电漏泄回路。共同点接地40通常是一个固定在工作站适当位置的金属片或金属导线，外罩以绝缘外壳加以保护(图中仅绘出防静电手环30与共同点接地40之间的连接)。生产线的各个工作站的共同点接地40是通常是串联或并联起来，最后再汇集一起和厂房的设备接地(equipment ground)或大地接地(earth ground)连接(未绘出)。

作业人员有时必需离开工作站(例如如厕或用餐等)，等到回到工作站后再将防静电手环30接回共同点接地40或再将防静电手环30戴上。我国发明专利公告I349778、以及I368746号均教示一种利用无线的能量传送与感应(例如红外线)的无线接地侦测装置。该装置在确知工作站前有作业人员的情形下，该无线接地侦测装置进一步侦测该防静电手环的漏泄回路是否具有适当的电阻值，以判断作业人员是否有将防静电手环30接回共同点接地40或将防静电手环30配戴好。

前述专利所揭露的接地侦测装置100可以简化如图1b所示。该接地侦测装置100透过电缆(power cable)或是外部电源供应器(像是笔记本电脑所用者)与市电的连接，除了取得电源暨处理电路300所需的电力外，同时取得市电的接地60(为简化起见，图示里只绘出了市电接地60)。该接地侦测装置100另与与厂房的设备接地或大地接地(以下统称“大地接地”)50连接(这可以透过前述的共同点接地40来达成)。该接地侦测装置100经由一防静电手环界面110与防静电手环30的缆线里的二条导线31、32连接。如图1c所示，导线31、32的一端分别连接到防静电手环30里内含的二个导电片33。防静电手环30通常具有一松紧或可锁扣的绝缘外带，导电片33置于绝缘外带内侧以与手腕肌肤70接触。

导线31的另一端经本接地侦测装置100和大地接地50相接，导线32的另一端则经由电源暨处理电路300和市电接地60相接。因此，当作业人员正常配戴防静电手环30时，如图1b中虚线所示，从市电接地60、大地、大地接地50、导线31、作业人员的肌肤70、导线32、再经由电源暨处理电路300构成一漏泄回路。电源暨处理电路300的主要功能之一就在侦测该漏泄回路是否具有一适当的电阻(否则就发出警示)。根据静电防护规范ANSI/ESD S20.20-2014，防静电手环漏泄回路的电阻值应小于35MΩ。

以上的教示在实际应用到生产线上确具有实效，然而经常发生的是作业人员虽然正确配戴了防静电手环，但因皮肤过于干燥造成漏泄回路的电阻偏高，导致接地侦测装置的误判。此外，只是发出警示对于防护效果也似有不足，如何进一步提升对静电的防护也有进一步改善的空间。

发明内容

本发明分别提出一种新颖的防静电手环以及改良的接地侦测装置，可以提升侦测的稳定度，以避免作业人员的手腕过于干燥而造成的误判。

本发明的精神在于巧妙的运用并联电路的原理来创造一容错范围。

本发明所提出的防静电手环因此在防静电手环的二条导线之间设置一电阻值为R的电阻。传统的侦测要求防静电手环配戴者的肌肤的电阻值必须小于一门槛值T。本发明的防静电手环设置该电阻后，防静电手环配戴者的肌肤的电阻值只需小于(T·R)/(R-T)，和该电阻并联后，同样可以小于该门槛值T。换言之，本发明的防静电手环创造了T～(T·R)/(R-T)的容错范围，因而有效地降低误判的机会，使得侦测得以更加可靠。本发明所提出的防静电手环得搭配现有的接地侦测装置使用。

本发明所提出的接地侦测装置因此在其对防静电手环的侦测回路之间并联一电阻值为R的电阻，同样可以创作上述的容错范围，因而有效地降低误判的机会，使得侦测得以更加可靠。本发明所提出的接地侦测装置系搭配现有的防静电手环使用。

为了进一步提升对静电的防护，本发明所提出的接地侦测装置额外包含一供电界面、以及一电控开关。该供电界面供工作站的相关设备连接并提供相关设备所需电力。该接地侦测装置只有在漏泄回路具有一适当电阻值时，经由该电控开关使该供电界面供电给工作站的相关设备。换言之，该接地侦测装置侦测到漏泄回路具有异常的电阻值时，工作站的相关设备将因没有电力而无法运转，因而避免了静电的危害。

兹配合所附图示、实施例的详细说明及权利要求范围，将上述及本发明的其他目的与优点详述于后。当可了解所附图示纯为解说本发明的精神而设，不当视为本发明范畴的定义。有关本发明范畴的定义，请参照所附的申请专利范围。

附图说明

图1a所示是现有的工作站接地架构。

图1b所示是现有防静电手环与现有接地侦测装置的示意图。

图1c所示是现有防静电手环的示意图。

图2a所示是依据本发明一实施例的防静电手环的示意图。

图2b所示是图2a的防静电手环的等效电路图。

图3a所示是依据本发明一第1实施例的接地侦测装置的示意图。

图3b所示是依据本发明一第2实施例的接地侦测装置的示意图。

图3c所示是依据本发明一第3实施例的接地侦测装置的示意图。

其中，附图标记说明如下：

10 地垫

20 桌垫

30 防静电手环

31 导线

32 导线

33 导电片

40 共同点接地

50 大地接地

60 市电接地

70 肌肤

100 接地侦测装置

110 防静电手环界面

200 防静电手环

201、202 导线

203 导电片

204 插头

205 电阻

300 电源暨处理电路

500、501 接地侦测装置

502、503 电阻

504 接地侦测装置

601 供电界面

602 电控开关

X、R 电阻值

具体实施方式

以下配合图示及附图标记是对本发明的实施方式做更详细的说明，使熟悉本领域的技术人员在研读本说明书后能据以实施。

图2a所示是依据本发明一实施例的防静电手环的示意图。如图所示，该防静电手环200包含二导电片203、分别与该二导电片203连接的二导线201与202、以及该二导线201与202另端所连接的一接头204。该二导电片203一般置于一绝缘外带(未图示)内侧。作业人员将该绝缘外带环绕于其手腕并透过该绝缘外带的一松紧或锁扣机制使该二导电片203贴触到作业人员手腕肌肤。该二导线201与202一般包覆于一绝缘套管(sleeve)(未图示)内。该二导线201与202、以及该二导电片203之间可以是固接、或是采用钮扣等方式的可分离式的连接。该接头204用于和一接地侦测装置连接以构成一漏泄回路。在本实施例中，该接头204采用常见于音讯装置的所谓TS(tip and sleeve)接头，所以该导线201连接到该接头204的套管(sleeve)部分、该导线202则连接到该接头204的端(tip)部分。换言之，该二导线201与202一端用以与一穿戴者的二点肌肤分别接触，另一端则用以与一接地侦测装置连接。导线201与202上通常分别各设有一800K～1.2MΩ的电阻。为简化起见，该二电阻并未绘于图2a中，以下叙述也忽略该二电阻。以上所述均可见于现有的防静电手环，故不多赘述。

该防静电手环200进一步在该二导线201与202之间串接一电阻205。如图2a所示，于本实施例中，该电阻205设置于该接头204之内。但本发明不以此为限，其实该电阻205可以设置于该二导线201与202之间、位于该二导电片203与该接头204之间的适当位置。

图2b所示是本实施例防静电手环的等效电路图。如图所示，电阻值R是该电阻205的电阻值，而电阻值X是该二导电片203之间的电阻值。根据电阻并联的公式，该防静电手环200的等效电阻，也就是从该接头204的二接点之间看到的电阻值会等于(X·R)/(X+R)。当作业员没有配戴该防静电手环200时，该二导电片203之间的电阻值X趋近于∞，该防静电手环200的等效电阻为R。当该二导电片203之间短路时，该二导电片203之间的电阻值X趋近于0，该防静电手环200的等效电阻也趋近于0。因此，当作业员有配戴该防静电手环200时，该防静电手环200的等效电阻值会是介于0～R之间。

根据静电防护规范ANSI/ESD S20.20-2014，有正确配戴防静电手环200的电阻值应小于35MΩ。因此现有的接地侦测装置多以35MΩ作为一门槛值，当侦测到的防静电手环200电阻值超过35MΩ时，即视为没有配戴防静电手环200而发出警示。但若因作业人员肌肤干燥等原因造成该二导电片203之间电阻值X偏大时，就很容易造成误判。若如本发明设置该电阻205，且以该电阻205电阻值为50M为例，就算作业人员肌肤干燥等原因造成该二导电片203之间电阻值X偏大达100M时，该防静电手环200的等效电阻值会是(100·50)/(100+50)＝33.33MΩ，仍然低于规范的35MΩ，而不会造成误判。

若以T代表该门槛值，传统的防静电手环要求作业人员的肌肤需有小于T的电阻值(亦即X<＝T)。但藉由设置该电阻205，作业人员的肌肤的电阻值X只要小于(T·R)/(R-T)，同样可以符合门槛值T(从(X·R)/(X+R)≤T，可以推导出X≤(T·R)/(R-T))。换言之，藉由设置该电阻205，可以创造T～(T·R)/(R-T)的容错范围。同样以T＝35MΩ、R＝50MΩ为例，传统的防静电手环要求作业人员的肌肤电阻值X需小于35MΩ，设置该电阻205后，作业人员的肌肤电阻值X只要小于(35·50)/(50-35)≈117MΩ，因而创造了35MΩ～117MΩ的容错范围。

因此，藉由选择适当的电阻值R，本发明的防静电手环可以有效的避免因作业人员的肌肤干燥而导致的误判。该电阻值R应大于或等于35MΩ(规范要求的电阻值)。在一实施例中，该电阻值R采用介于35MΩ(含)与100MΩ(含)之间的电阻。在另一实施例中，该电阻值R采用50MΩ。

如上所述，本发明的防静电手环应用现有的电路并联原理，创造可以容纳作业人员的肌肤干燥的容错范围。本发明更具有价值处在于该防静电手环可以搭配一般现有的接地侦测装置使用，而该接地侦测装置不需任何的修改。

图3a、图3b所示是依据本发明第1、第2实施例的接地侦测装置500、501的示意图。该些接地侦测装置500、501与一现有的防静电手环30透过一防静电手环界面110连接。如对照图1b的现有的接地侦测装置，可以明了本发明的接地侦测装置500、501和现有的接地侦测装置100的差异只在前者于其内部所构成的静电漏泄回路(虚线所示)并联有一电阻502、503。其中与现有的接地侦测装置100相同的元件采用了相同的元件编号，其细节不多赘述。

如图3a所示，该电阻502并联于接地侦测装置500内部所构成的静电漏泄回路、位于该防静电手环界面110与该电源暨处理电路300之间。在另一实施例中(未图示)，该电阻502设置于该防静电手环界面110上、该防静电手环30的二导线31、32之间。

如图3b所示，该电阻503并联于接地侦测装置501内部所构成的静电漏泄回路、位于该电源暨处理电路300、以及地50、60之间。

该电阻502、503的设置位置其实不以上述二实施例为限。如前所述，只要于该接地侦测装置500内、与该静电漏泄回路并联即可。该二实施例的优点在于接地侦测装置500、501只需由现有的接地侦测装置100简单改装即可。该电源暨处理电路300基本上不需任何硬体的变动。

依据第3a、3b图所示的二实施例，其由该电源暨处理电路300所看出去的静电漏泄回路的等效电路即如图2b所示。其中电阻值R即是该电阻502、503的电阻值，电阻值X是该防静电手环30的等效电阻值。因此，若以T代表侦测的门槛值，藉由设置该电阻502、503，作业人员的肌肤的电阻值X只要小于(T·R)/(R-T)，同样可以符合门槛值T，因而创造T～(T·R)/(R-T)的容错范围。

现有的接地侦测装置100一般仅具警示功能，其原因之一就在于有相当误判的可能。本发明提出的防静电手环、以及接地侦测装置因可有效降低误判的机会，因此可以进一步提供主动的静电防护功能。图3c所示是依据本发明一第3实施例的接地侦测装置504的示意图。如图所示，该接地侦测装置504是第1实施例的进一步改良。有关与第1实施例相同的部分采用了相同的元件编号，其细节亦在此省略。

该接地侦测装置504进一步包含至少一供电界面601、以及一电控开关602。于本实施例中，每一该供电界面601是一电源插座，以供工作站的相关设备的电源以电缆连接。如前所述，该接地侦测装置504透过电缆或是外部电源供应器(未图示)与市电的连接，除了取得电源暨处理电路300所需的电力外，同时取得市电的接地60。每一该供电界面601均与该电缆或是外部电源供应器连接以取得市电。该电控开关602可以是一电子继电器(relay)、一三端双向交流开关(TRIAC)等，串接于每一该供电界面601与市电之间。该电控开关602另与该电源暨处理电路300连接以受该电源暨处理电路300触发警示或关闭警示的相关电气讯号的驱动。相关的细节应是本技术领域具有通常知识者所能明了，因而不多赘述。

例如，该电控开关602可以是一正常闭路(normally close)开关，因此，当该电源暨处理电路300侦测到该静电漏泄回路具有一不正常的电阻值(例如大于35MΩ)时，其将触发相关的声、光、或讯息警示外，其触发讯号亦可用于驱动该电控开关602，使其断开该供电界面601与市电的连接。相关的工作站设备因而停摆而避免了可能的静电伤害。当该电源暨处理电路300 侦测到该静电漏泄回路恢复到正常的电阻值(例如小于35MΩ)时，其将关闭先前的声、光、或讯息警示，其关闭讯号亦可用于驱动该电控开关602恢复该供电界面601与市电的连接。相关的工作站设备因而得以继续运转。

本实施例的接地侦测装置504搭配现有的防静电手环使用。本发明的另一实施例是现有的接地侦测装置100结合前述的供电界面601、以及电控开关602(亦即接地侦测装置504省略电阻502的情形)。该接地侦测装置则需搭配本发明的防静电手环使用，但其运作原理精神等则无不同。

藉由以上具体实施例的详述，希望能更加清楚描述本发明的特征，而并非以上述所揭露的具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的专利范围的范畴内。

Claims (7)

1.一种接地侦测装置，用以与一防静电手环、以及地连接，该防静电手环包含二导线，该接地侦测装置设置于该防静电手环的该二导线以及该地之间以共同构成一经由一穿戴者介于该二导线之间的肌肤的静电漏泄回路，该接地侦测装置包含一防静电手环界面、以及一电源暨处理电路，该二导线与该防静电手环界面连接，一电源暨处理电路串接于该静电漏泄回路以侦测该静电漏泄回路的一电阻值，其特征在于：

该接地侦测装置进一步包含一电阻，该电阻设置于该接地侦测装置内部、并与该穿戴者介于该二导线之间的肌肤并联；以及该电阻的电阻值大于或等于一标准规范的漏泄回路电阻值上限。

2.根据权利要求1所述的接地侦测装置，其特征在于，该电阻位于该防静电手环介面与该电源暨处理电路之间。

3.根据权利要求2所述的接地侦测装置，其特征在于，该电阻设置于该防静电手环介面上。

4.根据权利要求1所述的接地侦测装置，其特征在于，该电阻位于该电源暨处理电路、以及地之间。

5.根据权利要求1所述的接地侦测装置，其特征在于，该电阻的电阻值大于或等于35MΩ。

6.根据权利要求5所述的接地侦测装置，其特征在于，该电阻的电阻值小于或等于100MΩ。

7.根据权利要求1所述的接地侦测装置，其特征在于，进一步包含一供电介面、以及一电控开关；其中，该供电介面与市电连接并供相关设备的电源连接；该电控开关串接于每一该供电介面与市电之间；以及该电控开关另与该电源暨处理电路连接，以受该电源暨处理电路触发警示或关闭警示的相关电气讯号的驱动，以导通或关闭供电介面与市电的连接。

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