JPH077032B2 - 静電気放電検知装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、携帯可能で比較的簡単
な装置により、電子機器の障害の原因となっていると見
られる静電気放電を、その他の雑音から識別して容易に
検知できるようにした静電気放電検知装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】情報処理装置や通信装置などの電子機器
は、静電気放電や電源の開閉や放送用の無線電波などの
電磁干渉（ＥＭＩ）によって誤動作することがあり、誤
動作するものが例えばロボットの場合など、時には人身
障害などの重大な問題を生ずる恐れがある。従って、電
子機器は、このようなＥＭＩに対して十分な対策を施し
ておく必要がある。しかし、一様にＥＭＩ対策といって
も其の原因によって対策方法が必ずしも同一ではなく、
しかも夫々かなりな費用を要するから、ある電子機器が
影響を受けている場合には、そのＥＭＩ源が何であるか
を検知、分析して、それに応じて対策する必要がある。
一方、現在ＥＭＩの存在を検知し分析するための機器と
して、例えば、トランジェント・ディジタイザ、高周波
電磁界検出装置、電界強度測定器、電力密度計、ＥＭＩ
測定器、スペクトラム・アナライザなど種々あるが、非
常に高価なものもあり、また一般にこれらの機器はＥＭ
Ｉが存在することを示すだけで、どのような原因による
ものであるかの識別は出来なかった。また、通常これら
の機器は、それだけではＥＭＩが生じた時刻の記録をと
ることが出来ず、無人による自動観測が出来ず、何時発
生するか分からないＥＭＩを捕捉することは困難であ
り、電子機器の誤動作とＥＭＩの関係を明らかにするに
は不具合であった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、その発生が
不定期で且つ再現性の低い静電気放電について、種々の
ＥＭＩ源の中から選択的に静電気放電の発生を検出し、
また其の放電の規模（レベル）を発生時刻と共に記録
し、静電気放電を原因とする電子機器の誤動作の対策に
広く利用できるようにした静電気放電検知装置を提供す
ることを目的とする。 これは、近年、環境の中に静電
気帯電を生じさせるような材料が広範に使用されるよう
になり、他方、あらかじめ想定したＥＭＩ源に対して或
る程度の対策を講じておいても、急速に進歩する電子機
器には、従来よりもＥＭＩに対して繊細な一層感じ易い
ものを無意識に使用している場合が多々あるからであ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明においては、静電気放電によって生じた電磁波
により其の電界強度に応じた電圧が誘起されるアンテナ
と、その電圧を増幅する増幅回路と、増幅回路出力を検
波する検波回路と、検波回路出力を複数の基準レベル夫
々と比較して、基準レベルを越えていれば出力する複数
の基準レベル毎に設けた比較器よりなる比較回路と、比
較回路の出力を入力して其の入力継続時間が第１の特定
時間を越えず且つ１回の入力が終了してから第２の特定
時間が経過するまでに次の入力は起こらないという条件
に合致した入力だけを静電気放電に起因するものとして
出力する静電気放電識別回路と、比較回路の出力と静電
気放電識別回路の出力とに応じて、どのレベルの静電気
放電を検知したかを示す指示装置と、指示装置の出力と
内蔵する時計により静電気放電の発生、レベル、及び発
生時刻を記録する記録装置とで、静電気放電検知装置を
構成させることにした。

【０００５】

【作用】上記のように、現在、電子機器、特にコンピュ
ータなどのディジタル機器はＥＭＩの影響を受け易いの
で、その対策も種々考えられており、例えば特開昭５８
−４２９７７号公報には、ＥＭＩの誘導項を主として受
信する超小形アンテナと、該アンテナに誘起された電圧
を増幅するための増幅器と、該増幅器の出力を所定の基
準レベルと比較して該出力が該基準レベルを越えたこと
を示す信号を出力する比較回路と、該比較回路からの前
記信号を受けてそれを指示するための指示装置とを備え
ることを特徴とする高周波電磁界検出装置が開示されて
いる。この技術では、ＥＭＩの検出のために高周波電磁
界を受信するのに、放射磁界を主としてとらえる同調ア
ンテナを使用する代りに、むしろ誘導磁界を主としてと
らえるという考え方をした方が有効であるとして、長さ
１０ｍｍの超小形アンテナを使用して、例えば静電気放
電を其の放電場所の近傍数十ｃｍ程度のところで捕捉す
ることを狙っている。しかし、他の多くの静電気放電の
研究の結果によれば、静電気放電によって生じる電磁波
には広い周波数帯域のものが含まれており、あまり周波
数にこだわる必要はなく、１００ＭＨｚ近傍をかなり広
い範囲にカバー出来る受信装置が適しているとされ、本
発明者の実験によっても同様に認められたので、本発明
装置では、７５ｃｍの広帯域アンテナにより、３０〜２
３０ＭＨｚの周波数帯域の電磁波を検知するようにし
た。勿論、周波数に鋭敏な同調回路を用いた増幅器の使
用は避けた。７５ｃｍ程度のロッドアンテナならば不使
用時に短く出来る構造にしておけば携帯使用にも不便は
なく、この程度の長さがある方が感度が向上し、実用上
便利だからである。

【０００６】また、ＥＭＩの電磁波が存在しても其の電
界強度が弱く、実際に電子機器に障害を起こさせなけれ
ば問題にならないから、本発明においても比較回路を設
けて、ある程度以上の電界強度を有する電磁波だけを対
象にすることにしたが、其の場合に本発明者の実験、研
究に基づいて、３．２ｍＶ／ｍ以上を低レベル、１０ｍ
Ｖ／ｍ以上を中レベル、３１．６ｍＶ／ｍ以上を高レベ
ルとして、出力するようにした。本発明者は、コンピュ
ータなどの障害原因を調査した結果、比較的近傍、例え
ば数メートルの距離における静電気放電が原因になって
いる場合が多いのではないかと考えて上記レベルを設定
した。

【０００７】また、静電気放電により生じた電磁波の識
別は、一般に静電気放電は非常に短い時間内に終了する
事象であり、静電気放電によって現われるパルスの幅も
やはり短く（数百ｎｓ程度）、また放電母体の静電容量
は、通常、２００ｐＦ以下であって、放電が１回生じた
のちしばらくの間は次回の放電は生じない。これに対し
て、電源の開閉に際して生ずる電磁波は、一般に放電回
数は継続して複数回であり、静電気放電に比べると継続
時間が長い。更に、放送波や無線電波の場合は静電気放
電に比較して非常に長い時間（数ｍｓ〜数ｓ）継続す
る。従って本発明では、比較回路から出力された静電気
放電によるパルスの幅は、短く、且つ、単発であるとい
う識別原理によって静電気放電に起因するＥＭＩの電磁
波を識別することにした。本発明者は、実験研究の結
果、本発明に係る静電気放電識別回路では、上記パルス
の幅（第１の特定時間）が１０μｓを越えず、且つ、１
回の放電が生じたのち、しばらくの間（第２の特定時
間）即ち３０μｓ経過するまでは次回の放電が生じなか
った場合だけを静電気放電によるものとして識別するこ
とにした。但し、本発明静電気放電検知装置では、アン
テナから静電気放電識別回路に至るまでにアンテナ出力
は何種類もの回路で処理されているから、上記数値は本
発明に係る静電気放電識別回路で識別の基準として採用
して実用上良好な結果が得られたというだけであって、
静電気放電が実際にそのように発生しているというもの
ではない。

【０００８】なお、近年、大容量ＬＳＩメモリの開発、
実用化が急速に進んでおり、コンピュータ保守業務など
で、一般に、障害発生の状態や、それに対する保守業務
の状態を記録するための記録媒体としてＩＣカードを使
用する機運にあるので、本発明静電気放電検知装置で
も、記録媒体として同様にＩＣカードを使用することに
した。

【０００９】

【実施例】図１（ａ）は本発明一実施例のブロック図を
示す。本実施例静電気放電検知装置の近辺でＥＭＩ源か
ら電磁波が発生されると、アンテナに其の電磁波の電界
強度に比例した電圧が誘起される。その誘起電圧はアン
テナ整合部を通り、増幅回路に入り、その増幅回路によ
って、例えば、電圧利得１００倍に増幅され、検波回路
に入り、検波され振幅に応じたアナログ信号に変換され
る。変換されたアナログ信号は、比較回路の３個の比較
器それぞれの一方の入力に入れられる。３個の比較器そ
れぞれの他方の入力には、受信した電磁波が、やっと実
際に障害を引き起こすと見られる程度以上か、中位か、
強いか、を区別するために、低レベル、中レベル、高レ
ベルの基準レベル電圧が与えれれている。アンテナに誘
起された電圧に対応する増幅され検波された出力アナロ
グ信号が、或る比較器の一方に加えられると、他方の入
力に与えられている上記基準レベルと比較され、この基
準レベルよりもアナログ信号が大きければ其の比較器
は、入力のレベルが基準レベルを越えていることを示す
信号を出力する。比較回路から出力された信号は、静電
気放電識別回路に入れられ、信号波形が静電気放電に起
因する場合の上記条件を満たしているか否かがチェック
され、満たしていれば其の入力信号は静電気放電に起因
するものとして出力される。比較回路の出力と静電気放
電識別回路の出力により、指示装置の静電気放電検知表
示用の発光ダイオードが点灯され、また静電気放電発生
を知らせるブザーが鳴る。このブザーには切替スィッチ
がついており、ブザー音を消すこともできる。制御装置
は指示装置の出力を常時監視しており、静電気放電が検
知され、指示装置から信号が出力されると、制御装置に
内蔵された時計の時刻と指示装置の出力とを併せて記録
装置に記録し、表示装置に記録内容を表示する。記録終
了後、制御装置からリセット信号を出力し、静電気放電
検知装置の各部たとえばフリップフロップなどをリセッ
トし、次の静電気放電の検知に備える。リセットを手動
リセットボタンで行なうこともできる。

【００１０】図１（ｂ）は同実施例の外観図で、左側に
静電気放電検知部を、右側に制御、記録、表示部を、中
央に前記両者を接続するインタフェースケーブルを示
す。本実施例では静電気放電検知部と制御記録表示部が
別々になっているが一体にしても勿論差支えない。制御
記録表示部のボタンは内蔵する時計の時刻合わせなどに
用いる。表示には液晶表示装置を用いた。ロッドアンテ
ナは３段に伸ばして使用するようになっており、携帯に
際しては、短くして静電気放電検知部の図の左方に見え
る凹みの中に収納する。

【００１１】図２は本発明静電気放電検知装置の中核と
なる静電気放電識別回路のブロック図で、破線に囲まれ
た部分が静電気放電識別回路１で、破線の枠外の左上部
に比較回路の一部である比較器を示す。此の比較器はア
ナログ信号入力を、低レベル（電界強度３．２ｍＶ／ｍ
に対応）の基準レベル電圧と比較する。比較器を構成す
る２個の演算増幅器２０、２１のうち、演算増幅器２０
は低レベルの基準レベル電圧を発生させ、演算増幅器２
１が上記アナログ信号入力を上記低レベルの基準レベル
電圧と比較し、アナログ信号入力の方が大きければ、負
の電圧を出力してＬＤと表示した信号の電位を立下げる
（信号ＬＤは通常は高、比較回路が出力したとき低にな
る）。直列接続したインバータ２２、２３はバッファ回
路として作用する。

【００１２】破線枠内の静電気放電識別回路１は、上記
比較器の出力信号ＬＤに対し、それが立ち下がって低に
なっている期間が１０μｓを越えないか、信号ＬＤが１
回立ち下がり立ち上がって（静電放電などによる電磁波
の継続発生が１回終了したことを示す）から次のＬＤの
立ち下がり開始までに３０μｓ以上経過しているかとい
う静電気放電の識別条件に合致しているか否かを調べ
る。１０μｓ以内というのは静電気放電ならば短時間で
終了する筈という条件であり、３０μｓ以上経過という
のは静電気放電ならば繰り返して何回も生じない（単
発）筈という条件である。

【００１３】ＬＤが立ち下がり低になることによって、
ＲＳラッチ１０はとにかく一旦セットされ、Ｑ出力が立
ち上がり高になるが、もし入力された信号が上記静電気
放電識別の２条件を満たしていなければ、間もなくリセ
ットされることになる。静電気放電識別回路１は、上記
ＲＳラッチ１０の他に、単安定マルチバイブレータ２、
３、アンドゲート４、８、９、Ｄ形フリップフロップ
５、６、７などを備えている。単安定マルチバイブレー
タ２のＱの論理否定出力信号をＲＥ、単安定マルチバイ
ブレータ３のＱの論理否定出力信号をＦＥ、アンドゲー
ト４の出力信号をＴＲＧＴ、Ｄ形フリップフロップ５の
Ｑの出力信号をＬＯＮＧ、Ｄ形フリップフロップ６のＱ
の出力信号をＯＮＥ、Ｄ形フリップフロップ７のＱの論
理否定出力信号をＴＷＯ、アンドゲート８の出力信号を
ＣＡＣＬと呼ぶことにする。アンドゲート８の出力ＣＡ
ＣＬ（キャンセル）が立ち下がっていれば、ＲＳラッチ
１０はリセットされ、Ｑ出力は立ち下がる。Ｄ形フリッ
プフロップ５の出力ＬＯＮＧは、基準レベル以上のアン
テナ入力があったことを示す信号ＬＤの低の時間が１０
μｓをこえた場合に低となって、アンドゲート８の出力
ＣＡＣＬを低とし、ＲＳラッチ１０をリセットして出力
Ｑを立ち下がらせ低にする。また、Ｄ形フリップフロッ
プ７の出力ＴＷＯは、３０μｓ以内に信号ＬＤの２度目
の立下りが生じた（アンテナ入力が短い時間内に２度生
じた即ち単発ではない）ときに立下って低となり、たと
え信号ＬＯＮＧが高の状態（その前の信号ＬＤの低の状
態の時間が１０μｓ以内であったことを示す）であって
もアンドゲート８の出力ＣＡＣＬを低とし、ＲＳラッチ
１０のＱ出力を立ち下がらせ低にする。

【００１４】図３はアンテナが電磁波を検知して信号Ｌ
Ｄが低となったが、その継続時間（パルス幅）は１０μ
ｓ以内であった場合の上記各信号の状態を示す図、図４
は信号ＬＤが低となっていた時間が１０μｓを越えてい
た場合の各信号の状態を示す図、図５は信号ＬＤに一度
立下りパルスが現われてから３０μｓを経過しない間に
再度立下りパルスが生じた場合の各信号の状態を示す図
である。実際には、入力信号が、増幅器、インバータ、
マルチバイブレータ、フリップフロップ、アンドゲート
などを動作させ、立ち下がったり、立ち上がったりする
際に必ずある程度の時間を必要とするが、これらの図は
其のような時間遅れはすべて省略して描いてある。

【００１５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、極
めて容易に所望の場所で、静電気放電による電磁波を他
のＥＭＩ源による電磁波から識別して、静電気放電の発
生時刻、その程度などを記録することができるので、従
来は静電気放電に起因するのではないかと疑惑をもちな
がら、確固とした対策を立てるのが困難であった静電気
放電に起因してコンピュータなどの電子機器に発生した
障害を、本発明装置による記録を電子機器側の障害の記
録と照合することにより、電子機器の障害対策を無駄な
く効果的に行なうのに役立つ。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明一実施例のブロック図、（ｂ）
は同実施例の外観図である。

【図２】本発明に係る静電気放電識別回路のブロック図
である。

【図３】 信号ＬＤが低となっが、その継続時間（パルス
幅）は１０μｓ以内であった場合の各信号の状態を示す
図である。

【図４】 信号ＬＤが低となっていた時間が１０μｓを越
えた場合の各信号の状態を示す図である。

【図５】 信号ＬＤに一度立下りパルス現れてから３０μ
ｓ経過しない間に再度立下りパルスが生じた場合の各信
号の状態を示す図である。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】静電気放電によって生じた電磁波により其
   の電界強度に応じた電圧が誘起されるアンテナと、その
   電圧を増幅する増幅回路と、増幅回路出力を検波する検
   波回路と、検波回路出力を複数の基準レベル夫々と比較
   して基準レベルを越えていれば出力する複数の基準レベ
   ル毎に設けた比較器よりなる比較回路と、比較回路の出
   力を入力して其の入力継続時間が第１の特定時間を越え
   ず且つ１回の入力が終了してから第２の特定時間が経過
   するまでに次の入力は起こらないという条件に合致した
   入力だけを静電気放電に起因するものとして出力する静
   電気放電識別回路と、比較回路の出力と静電気放電識別
   回路の出力とに応じて、どのレベルの静電気放電を検知
   したかを示す指示装置と、指示装置の出力と内蔵する時
   計により静電気放電のレベル及び発生時刻を記録する記
   録装置とを備えていることを特徴とする静電気放電検知
   装置。
2. 【請求項２】広帯域アンテナを備え、３０〜２３０ＭＨ
   ｚの周波数帯域の電磁波を検知するようにしたことを特
   徴とする請求項１記載の静電気放電検知装置。
3. 【請求項３】比較回路が、検知した電磁波の電界強度
   が、３．２ｍＶ／ｍ以上に対する入力を低レベル、１０
   ｍＶ／ｍ以上に対する入力を中レベル、３１．６ｍＶ／
   ｍ以上に対する入力を高レベルとして、出力するように
   したことを特徴とする請求項１記載の静電気放電検知装
   置。
4. 【請求項４】比較回路の最低基準レベルを越えた出力を
   入力し、第１の特定時間を１０μｓ、第２の特定時間を
   ３０μｓとして、アンテナが検知した電磁波が静電気放
   電に起因するか否かを識別するようにした静電気放電識
   別回路を備えていることを特徴とする請求項１記載の静
   電気放電検知装置。
5. 【請求項５】記録装置の記録媒体としてＩＣカードを用
   いたことを特徴とする請求項１記載の静電気放電検知装
   置。