CN116990598A - 人体静电检测装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种人体静电检测装置。该人体静电检测装置包括：包括处理器，所述处理器分别与静电感应模块、报警模块、人体感应模块和显示模块电连接，所述处理器包括第一运行模式和第二运行模式，所述处理器在所述第一运行模式下的功耗低于在所述第二运行模式的功耗；所述人体静电检测装置还设置有静电检测点，所述静电感应模块电连接所述静电检测点，所述静电感应模块用于在所述处理器处于第二运行模式时，检测人体或带电物体接触静电检测点时的静电检测值，并反馈给所述处理器；所述显示模块用于接收所述处理器反馈的所述静电检测值并显示。本申请实施例人体静电检测装置可准确进行静电检测并消除，提高生产安全性能。

Description

人体静电检测装置

技术领域

本申请涉及静电探测技术领域，尤其涉及静电探测设备，具体涉及一种测量人体静电的装置。

背景技术

静电放电因为电压高，放电时间短，瞬间电流非常大，放电时伴有强电磁辐射，对芯片的损伤很大，尤其是天气干燥的秋冬季节，人、物料、电气设备等之间的摩擦都会引起静电，该静电如不及时处理，会对设备及芯片的正常运行都会产生影响，还有部分芯片在静电击穿后，性能并没有完全失效，但对长期的正常运行会埋下隐患。

为便于静电消除，部分特殊场所（例如易燃、易爆危险场地或生产车间）仍采用金属导体直接接地放电的方式来消除人体静电，此方式虽能消除人体静电，但是，此方式采用导体间放电的形式释放静电，瞬间释放电流强、电荷转移量大，容易导致人体电击或引发火灾爆炸事故，并且，对于进入场所内的工作人员的静电检测多依靠人员自觉执行，经常会发生部分工作人员忽视或遗忘进行静电检测释放程序。

因此，上述静电检测和消除方式依然存在较大的安全生产隐患。

发明内容

本申请实施例提供一种人体静电检测装置，旨在解决现有技术中静电检测和消除方式存在较大的安全生产隐患的问题。

一方面，本发明实施例中提供一种人体静电检测装置，包括处理器，所述处理器分别与静电感应模块、报警模块、人体感应模块和显示模块电连接，所述处理器包括第一运行模式和第二运行模式，所述处理器在所述第一运行模式下的功耗低于在所述第二运行模式的功耗；

所述人体感应模块用于在静电检测装置预设范围内检测人体，若在所述静电检测装置预设范围内检测到人体，则向所述处理器输出模式更换指令；

所述处理器用于接收到所述模式更换指令时，进入第二运行模式；若在预设范围内未接收到模式更换指令，则进入第一运行模式；

所述静电检测装置还设置有静电检测点，所述静电感应模块电连接所述静电检测点，所述静电感应模块用于在所述处理器处于第二运行模式时，检测人体或带电物体接触静电检测点时的静电检测值，并反馈给所述处理器；

所述显示模块用于接收所述处理器反馈的所述静电检测值并显示。

可选的，在本申请一些实施例中，所述静电感应模块包括依次相连的感应单元、转换单元、中断单元；

所述感应单元用于在所述第二运行模式下，获取所述静电检测点的电容变化值；

所述转换单元用于接收所述电容变化值后输出为静电检测值并记录；

所述中断单元用于在人体或带电物体从所述静电检测装置预设范围内离开时，清除记录的所述电容变化值及所述静电检测值。

可选的，在本申请一些实施例中，所述感应单元包括比较及充放电控制器、至少一个自电容，所述静电检测点电连接所述自电容，每个所述自电容与所述比较及充放电控制器之间均连接有第一开关；

所述比较及充放电控制器对应于每个所述自电容分别连接有第一输入端和第二输入端，所述处理器用于在检测到所述静电检测点的电容变化时，控制所述第一开关闭合与所述第二输入端相连。

可选的，在本申请一些实施例中，所述转换单元包括分别与所述处理器电连接的系统时钟、稳压器、触摸电容、感应振荡器、采样计数器；

所述处理器用于在所述感应单元获取到所述电容变化值时，输出记录信号，所述稳压器用于在所述转换单元接收到所述记录信号时，响应于系统时钟，对所述触摸电容提供第一电流、同时对所述感应振荡器镜像提供第二电流；所述第一电流频率固定且相位随机，所述第一电流的值响应于所述电容变化值而改变；所述处理器用于记录所述稳压器的充放电次数，得到充放电计数；

所述感应振荡器用于生成主振荡时钟，所述主振荡时钟的输出频率响应于第一电流的值而改变；

所述采样计数器用于记录在计数时间内所述主振荡时钟扫描频率的扫描周期，得到参考计数，所述转换单元用于根据所述稳压器的充放电计数和参考计数，得到原始采样值，所述处理器根据所述原始采样值得到所述静电检测值。

可选的，在本申请一些实施例中，所述人体静电检测装置还包括按键模块，所述按键模块与所述处理器电连接，所述按键模块用于接收预设的静电阈值；

所述处理器用于比较所述静电阈值与所述静电检测值的大小，若所述静电检测值大于所述静电阈值，则向所述报警模块发送报警信号；

所述报警模块用于在接收到所述报警信号时，进行声/光报警。

可选的，在本申请一些实施例中，所述人体静电检测装置还包括接地检测模块，所述接地检测模块与所述处理器电连接；

所述处理器比较所述静电阈值与所述静电检测值的大小，若所述静电检测值大于所述静电阈值，则向所述接地检测模块发送放电信号，所述接地检测模块用于在接收到所述放电信号时将所述静电检测点的电流释放。

可选的，在本申请一些实施例中，所述接地检测模块包括外部电容和第二开关，所述比较及充放电控制器对应于所述外部电容设置有第三输入端和第四输入端，所述第三输入端与所述第二输入端相连接，所述外部电容一端接地、另一端通过所述第二开关与所述比较及充放电控制器电连接；

在所述感应单元获取高于静电阈值的所述电容变化值时，所述第二开关闭合至与所述第三输入端连接，所述自电容向所述外部电容中放电；

所述处理器用于比较所述静电阈值与所述静电检测值的大小，若所述静电检测值不大于所述静电阈值，则向所述报警模块发送停止报警信号，同时向所述中断单元发送清除信号；所述报警模块用于在接收到所述停止报警信号时，关闭声/光报警，所述中断单元用于在接收到所述清除信号时，启动触摸扫描，待所述自电容放电完全时，所述第二开关闭合至与所述第四输入端相连。

可选的，在本申请一些实施例中，所述接地检测模块还包括外部电容偏置，所述外部电容偏置用于获取所述外部电容并反馈至所述处理器，判断所述人体静电检测装置的接地状态。

可选的，在本申请一些实施例中，所述处理器包括SPI接口，所述显示模块连接所述SPI接口。

可选的，在本申请一些实施例中，所述人体静电检测装置还包括通讯模块，所述通讯模块用于将检测的静电检测值传输给其他与所述人体静电检测装置连接的终端，所述处理器包括UART接口，所述通讯模块通过所述UART接口与所述处理器电连接。

本申请实施例人体静电检测装置，控制板电路简单，元器件少，能够在预设范围内对人体/带电物体进行检测，根据人体/带电物体活动范围以不同功耗的运行模式工作，在没有带电物体靠近的时候进入低功耗的第一运行模式；在检测到人体/带电物体或带电物体靠近时，报警模块进行报警，处理器进入第二运行模式，不易发生部分工作人员忽视或遗忘进行静电检测释放程序的现象，降低了安全生产隐患；静电检测点在响应时间内获取到相应的静电检测值后，能够通过显示模块显示；反之，静电检测点在响应时间内未获取相应的静电检测值，则处理器从第二运行模式重新进入第一运行模式，从而减少功耗，降低了成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例中提供的整体框架示意图；

图2是本发明实施例提供的静电感应模块的结构示意图；

图3是本发明实施例中提供的中断单元的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种人体静电检测装置100，控制板电路简单，元器件少，减少功耗，降低了成本。

参阅图1，一种人体静电检测装置100，包括处理器101，处理器101分别与静电感应模块102、报警模块103、人体感应模块104、显示模块105、按键模块106、接地检测模块107电连接。

其中，处理器101可以包括第一运行模式和第二运行模式，处理器101在第一运行模式下的功耗低于在第二运行模式的功耗，例如，第二运行模式为处理器101开机状态下的运行模式，第一运行模式为处理器101位于待机或停机状态下的运行模式。

人体感应模块104用于在静电检测装置预设范围内检测人体，若在静电检测装置预设范围内检测到人体，则向处理器101输出模式更换指令；其中，预设范围是指预先设定的一定距离值，例如，预设范围可以是0.5米、0.75米或是1米，能够根据使用场景适应性调整或更改为其他距离值；模式更换指令用于更改处理器101的运行模式。

处理器101用于接收到模式更换指令时，进入第二运行模式；若在预设范围内未接收到模式更换指令，则进入第一运行模式。

静电检测装置还设置有静电检测点，静电感应模块102电连接静电检测点，静电感应模块102用于在处理器101处于第二运行模式时，检测人体或带电物体接触静电检测点时的静电检测值，并反馈给处理器101。

需要注意的是，在一些实施例中，如果设定的预设范围较大，还可以预设相应的响应时间，例如，相应时间可以是5秒，当人体/带电物体进入预设范围，处理器101进入第二运行模式后，如果静电检测点在5秒内未获取相应的静电检测值，则处理器101从第二运行模式重新进入第一运行模式；当然，响应时间可以根据预设范围、检测地人群流量等调整。

显示模块105用于接收处理器101反馈的静电检测值并显示，显示模块105可以是显示器或显示屏。

本发明实施例的静电检测装置，控制板电路简单，元器件少，能够在预设范围内对人体/带电物体进行检测，根据人体/带电物体活动范围以不同功耗的运行模式工作，在没有带电物体靠近的时候进入低功耗的第一运行模式；在检测到人体/带电物体或带电物体靠近时，报警模块103进行报警，处理器101进入第二运行模式，不易发生部分工作人员忽视或遗忘进行静电检测释放程序的现象，降低了安全生产隐患；静电检测点在响应时间内获取到相应的静电检测值后，能够通过显示模块105显示；反之，静电检测点在响应时间内未获取相应的静电检测值，则处理器101从第二运行模式重新进入第一运行模式，从而减少功耗，降低了成本。

在本发明的一些实施例中，处理器101包括协议接口（Serial Peripheralinterface，SPI），显示模块105连接SPI接口；在其他实施例中，SPI接口的类型也可以是Standard SPI、Dual SPl或Queued SPI协议接口。

在本发明的一些实施例中，按键模块106与处理器101电连接，按键模块106用于接收预设的静电阈值，也即进行静电门槛的设置，静电门槛可根据现场情况，进行独立设置并记录，使得静电检测装置适用于多种静电检测场合。

处理器101用于比较静电阈值与静电检测值的大小，若静电检测值大于静电阈值，则向报警模块103发送报警信号；报警模块103用于在接收到报警信号时，进行声/光报警。

例如，本实施例中的报警模块103可以通过BT0定时器连接发光二极管、蜂鸣器实现，在人体或带电物体靠近传感极点时，导致自电容的变化，且静电检测值大于静电阈值时，定时器构成的多谐振荡器工作，发光二极管能够按一定频率或按照不同的颜色闪烁；蜂鸣器交替发出多种音调不同的声音，实现报警而对带电人体/带电物体接近时及时提醒。

在本发明的一些实施例中，参照图2，静电感应模块102包括依次相连的感应单元、转换单元、中断单元；感应单元用于在第二运行模式下，获取静电检测点的电容变化值；感应单元包括比较及充放电控制器、至少一个自电容，静电检测点电连接自电容，每个自电容与比较及充放电控制器之间均连接有第一开关，也即，自电容与第一开关一一对应；比较及充放电控制器对应于每个自电容分别连接有第一输入端和第二输入端，第一输入端与比较及充放电控制器连接并对应于自电容的数量设置有多个，第二输入端与转换单元和接地检测模块107均连接；处理器101用于在检测到静电检测点的电容变化时，控制第一开关闭合与第二输入端相连。

转换单元用于接收电容变化值后输出为静电检测值并记录，转换单元包括分别与处理器101电连接的系统时钟、稳压器、触摸电容、感应振荡器、采样计数器，其中，稳压器选用低压差线性稳压器（low drop outregulator，LDO）。

处理器101用于在感应单元获取到电容变化值时，输出记录信号，稳压器（LDO）用于在转换单元接收到记录信号时，响应于系统时钟，对触摸电容提供第一电流、同时对感应振荡器镜像提供第二电流；第一电流频率固定且相位随机，第一电流的值响应于电容变化值而改变；处理器101用于记录稳压器的充放电次数，得到充放电计数；感应振荡器用于生成主振荡时钟，主振荡时钟的输出频率响应于第一电流的值而改变；采样计数器用于记录在计数时间内主振荡时钟扫描频率的扫描周期，得到参考计数，转换单元用于根据稳压器的充放电计数和参考计数，得到原始采样值，处理器101根据原始采样值得到静电检测值。

具体的，感应单元可以内置多个触摸按键（touch key）作为静电检测点的接口，通道之间采用自电容方式以支持多个触摸按键，如果人体/带电物体未靠近传感极点，由于板上分布电容的存在，按键对地存在一定的静态电容，感应振荡器存在固定的充电放电周期，但是，在人体/带电物体靠近传感极点，自电容的介电常数增加，使其电容值变大，充电放电周期相应的就变长，频率则相应减少，在固定时间内周期数较自电容未变化前的周期数减少。

因此，在人体/带电物体进入预设范围内并靠近传感极点，造成寄生电容变大、自电容变大时，内部采样计数器记录值会变大；寄生电容、自电容变小时，内部采样计数器记录值会随之变小，从而，处理器101能够侦测到触摸动作，随后根据原始采样值得到静电检测值，并通过显示模块105进行数据显示。

在本发明的一些实施例中，转换单元还可以包括与处理器101电连接的分频电路，包括系统时钟分频电路和振荡时钟分频电路，从而提供不同相位和频率的时钟，提高处理器101的响应效果。

中断单元用于在人体或带电物体从静电检测装置预设范围内离开或是静电检测值不大于静电阈值时，清除记录的电容变化值及静电检测值。

在本发明的一些实施例中，接地检测模块107与处理器101电连接；处理器101比较静电阈值与静电检测值的大小，若静电检测值大于静电阈值，则向接地检测模块107发送放电信号，接地检测模块107在接收到放电信号时将静电检测点的电流释放。

其中，接地检测模块107包括外部电容和第二开关，比较及充放电控制器对应于外部电容设置有第三输入端和第四输入端，第三输入端与第二输入端相连接从而能够与自电容相连，外部电容一端接地、另一端通过第二开关与比较及充放电控制器电连接。

在感应单元获取高于静电阈值的电容变化值时，第二开关闭合至与第三输入端连接，从而自电容能够向外部电容中放电，因此，当人体或带电物体接触静电检测点后，静电值超过静电门槛时，能够通过接地检测模块107将静电消除，降低了安全生产隐患。

处理器101用于比较静电阈值与静电检测值的大小后，在静电消除至不高于静电阈值后，若静电检测值不大于静电阈值，则向报警模块103发送停止报警信号，同时向中断单元发送清除信号；报警模块103在接收到停止报警信号时，关闭声/光报警，中断单元在接收到清除信号时，启动触摸扫描，待自电容放电完全时，第二开关闭合至与第四输入端相连。

相对应的，参阅图3，使用时静电感应模块102的工作流程为：配置静电检测点（配置触摸通道），启用扫描之前，选择扫描通道将对应管脚应配置为触摸功能；配置触摸功能寄存器，如果需要重新使用时，清除所有原始中断，再启动触摸扫描并检查触摸扫描计数值，为下一次电流释放做准备。

在本发明的一些实施例中，第一开关和第二开关可以均选用继电器。

在本发明的一些实施例中，接地检测模块107还可以包括外部电容偏置，外部电容偏置用于获取外部电容并反馈至处理器101，判断人体静电检测装置的接地状态，加入外部电容偏置，能够形成低通滤波器，有效抑制高频信号的干扰，从而提高了电路的稳定性和抗干扰性，使得静电检测装置可在室外、工厂或是潮湿环境下可靠工作。

进一步的，在本发明的另一些实施例中，还可以在静电检测装置中设置模数转换器（Analog-to-DigitalConverter，ADC），ADC与处理器101电连接，通过ADC判断外部电容的电容值和人体静电检测装置的接地状态，提高检测的准确性。

在本发明的另一些实施例中，静电检测装置还可以包括通讯模块108，接地检测模块107用于将检测的静电检测值传输给其他与人体静电检测装置连接的终端，处理器101包括UART接口，接地检测模块107通过UART接口与处理器101电连接。

以上对本发明实施例所提供的一种人体静电检测装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种人体静电检测装置，其特征在于，包括处理器，所述处理器分别与静电感应模块、报警模块、人体感应模块和显示模块电连接，所述处理器包括第一运行模式和第二运行模式，

所述处理器在所述第一运行模式下的功耗低于在所述第二运行模式的功耗；

所述人体感应模块用于在静电检测装置预设范围内检测人体，若在所述静电检测装置预设范围内检测到人体，则向所述处理器输出模式更换指令；

所述处理器用于接收到所述模式更换指令时，进入第二运行模式；若在预设范围内未接收到模式更换指令，则进入第一运行模式；

所述静电检测装置还设置有静电检测点，所述静电感应模块电连接所述静电检测点，所述静电感应模块用于在所述处理器处于第二运行模式时，检测人体或带电物体接触静电检测点时的静电检测值，并反馈给所述处理器；

所述显示模块用于接收所述处理器反馈的所述静电检测值并显示。

2.如权利要求1所述的人体静电检测装置，其特征在于，所述静电感应模块包括依次相连的感应单元、转换单元、中断单元；

所述感应单元用于在所述第二运行模式下，获取所述静电检测点的电容变化值；

所述转换单元用于接收所述电容变化值后输出为静电检测值并记录；

所述中断单元用于在人体或带电物体从所述静电检测装置预设范围内离开时，清除记录的所述电容变化值及所述静电检测值。

3.如权利要求2所述的人体静电检测装置，其特征在于，所述感应单元包括比较及充放电控制器、至少一个自电容，所述静电检测点电连接所述自电容，每个所述自电容与所述比较及充放电控制器之间均连接有第一开关；

所述比较及充放电控制器对应于每个所述自电容分别连接有第一输入端和第二输入端，所述处理器用于在检测到所述静电检测点的电容变化时，控制所述第一开关闭合与所述第二输入端相连。

4.如权利要求2所述的人体静电检测装置，其特征在于，所述转换单元包括分别与所述处理器电连接的系统时钟、稳压器、触摸电容、感应振荡器、采样计数器；

所述处理器用于在所述感应单元获取到所述电容变化值时，输出记录信号，所述稳压器用于在所述转换单元接收到所述记录信号时，响应于系统时钟，对所述触摸电容提供第一电流、同时对所述感应振荡器镜像提供第二电流；所述第一电流频率固定且相位随机，所述第一电流的值响应于所述电容变化值而改变；所述处理器用于记录所述稳压器的充放电次数，得到充放电计数；

所述感应振荡器用于生成主振荡时钟，所述主振荡时钟的输出频率响应于第一电流的值而改变；

所述采样计数器用于记录在计数时间内所述主振荡时钟扫描频率的扫描周期，得到参考计数，所述转换单元用于根据所述稳压器的充放电计数和参考计数，得到原始采样值，所述处理器根据所述原始采样值得到所述静电检测值。

5.如权利要求3所述的人体静电检测装置，其特征在于，所述人体静电检测装置还包括按键模块，所述按键模块与所述处理器电连接，所述按键模块用于接收预设的静电阈值；

所述处理器用于比较所述静电阈值与所述静电检测值的大小，若所述静电检测值大于所述静电阈值，则向所述报警模块发送报警信号；

所述报警模块用于在接收到所述报警信号时，进行声/光报警。

6.如权利要求5所述的人体静电检测装置，其特征在于，所述人体静电检测装置还包括接地检测模块，所述接地检测模块与所述处理器电连接；

所述处理器比较所述静电阈值与所述静电检测值的大小，若所述静电检测值大于所述静电阈值，则向所述接地检测模块发送放电信号，所述接地检测模块用于在接收到所述放电信号时将所述静电检测点的电流释放。

7.如权利要求6所述的人体静电检测装置，所述接地检测模块包括外部电容和第二开关，所述比较及充放电控制器对应于所述外部电容设置有第三输入端和第四输入端，所述第三输入端与所述第二输入端相连接，所述外部电容一端接地、另一端通过所述第二开关与所述比较及充放电控制器电连接；

在所述感应单元获取高于静电阈值的所述电容变化值时，所述第二开关闭合至与所述第三输入端连接，所述自电容向所述外部电容中放电；

所述处理器用于比较所述静电阈值与所述静电检测值的大小，若所述静电检测值不大于所述静电阈值，则向所述报警模块发送停止报警信号，同时向所述中断单元发送清除信号；所述报警模块用于在接收到所述停止报警信号时，关闭声/光报警，所述中断单元用于在接收到所述清除信号时，启动触摸扫描，待所述自电容放电完全时，所述第二开关闭合至与所述第四输入端相连。

8.如权利要求7所述的人体静电检测装置，其特征在于，所述接地检测模块还包括外部电容偏置，所述外部电容偏置用于获取所述外部电容并反馈至所述处理器，判断所述人体静电检测装置的接地状态。

9.如权利要求1所述的人体静电检测装置，其特征在于，所述处理器包括SPI接口，所述显示模块连接所述SPI接口。

10.如权利要求1-9中任一项所述的人体静电检测装置，其特征在于，所述人体静电检测装置还包括通讯模块，所述通讯模块用于将检测的静电检测值传输给其他与所述静电检测装置连接的终端，所述处理器包括UART接口，所述通讯模块通过所述UART接口与所述处理器电连接。