TW201336352A - 靜電消除裝置及控制電路 - Google Patents

Abstract

一種靜電消除裝置，包含：一正負離子產生電路，用於產生一具有一預設量的正負離子，並將正負離子轉換成一感應電壓；一控制電路，包括：一針污染處理單元，具有：一擷取器，分別擷取該感應電壓之相位與振幅以得到一正比於相位的第一電壓信號，及一正比振幅的第二電壓信號；一合成器，接收該第一電壓信號及該第二電壓信號，並將第一及第二電壓信號的波形疊加以得到一合成信號；及一平均運算器，對合成信號進行平均運算以得到一呈直流的平均電壓；及一微處理單元，預存一無污染參考值範圍，且判斷該平均電壓是否落於該無污染參考值範圍中。

Description

靜電消除裝置及控制電路

本發明是有關於一種裝置及電路，特別是指一種靜電消除裝置及控制電路。

一種現有且具有一放電針(圖未示)的靜電消除器(圖未示)可用於從其放電針產生正負離子來消除工作場所的靜電，但是現有的靜電消除器缺點為：無法偵測放電針是否受汙染，若放電針受汙染會影響正負離子的產生量，汙染越嚴重則越降低正負離子的產生量而使消除靜電的效果變差。

因此，本發明之第一目的，即在提供一種偵測針污功能的靜電消除裝置。

該靜電消除裝置，包含：一正負離子產生電路，接收一具有一導通比的脈波信號，且接收一直流電力，並根據該脈波信號的控制將該直流電力轉換成一具有一預設量的正負離子，並將該正負離子轉換成一大小正比於該預設量的感應電壓；一控制電路，包括：一針污染處理單元，具有：一擷取器，接收該感應電壓，且分別擷取該感應電壓之相位與振幅以得到一正比於該相位的第一電壓信號，及一正比該振幅的第二電壓信號；一合成器，電連接於該擷取器以接收該第一電壓信號及該第二電壓信號，並將該第一及第二電壓信號的波形疊加以得到一合成信號；及一平均運算器，電連接於該合成器以接收該合成信號，並對該合成信號進行平均運算以得到一呈直流的平均電壓；及一微處理單元，預存一無污染參考值範圍，且電連接於該平均運算器以接收該平均電壓，並判斷該平均電壓是否落於該無污染參考值範圍中，當該平均電壓沒有落於該無污染參考值範圍中，則輸出一污染顯示信號。

因此，本發明之第二目的，即在提供一種控制電路。

該控制電路適用於控制一正負離子產生電路，該正負離子產生電路用於產生一具有一預設量的正負離子，並將該正負離子轉換成一大小正比於該預設量的感應電壓，且該控制電路包含：一針污染處理單元，具有：一擷取器，接收該感應電壓，且分別擷取該感應電壓之相位與振幅以得到一正比於該相位的第一電壓信號，及一正比該振幅的第二電壓信號；一合成器，電連接於該擷取器以接收該第一電壓信號及該第二電壓信號，並將該第一及第二電壓信號的波形疊加以得到一合成信號；及一平均運算器，電連接於該合成器以接收該合成信號，並對該合成信號進行平均運算以得到一呈直流的平均電壓；及一微處理單元，預存一無污染參考值範圍，且電連接於該平均運算器以接收該平均電壓，並判斷該平均電壓是否落於該無污染參考值範圍中，當該平均電壓沒有落於該無污染參考值範圍中，則輸出一污染顯示信號。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之二個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

<第一較佳實施例>

如圖2所示，本發明具有偵測針污功能的靜電消除裝置之第一較佳實施例，適用於電連接於一產生一直流電力的直流電源1，且該靜電消除裝置包含：一正負離子產生電路2、一控制電路3，及一顯示器4。

該正負離子產生電路2接收一具有一導通比(duty ratio)的脈波信號，且電連接於該直流電源1以接收該直流電力，並根據該脈波信號的控制將該直流電力轉換成一具有一預設量的正負離子，並將該正負離子轉換成一大小正比於該預設量的感應電壓VS，且該正負離子的預設量相關於該導通比，且該正負離子產生電路2包括：一直交流轉換模組21、一正高壓產生器22，及一負高壓產生器23、一脈衝耦合器24、一放電針25、一接地板26，及一電阻R。

該直交流轉換模組21接收該直流電力及該脈波信號，並根據該脈波信號的控制將該直流電力轉換成一第一振盪信號及一反相於該第一振盪信號的第二振盪信號，且該直交流轉換模組21包括：一反相器inv、一第一開關S1、一第二開關S2、一第一振盪器O1，及一第二振盪器O2。

該反相器inv接收該脈波信號，並將其相位反相以產生一反相脈波信號。

第一開關S1具有一電連接於該直流電源1以接收該直流電力的第一端、一第二端，及一接收該脈波信號的控制端，且根據該脈波信號的控制於導通與不導通之間切換，當該第一開關S1導通時，該直流電力由其第一端傳遞到其第二端。

第二開關S2具有一電連接於該直流電源1以接收該直流電力的第一端、一第二端，及一電連接於該反相器inv以接收該反相脈波信號的控制端，且根據該反相脈波信號的控制於導通與不導通之間切換，當該第二開關S2導通時，該直流電力由其第一端傳遞到其第二端。

第一振盪器O1電連接於該第一開關S1的第二端以接收來自該第一開關S1的輸出，並進行轉換以產生一第一振盪信號。

第二振盪器O2電連接於該第二開關S2的第二端以接收來自該第二開關S2的輸出，並進行轉換以產生一第二振盪信號。

正高壓產生器22電連接於該直交流轉換模組21的第一振盪器O1以接收該第一振盪信號，並轉換成一正高壓脈衝。

負高壓產生器23電連接於該直交流轉換模組21的第二振盪器O2以接收該第二振盪信號，並轉換成一負高壓脈衝。

脈衝耦合器24電連接於該正、負高壓產生器22、23以分別接收該正、負高壓脈衝，並重疊耦合以產生一交流電壓脈衝，且該脈衝耦合器24包括一第一輸出電阻RO1、一第二輸出電阻RO2，及一第三輸出電阻RO3。

該第一輸出電阻RO1具有一電連接於該正高壓產生器22以接收該正高壓脈衝的第一端，及一第二端。

該第二輸出電阻RO2具有一電連接於該負高壓產生器23以接收該負高壓脈衝的第一端，及一電連接於該第一輸出電阻RO1的第二端的第二端。

該第三輸出電阻RO3具有一電連接於該第一輸出電阻RO1的第二端的第一端，及一提供該交流電壓脈衝的第二端。

該放電針25電連接於該脈衝耦合器24以接收該交流電壓脈衝，並輸出該正負離子。

該接地板26根據該正負離子與該放電針25之間形成一感應電場，並將該感應電場轉換成一感應電流。

該電阻R具有一電連接於該接地板25以接收該感應電流的第一端，及一接地的第二端，且將該感應電流轉換成該感應電壓VS從其第一端輸出。

控制電路3包括一針污染處理單元31、一脈波產生單元32，及一微處理單元33。

該針污染處理單元31具有一擷取器51、一合成器52，及一平均運算器53。

該擷取器51接收該感應電壓VS，且分別擷取該感應電壓VS之相位與振幅以得到一正比於該相位的第一電壓信號V1，及一正比該振幅的第二電壓信號V2。

該合成器52電連接於該擷取器51以接收該第一電壓信號V1及該第二電壓信號V2，並將該第一及第二電壓信號V1、V2的波形疊加以得到一合成信號。

該平均運算器53電連接於該合成器52以接收該合成信號，並對該合成信號進行平均運算以得到一呈直流的平均電壓，其中，該平均運算器53具有一整流器54及一濾波器55，且該平均運算是均方根運算(Root Mean Square，RMS)。

該整流器54將該合成信號進行整流以得到一呈直流的整流電壓。

該濾波器55電連接於該整流器54以接收該整流電壓，並進行濾波以得到該平均電壓。

參閱圖2，該脈波產生單元32電連接於該正負離子產生電路2以接收該感應電壓VS，並根據該感應電壓VS的變化產生該具有該導通比的脈波信號，且該導通比的大小正比該感應電壓VS的變化，且該脈波產生單元32包括一低通濾波器34、一整流器35、一鏈波濾波器36，及一比較器37。

該低通濾波器34接收該感應電壓VS，並濾除其高頻雜訊以得到一大小正比於該感應電壓VS的輸出。

該整流器35電連接於該低通濾波器34以接收其輸出，並進行整流以得到一大小正比於該感應電壓VS的整流信號。

該鏈波濾波器36電連接於該整流器35以接收該整流信號，並濾除其鏈波，以得到一大小正比於該感應電壓VS的比較電壓。

該比較器37電連接於該正負離子產生電路2，且接收一高準位臨界值VH、一低準位臨界值VL，及一異常放電臨界值VA，且電連接於該鏈波濾波器36以接收該比較電壓，並根據該比較電壓來產生該脈波信號，且當該比較電壓的準位介於該高、低準位臨界值VH、VL之間，則不改變該脈波信號的導通比，當該比較電壓的準位低於該低準位臨界值VL，則增加該脈波信號的導通比，當該比較電壓的準位高於該高準位臨界值VH，則減少該該脈波信號的導通比，且當該比較電壓的準位高於該異常放電臨界值VA時，更輸出一警告信號alarm。

該微處理單元33預存一無污染參考值範圍，且電連接於該平均運算器53以接收該平均電壓，並判斷該平均電壓是否落於該無污染參考值範圍中，當該平均電壓沒有落於該無污染參考值範圍中，則輸出一污染顯示信號，反之，則不輸出。

又該微處理單元33更電連接於該脈波產生單元32的比較器37以接收該警告信號alarm，並輸出一異常放電顯示信號。

該顯示器4電連接於該微處理器33以接收該污染顯示信號和該異常放電顯示信號，並予以顯示。

<第二較佳實施例>

如圖3所示，本發明具有偵測針污功能的靜電消除裝置之第二較佳實施例，與第一較佳實施例的差別為：該合成器52具有一第一電阻R1、一第二電阻R2、一電晶體Q，及一第一運算放大器OP1。

該第一電阻R1具有一電連接於該擷取器51且接收該第一電壓信號V1的第一端，及一第二端。

該第二電阻R2具有一電連接於該擷取器51且接收該第二電壓信號V2的第一端，及一第二端。

該電晶體Q具有一電連接於該第一電阻R1的第二端的第一端、一接地的第二端，及一電連接於該第二電阻R2的第二端的控制端。在本實施例中，該電晶體Q是一NPN型雙載子接面電晶體(BJT)，且其第一端是汲極、該第二端是射極、該控制端是基極。

該第一運算放大器OP1具有一電連接於該第一電阻R1的第二端的非反相輸入端(+)、一反相輸入端(-)，及一電連接於該反相輸入端(-)且提供該合成信號的輸出端。

該平均運算器53具有一輸入電阻RI、一回授電阻RF、一第二運算放大器OP2、一個二極體D、一輸出電容CO，及一輸出電阻RO。

該第二運算放大器OP2具有一接地的非反相輸入端(+)、一反相輸入端(-)，及一輸出端。

該輸入電阻RI具有一電連接於該第一運算放大器OP1之輸出端以接收該合成信號的第一端，及一電連接於該第二運算放大器OP2的反相輸入端(-)的第二端。

該回授電阻RF具有一電連接於該第二運算放大器OP1的非反相輸入端(+)的第一端，及一電連接於該第二運算放大器OP2的輸出端的第二端。

該二極體D具有一電接於該第二運算放大器OP2的輸出端的陽極，及一提供該平均電壓的陰極。

該輸出電容CO具有一電連接於該二極體D之陰極的第一端，及一接地的第二端。

該輸出電阻RO並聯於該輸出電容CO。

綜上所述，上述實施例具有以下優點：

1.能偵測放電針25有無污染，利用該針污染處理單元31、微處理單元33，及該顯示器4來判斷。

2.能即時(real time)提醒清潔放電針25。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1．．．直流電源

2．．．正負離子產生電路

21．．．直交流轉換模組

S1．．．第一開關

S2．．．第二開關

O1．．．第一振盪器

O2．．．第二振盪器

inv．．．反相器

22．．．正高壓產生器

23．．．負高壓產生器

24．．．脈衝耦合器

RO1．．．第一輸出電阻

RO2．．．第二輸出電阻

RO3．．．第三輸出電阻

25．．．放電針

26．．．接地板

R．．．電阻

VS．．．感應電壓

3．．．控制電路

31．．．針污染處理單元

51．．．擷取器

52．．．合成器

V1．．．第一電壓信號

V2．．．第二電壓信號

53．．．平均運算器

54．．．整流器

55．．．濾波器

32．．．脈波產生單元

alarm．．．警告信號

33．．．徹處理單元

4．．．顯示器

34．．．低通濾波器

35．．．整流器

36．．．鏈波濾波器

37．．．比較器

VA．．．異常放電臨界值

VH．．．高禪位臨界值

VL．．．低禪位臨界值

R1．．．第一電阻

R2．．．第二電阻

Q．．．電晶體

OP1．．．第一運算放大器

RI．．．輸入電阻

RF．．．回授電阻

OP2．．．第二運算放大器

D．．．二極體

CO．．．輸出電容

RO．．．輸出電阻

圖1是本發明具有偵測針污功能的靜電消除裝置之第一較佳實施例的電路圖；

圖2是該第一較佳實施例的該脈波產生單元的電路圖；及

圖3是本發明具有偵測針污功能的靜電消除裝置之第二較佳實施例的部分電路圖。

1．．．直流電源

2．．．正負離子產生電路

21．．．直交流轉換模組

S1．．．第一開關

S2．．．第二開關

O1．．．第一振盪器

O2．．．第二振盪器

inv．．．反相器

22．．．正高壓產生器

23．．．負高壓產生器

24．．．脈衝耦合器

RO1．．．第一輸出電阻

RO2．．．第二輸出電阻

RO3．．．第三輸出電阻

25．．．放電針

26．．．接地板

R．．．電阻

VS．．．感應電壓

3．．．控制電路

31．．．針污染處理單元

51．．．擷取器

52．．．合成器

V1．．．第一電壓信號

V2．．．第二電壓信號

53．．．平均運算器

54．．．整流器

55．．．濾波器

32．．．脈波產生單元

alarm．．．警告信號

33．．．微處理單元

4．．．顯示器

Claims (10)

1. 一種靜電消除裝置，包含：一正負離子產生電路，接收一具有一導通比的脈波信號，且接收一直流電力，並根據該脈波信號的控制將該直流電力轉換成一具有一預設量的正負離子，並將該正負離子轉換成一大小正比於該預設量的感應電壓；一控制電路，包括：一針污染處理單元，具有：一擷取器，接收該感應電壓，且分別擷取該感應電壓之相位與振幅以得到一正比於該相位的第一電壓信號，及一正比該振幅的第二電壓信號；一合成器，電連接於該擷取器以接收該第一電壓信號及該第二電壓信號，並將該第一及第二電壓信號的波形疊加以得到一合成信號；及一平均運算器，電連接於該合成器以接收該合成信號，並對該合成信號進行平均運算以得到一呈直流的平均電壓；及一微處理單元，預存一無污染參考值範圍，且電連接於該平均運算器以接收該平均電壓，並判斷該平均電壓是否落於該無污染參考值範圍中，當該平均電壓沒有落於該無污染參考值範圍中，則輸出一污染顯示信號。
2. 依據申請專利範圍第1項所述之靜電消除裝置，該正負離子產生電路包括：一直交流轉換模組，接收該直流電力及該脈波信號，並根據該脈波信號的控制將該直流電力轉換成一第一振盪信號及一反相於該第一振盪信號的第二振盪信號；一正高壓產生器，電連接於該直交流轉換模組以接收該第一振盪信號，並轉換成一正高壓脈衝；一負高壓產生器電連接於該直交流轉換模組以接收該第二振盪信號，並轉換成一負高壓脈衝；一脈衝耦合器，電連接於該正、負高壓產生器以分別接收該正、負高壓脈衝，並重疊耦合以產生一交流電壓脈衝；及一放電針，電連接於該脈衝耦合器以接收該交流電壓脈衝，並輸出該正負離子。
3. 依據申請專利範圍第2項所述之靜電消除裝置，該直交流轉換模組包括：一反相器，接收該脈波信號，並將其相位反相以產生一反相脈波信號；一第一開關，具有一電連接於該直流電源以接收該直流電力的第一端、一第二端，及一接收該脈波信號的控制端，且根據該脈波信號的控制於導通與不導通之間切換，當該第一開關導通時，該直流電力由其第一端傳遞到其第二端；一第二開關，具有一電連接於該直流電源以接收該直流電力的第一端、一第二端，及一電連接於該反相器以接收該反相脈波信號的控制端，且根據該反相脈波信號的控制於導通與不導通之間切換，當該第二開關導通時，該直流電力由其第一端傳遞到其第二端；一第一振盪器，電連接於該第一開關的第二端以接收來自該第一開關的輸出，並進行轉換以產生該第一振盪信號；及一第二振盪器，電連接於該第二開關的第二端以接收來自該第二開關的輸出，並進行轉換以產生該第二振盪信號。
4. 依據申請專利範圍第2項所述之靜電消除裝置，該脈衝耦合器包括：一第一輸出電阻，具有一電連接於該正高壓產生器以接收該正高壓脈衝的第一端，及一第二端；一第二輸出電阻，具有一電連接於該負高壓產生器以接收該負高壓脈衝的第一端，及一電連接於該第一輸出電阻的第二端的第二端；及一第三輸出電阻，具有一電連接於該第一輸出電阻的第二端的第一端，及一提供該交流電壓脈衝的第二端。
5. 依據申請專利範圍第2項所述之靜電消除裝置，該正負離子產生電路更包括：一接地板，根據該正負離子與該放電針之間形成一感應電場，並將該感應電場轉換成一感應電流；及一回授電阻，具有一電連接於該接地板以接收該感應電流的第一端，及一接地的第二端，且將該感應電流轉換成該感應電壓從其第一端輸出。
6. 依據申請專利範圍第1項所述之靜電消除裝置，該控制電路更包括：一脈波產生單元，電連接於該正負離子產生電路以接收該感應電壓，並根據該感應電壓的變化產生該具有該導通比的脈波信號，且該導通比的大小正比該感應電壓變化，且該脈波產生單元具有：一低通濾波器，接收該感應電壓，並濾除其高頻雜訊以得到一大小正比於該感應電壓的輸出；一整流器，電連接於該低通濾波器以接收其輸出，並進行整流以得到一大小正比於該感應電壓的整流信號；一鏈波濾波器，電連接於該整流器以接收該整流信號，並濾除其鏈波，以得到一大小正比於該感應電壓的比較電壓；及一比較器，電連接於該正負離子產生電路，且接收一高準位臨界值、一低準位臨界值，及一異常放電臨界值，且電連接於該鏈波濾波器以接收該比較電壓，並根據該比較電壓來產生該脈波信號。
7. 一種控制電路，適用於控制一正負離子產生電路，該正負離子產生電路用於產生一具有一預設量的正負離子，並將該正負離子轉換成一大小正比於該預設量的感應電壓，且該控制電路包含：一針污染處理單元，具有：一擷取器，接收該感應電壓，且分別擷取該感應電壓之相位與振幅以得到一正比於該相位的第一電壓信號，及一正比該振幅的第二電壓信號；一合成器，電連接於該擷取器以接收該第一電壓信號及該第二電壓信號，並將該第一及第二電壓信號的波形疊加以得到一合成信號；及一平均運算器，電連接於該合成器以接收該合成信號，並對該合成信號進行平均運算以得到一呈直流的平均電壓；及一微處理單元，預存一無污染參考值範圍，且電連接於該平均運算器以接收該平均電壓，並判斷該平均電壓是否落於該無污染參考值範圍中，當該平均電壓沒有落於該無污染參考值範圍中，則輸出一污染顯示信號。
8. 依據申請專利範圍第7項所述之控制電路，更包括：一脈波產生單元，電連接於該正負離子產生電路以接收該感應電壓，並根據該感應電壓的變化產生該具有該導通比的脈波信號，且該導通比的大小正比該感應電壓變化，且該脈波產生單元具有：一低通濾波器，接收該感應電壓，並濾除其高頻雜訊以得到一大小正比於該感應電壓的輸出；一整流器，電連接於該低通濾波器以接收其輸出，並進行整流以得到一大小正比於該感應電壓的整流信號；一鏈波濾波器，電連接於該整流器以接收該整流信號，並濾除其鏈波，以得到一大小正比於該感應電壓的比較電壓；及一比較器，電連接於該正負離子產生電路，且接收一高準位臨界值、一低準位臨界值，及一異常放電臨界值，且電連接於該鏈波濾波器以接收該比較電壓，並根據該比較電壓來產生該脈波信號。
9. 依據申請專利範圍第7項所述之控制電路，該合成器具有：一第一電阻，具有一電連接於該擷取器且接收該第一電壓信號的第一端，及一第二端；一第二電阻，具有一電連接於該擷取器且接收該第二電壓信號的第一端，及一第二端；一電晶體，具有一電連接於該第一電阻的第二端的第一端、一接地的第二端，及一電連接於該第二電阻的第二端的控制端；及一第一運算放大器，具有一電連接於該第一電阻的第二端的非反相輸入端、一反相輸入端，及一電連接於該反相輸入端且提供該合成信號的輸出端。
10. 依據申請專利範圍第9項所述之控制電路，該平均運算器具有：一第二運算放大器，具有一接地的非反相輸入端、一反相輸入端，及一輸出端；一輸入電阻，具有一電連接於該第一運算放大器之輸出端以接收該合成信號的第一端，及一電連接於該第二運算放大器的反相輸入端的第二端；一回授電阻，具有一電連接於該第二運算放大器的非反相輸入端的第一端，及一電連接於該第二運算放大器的輸出端的第二端；一個二極體，具有一電接於該第二運算放大器的輸出端的陽極，及一提供該平均電壓的陰極；一輸出電容，具有一電連接於該二極體之陰極的第一端，及一接地的第二端；及一輸出電阻，並聯於該輸出電容。