一種靜電檢測裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提出了一種靜電檢測裝置，其包括電源管理電路、以及與電源管理電路均連接的微控制器工作電路、通信電路、溫度檢測電路、濕度檢測電路、靜電檢測電路。微控制器工作電路與電源管理電路、通信電路、溫度檢測電路、濕度檢測電路、靜電檢測電路均連接。該靜電檢測電路包括銅盤CU、電阻R6～R11、變?nèi)荻O管VD1～VD2n、瞬態(tài)電壓抑制二極管D2、變壓器Tran、三極管T2，n為正整數(shù)。利用本實用新型的靜電檢測裝置能夠?qū)崟r采集被檢測地區(qū)或被檢測設(shè)備附件靜電電壓大小，并可將檢測到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。
【專利說明】—種靜電檢測裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實用新型涉及一種檢測裝置，特別涉及一種靜電檢查裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]接地裝置的作用主要是防止人身遭受電擊、設(shè)備和線路遭受損壞、預防火災(zāi)和防止雷擊、防止靜電損害和保障電力系統(tǒng)正常運行，是電力系統(tǒng)中的一個重要組成部分。不論是強電設(shè)備還是弱電設(shè)備，不論是高壓設(shè)備還是低壓設(shè)備，接地裝置的合格與否都直接影響到系統(tǒng)及設(shè)備的正常安全運行。電氣設(shè)備一旦出現(xiàn)接地不良，大量靜電的聚集會給設(shè)備和工作人員造成威脅；而當靜電達到一定值時，有可能因靜電放電而引起設(shè)備故障甚至火災(zāi)，從而造成難以彌補的損失。
[0003]目前，判斷電氣設(shè)備接地是否良好，通常采用接地電阻測量儀或鉗形接地電阻測試儀測量設(shè)備接地電阻值的方法進行判斷。電氣設(shè)備分布廣泛，從城市到鄉(xiāng)鎮(zhèn)，從室內(nèi)到野外都有，若通過人工測接地電阻的方式進行定期檢測，一方面浪費了大量的人力、物力及時間，另一方面由于接地裝置的故障通常帶有很大的偶然性和隨機性，因而無法做到實時監(jiān)控。
[0004]此外還有很多對靜電非常敏感的工作環(huán)境，石油化工等領(lǐng)域，隨著儲運行業(yè)的不斷發(fā)展，油品輸送的流速、流量不斷提高，由此引起的靜電事故也越來越多。在這些環(huán)境下，靜電通常與其他顆粒一起漂浮在空中，難以通過某一點的靜電來判斷整個工作環(huán)境的靜電分布。
[0005]基于以上情況，開發(fā)一種小型的低功耗的，且能長期在線檢測靜電的設(shè)備是很有必要的。靜電的產(chǎn)生與泄放本身是一個動態(tài)過程，且受環(huán)境溫度、濕度的影響很大，因而若能在靜電檢測設(shè)備中增加溫度和濕度參數(shù)，將大大增加對被檢測地區(qū)靜電動態(tài)特性檢測的
可靠性。
實用新型內(nèi)容
[0006]本實用新型的目的在于提供一種靜電檢測裝置，利用該靜電檢測裝置能夠?qū)崟r采集被檢測地區(qū)或被檢測設(shè)備附件靜電電壓大小，并可將檢測到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。
[0007]本實用新型是這樣實現(xiàn)的，一種靜電檢測裝置，其包括電源管理電路、微控制器工作電路、通信電路、溫度檢測電路、濕度檢測電路、靜電檢測電路；該電源管理電路與微控制器工作電路、通信電路、溫度檢測電路、濕度檢測電路、靜電檢測電路均相連接；該微控制器工作電路與電源管理電路、通信電路、溫度檢測電路、濕度檢測電路、靜電檢測電路均相連接；其中，
[0008]該靜電檢測電路包括銅盤⑶、電阻R6?R11、變?nèi)荻O管VDl?VD2n、瞬態(tài)電壓抑制二極管D2、變壓器Tran、三極管T2，η為正整數(shù)；銅盤⑶依次經(jīng)由電阻R8、電阻R7接地；變?nèi)荻O管VDl?VDn相互并聯(lián)，變?nèi)荻O管VD (n+1)?VD2n相互并聯(lián)，變?nèi)荻O管VDl?VDn的陰極與變?nèi)荻O管VD(n+1)?VD2n的陰極相連后與瞬態(tài)電壓抑制二極管D2的陰極、電阻R8與R7的公共端相連；瞬態(tài)電壓抑制二極管D2的陽極與變?nèi)荻O管VDl?VDn的陽極相連后與變壓器Tran次級側(cè)的一端相連，變?nèi)荻O管VD (n+1)?VD2n的陽極與變壓器Tran次級側(cè)的另一端相連；變壓器Tran次級側(cè)的公共端通過電阻R9接地，并與微控制器工作電路相連接；變壓器Tran初級側(cè)的一端依次經(jīng)由電阻R11、電阻RlO連接工作電源VCC，同時與三極管T2的集電極相連；變壓器Tran初級側(cè)的另一端與三極管T2的發(fā)射極相連后接地；三極管T2的基極通過電阻R6與微控制器工作電路相連接。
[0009]作為上述方案的進一步改進，該溫度檢測電路包括電阻式溫度傳感器TR、電阻R4、電容C7、電解電容C6 ；電阻式溫度傳感器TR的一端經(jīng)由電阻R4連工作電源VCC，另一端與電容C7的一端、電解電容C6的負極相連后接地；電容C7的另一端、電解電容C6的正極與微控制器工作電路連接。
[0010]進一步地，該濕度檢測電路包括濕度傳感器U3、電容C8、電阻R5 ;濕度傳感器U3的接地端接工作電源VCC并經(jīng)由電容C8接地，其輸出端通過電阻R5接地并與微控制器工作電路連接，其接地端接地。
[0011]作為上述方案的進一步改進，該微控制器工作電路包括單片機Ul及其相應(yīng)的外圍輔助電路，單片機Ul連接變壓器Tran次級側(cè)的公共端、電阻R6、電解電容C6的正極、濕度傳感器U3的輸出端。優(yōu)選地，單片機Ul為MSP430G2553芯片，單片機Ul的外圍輔助電路包括晶振X、電容C3 ;單片機Ul的I腳通過電容C3接地，單片機Ul的20腳接地，單片機Ul的18腳通過晶振X與單片機Ul的19腳相連接，單片機Ul的Pl.6 口、P1.7 口、P2.2?P2.5 口分別與通信電路相連接，單片機Ul的Pl.1 口與電解電容C6的正極相連接；單片機Ul的Pl.2 口與濕度傳感器U3的輸出端相連接，單片機Ul的Pl.3 口和P2.1 口分別與變壓器Tran次級側(cè)的公共端、電阻R6相連接。
[0012]作為上述方案的進一步改進，該電源管理電路包括供電源、電解電容Cl、電容C2、三極管Tl、電阻Rl?R3 ;該供電源的正極分別接電解電容Cl的正極、電容C2的一端和三極管Tl的集電極；該供電源的負極與電解電容Cl的負極、電容C2的另一端相連后接地；三極管Tl的基極通過電阻Rl與單片機Ul的P2.0 口相連接；三極管Tl的發(fā)射極通過電阻R2與電阻R3相連，電阻R2與電阻R3的公共端與單片機Ul的Pl.0 口相連接，電阻R3的另一端接地；該供電源為微控制器工作電路、通信電路、溫度檢測電路、濕度檢測電路、靜電檢測電路的正常工作提供電。
[0013]作為上述方案的進一步改進，該通信電路采用無線通信。優(yōu)選地，該通信電路包括無線模塊U2及其相應(yīng)的外圍輔助電路，無線模塊U2連接單片機Ul。再優(yōu)選地，無線模塊U2為S004_CC1101芯片，無線模塊U2的外圍輔助電路包括電容C4?C5 ;無線模塊U2的I腳和2腳分別通過電容C4和電容C5接地，無線模塊U2的3?8腳分別與單片機Ul的P2.5口、P2.3 口、P2.4 口、Pl.6 口、P2.2 口、Pl.7 口相連接。
[0014]作為上述方案的進一步改進，濕度傳感器U3為HIH-5030芯片，濕度傳感器U3的+Ve腳通過電容C8接地，濕度傳感器U3的OUT腳通過電阻R5接地并與單片機Ul的Pl.2口相連接，濕度傳感器U3的-Ve接地。
[0015]作為上述方案的進一步改進，銅盤⑶直徑不小于10mm。
[0016]本實用新型的靜電檢測裝置具有的有益效果是:
[0017]1、能快速檢測被檢測區(qū)域靜電的大??；[0018]2、能快速檢測被檢測區(qū)域的溫度；
[0019]3、能快速檢測被檢測區(qū)域的濕度；
[0020]4、自身電池電量可設(shè)計不足報警；
[0021]5、能將所采集到的靜電、溫度、濕度及電池電量通過無線方式發(fā)射；
[0022]6、裝置采用低功耗設(shè)計，可長期使用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是本實用新型較佳實施方式提供的靜電檢測裝置的總體結(jié)構(gòu)框圖。
[0024]圖2是圖1靜電檢測裝置的電路原理圖。
[0025]圖3是圖2靜電檢測裝置的靜電檢測仿真圖。
【具體實施方式】
[0026]為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0027]圖1是本實用新型較佳實施方式提供的靜電檢測裝置的總體結(jié)構(gòu)框圖。該靜電檢測裝置包括電源管理電路1、微控制器工作電路2、通信電路(在本實施方式中，采用無線通信電路3，當然在其他實施方式中，也可以采用有線通信方式)、溫度檢測電路4、濕度檢測電路5、靜電檢測電路6。
[0028]電源管理電路I與微控制器工作電路2、無線通信電路3、溫度檢測電路4、濕度檢測電路5、靜電檢測電路6均相連接；微控制器工作電路2與電源管理電路1、無線通信電路
3、溫度檢測電路4、濕度檢測電路5、靜電檢測電路6均相連接。
[0029]請結(jié)合圖2，圖2是圖1的相應(yīng)電路原理圖。
[0030]該電源管理電路I包括供電源(在本實施方式中，采用串聯(lián)的干電池Vl?V2)、電解電容Cl、電容C2、三極管Tl、電阻Rl?R3。在電源管理電路I中，1.5V干電池Vl?V2串聯(lián)后，干電池Vl的正極分別接電解電容Cl的正極、電容C2的一端和三極管Tl的集電極。干電池V2的負極與電解電容Cl的負極、電容C2的另一端相連后接地。三極管Tl的基極通過電阻Rl與微控制器工作電路2相連接。三極管Tl的發(fā)射極通過電阻R2與電阻R3相連，電阻R2與電阻R3的公共端與微控制器工作電路2相連接，電阻R3的另一端接地；干電池V1、V2為微控制器工作電路2、無線通信電路3、溫度檢測電路4、濕度檢測電路5、靜電檢測電路6的正常工作提供電源。
[0031]微控制器工作電路2包括單片機Ul及其相應(yīng)的外圍輔助電路，在本實施方式中，單片機Ul為MSP430G2553芯片，單片機Ul的外圍輔助電路包括晶振X、電容C3。在微控制器工作電路2中，單片機Ul的I腳通過電容C3接地，單片機Ul的20腳接地，單片機Ul的18腳通過晶振X與單片機Ul的19腳相連接，單片機Ul的Pl.6 口、Pl.7 口、P2.2?P2.5口分別與無線通信電路相連接，單片機Ul的Pl.1 口與溫度檢測電路4相連接，單片機Ul的Pl.2 口與濕度檢測電路5相連接，單片機Ul的Pl.3 口和P2.1 口分別與靜電檢測電路6相連接。
[0032]無線通信電路3包括無線模塊U2及其相應(yīng)的外圍輔助電路，在本實施方式中，無線模塊U2為S004_CC1101芯片，無線模塊U2的外圍輔助電路包括電容C4?C5。在無線通信電路3中，無線模塊U2的I腳和2腳分別通過電容C4和電容C5接地；無線模塊U2的3?8腳分別與微控制器工作電路2中的單片機Ul的P2.5 口、P2.3 口、P2.4 口、Pl.6 口、P2.2 口、Pl.7 口相連接。
[0033]溫度檢測電路4包括電阻式溫度傳感器TR、電阻R4、電容C7、電解電容C6 ；電阻式溫度傳感器TR的一端經(jīng)由電阻R4連工作電源VCC，另一端與電容C7的一端、電解電容C6的負極相連后接地；電容C7的另一端、電解電容C6的正極與微控制器工作電路2的Pl.1口連接。電阻式溫度傳感器TR可為HEL-776。
[0034]濕度檢測電路5包括濕度傳感器U3、電容C8、電阻R5。在本實施方式中，濕度傳感器U3為HIH-5030芯片，濕度傳感器U3的+Ve腳通過電容C8接地，濕度傳感器U3的OUT腳通過電阻R5接地并與單片機Ul的Pl.2 口相連接，濕度傳感器U3的-Ve接地。
[0035]靜電檢測電路6包括銅盤⑶(在本實施方式中，銅盤⑶為直徑不小于IOmm的銅盤)、電阻R6?Rl1、變?nèi)荻O管VDl?VD2n、瞬態(tài)電壓抑制二極管D2、變壓器Tran、三極管T2，η為正整數(shù)。在靜電檢測電路6中，銅盤⑶通過電阻R8與電阻R7相連，電阻R7接地；變?nèi)荻O管VDl?VD2n為同一型號的變?nèi)荻O管，η為大于O的整數(shù)，是大小與微控制器工作電路2中的單片機Ul的Ρ2.1 口發(fā)出的頻率、電池供電電壓(即工作電源VCC)的大小，變?nèi)荻O管本身的特性有關(guān)，在一個示例中，單片機Ul的Ρ2.1 口發(fā)出的頻率為1MHz，工作電源VCC為3.3V，變?nèi)荻O管VDl?VD2n為ZDC834A，此時n=l，即只有變?nèi)荻O管VDl?VD2 ;變?nèi)荻O管VDl?VDn相互并聯(lián)，變?nèi)荻O管VD (η+1)?VD2n相互并聯(lián)，V變?nèi)荻O管Dl?VDn的陰極(圖2中為B腳)與變?nèi)荻O管VD (n+1)?VD2n的陰極(圖2中為B腳)相連后與瞬態(tài)電壓抑制二極管D2的陰極、電阻R8與電阻R7的公共端相連；瞬態(tài)電壓抑制二極管D2的陽極與變?nèi)荻O管VDl?VDn的陽極相連后與變壓器Tran次級側(cè)的一端相連(圖2中為5腳)，變?nèi)荻O管VD (n+1)?VD2n的陽極與變壓器Tran次級側(cè)的另一端相連(圖2中為3腳);變壓器Tran次級側(cè)的公共端(圖2中為4腳)通過電阻R9接地，并與微控制器工作電路2中的單片機Ul的Pl.3 口相連接；變壓器Tran初級側(cè)的一端(圖2中為I腳)通過電阻Rll與電阻RlO相連，同時與三極管T2的集電極相連；變壓器Tran初級側(cè)的另一端(圖2中為2腳)與三極管T2的發(fā)射極相連后接地；三極管T2的基極通過電阻R6與微控制器工作電路2中的單片機Ul的P2.1 口相連接。
[0036]請結(jié)合圖3，圖3是圖2靜電檢測裝置的靜電檢測仿真圖。在本實施方式中，單片機Ul的P2.1 口發(fā)出的頻率為IMHz，工作電源VCC為3.3V，變?nèi)荻O管VDl?VD2n為ZDC834A，此時n=l，即只有變?nèi)荻O管VDl和VD2，當環(huán)境靜電分別為6000V/4000V/2000V時，通過電路仿真軟件PSpice對圖2的靜電檢測電路6進行仿真，得到電阻R9兩端的電壓即圖3中的曲線；由圖3可知當靜電變化時，由于變?nèi)荻O管VDl和VD2的電容發(fā)生了改變，導致電阻R9的端電壓發(fā)生變化，因而同過采集電阻R9電壓的最大值即可判斷此時的靜電電壓。
[0037]本實用新型的靜電檢測裝置工作過程如下:
[0038]銅盤CU實時采集環(huán)境中或者電氣設(shè)備附件的靜電電壓，由于該靜電電壓通常很大，因而通過電阻R8、R7對靜電電壓進行降壓，而后輸入變?nèi)荻O管組成的檢測網(wǎng)絡(luò)，為保護變?nèi)荻O管不被靜電擊穿，采用瞬態(tài)電壓抑制二極管D2進行保護，瞬態(tài)電壓抑制二極管D2的最小擊穿電壓不超過變?nèi)荻O管Vl?V2n的反向擊穿電壓。單片機Ul的P2.1 口輸入高頻正弦信號經(jīng)三極管T2放大后通過輸入變壓器Tran初級，變壓器次級Tran輸出端加載到變?nèi)荻O管網(wǎng)絡(luò)，當外界靜電電壓變化時，變?nèi)荻O管VDl?VD2n的電容發(fā)生變化，此時高頻正弦信號經(jīng)過變?nèi)荻O管網(wǎng)絡(luò)和電阻R9后，在電阻R9兩端形成的電壓發(fā)生變化。單片機Ul的Pl.3 口實時檢測電阻R9的輸出電壓，通過采集該電壓的大小即可判斷外界靜電的大小及變化情況。溫度傳感器和濕度傳感器實時采集環(huán)境的溫度和濕度信息。當單片機Ul的P2.0 口置高電平時，三極管Tl導通，此時單片機Ul的Pl.0 口可采集串聯(lián)干電池V1、V2的輸出電壓，當干電池V1、V2電壓不足時，輸出電壓將減小。該裝置采集到的靜電電壓、環(huán)境溫度和濕度、電池電量情況最后通過無線模塊向外發(fā)射。以上功能使得該裝置可用于某一區(qū)域靜電電壓的分布式實時檢測，用戶只的監(jiān)控中心需具備與該檢測裝置的無線模塊相匹配的無線傳輸模塊即可。
[0039]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種靜電檢測裝置，其特征在于:其包括電源管理電路、微控制器工作電路、通信電路、溫度檢測電路、濕度檢測電路、靜電檢測電路；該電源管理電路與微控制器工作電路、通信電路、溫度檢測電路、濕度檢測電路、靜電檢測電路均相連接；該微控制器工作電路與電源管理電路、通信電路、溫度檢測電路、濕度檢測電路、靜電檢測電路均相連接；其中，該靜電檢測電路包括銅盤⑶、電阻R6~Rl1、變?nèi)荻O管VDl~VD2n、瞬態(tài)電壓抑制二極管D2、變壓器Tran、三極管T2，η為正整數(shù)；銅盤⑶依次經(jīng)由電阻R8、電阻R7接地；變?nèi)荻O管VDl~VDn相互并聯(lián)，變?nèi)荻O管VD(n+l)~VD2n相互并聯(lián)，變?nèi)荻O管VDl~VDn的陰極與變?nèi)荻O管VD(n+l)~VD2n的陰極相連后與瞬態(tài)電壓抑制二極管D2的陰極、電阻R8與R7的公共端相連；瞬態(tài)電壓抑制二極管D2的陽極與變?nèi)荻O管VDl~VDn的陽極相連后與變壓器Tran次級側(cè)的一端相連，變?nèi)荻O管VD (n+1)~VD2n的陽極與變壓器Tran次級側(cè)的另一端相連；變壓器Tran次級側(cè)的公共端通過電阻R9接地，并與微控制器工作電路相連接；變壓器Tran初級側(cè)的一端依次經(jīng)由電阻R11、電阻RlO連接工作電源VCC，同時與三極管T2的集電極相連；變壓器Tran初級側(cè)的另一端與三極管T2的發(fā)射極相連后接地；三極管T2的基極通過電阻R6與微控制器工作電路相連接。
2.如權(quán)利要求1所述的靜電檢測裝置，其特征在于:該溫度檢測電路包括電阻式溫度傳感器TR、電阻R4、電容C7、電解電容C6 ；電阻式溫度傳感器TR的一端經(jīng)由電阻R4連工作電源VCC，另一端與電容C7的一端、電解電容C6的負極相連后接地；電容C7的另一端、電解電容C6的正極與微控制器工作電路連接。
3.如權(quán)利要求2所述的靜電檢測裝置，其特征在于:該濕度檢測電路包括濕度傳感器U3、電容C8、電阻R5 ;濕度傳感器U3的接地端接工作電源VCC并經(jīng)由電容C8接地，其輸出端通過電阻R5接地并與微控制器工作電路連接，其接地端接地。
4.如權(quán)利要求3所述的 靜電檢測裝置，其特征在于:該微控制器工作電路包括單片機Ul及其相應(yīng)的外圍輔助電路，單片機Ul連接變壓器Tran次級側(cè)的公共端、電阻R6、電解電容C6的正極、濕度傳感器U3的輸出端。
5.如權(quán)利要求4所述的靜電檢測裝置，其特征在于:單片機Ul為MSP430G2553芯片，單片機Ul的外圍輔助電路包括晶振X、電容C3 ;單片機Ul的I腳通過電容C3接地，單片機Ul的20腳接地，單片機Ul的18腳通過晶振X與單片機Ul的19腳相連接，單片機Ul的Pl.6 口、Pl.7 口、P2.2~P2.5 口分別與通信電路相連接，單片機Ul的Pl.1 口與電解電容C6的正極相連接；單片機Ul的Pl.2 口與濕度傳感器U3的輸出端相連接，單片機Ul的Pl.3 口和P2.1 口分別與變壓器Tran次級側(cè)的公共端、電阻R6相連接。
6.如權(quán)利要求5所述的靜電檢測裝置，其特征在于:該電源管理電路包括供電源、電解電容Cl、電容C2、三極管Tl、電阻Rl~R3 ;該供電源的正極分別接電解電容Cl的正極、電容C2的一端和三極管Tl的集電極；該供電源的負極與電解電容Cl的負極、電容C2的另一端相連后接地；三極管Tl的基極通過電阻Rl與單片機Ul的P2.0 口相連接；三極管Tl的發(fā)射極通過電阻R2與電阻R3相連，電阻R2與電阻R3的公共端與單片機Ul的Pl.0 口相連接，電阻R3的另一端接地；該供電源為微控制器工作電路、通信電路、溫度檢測電路、濕度檢測電路、靜電檢測電路的正常工作提供電。
7.如權(quán)利要求5所述的靜電檢測裝置，其特征在于:該通信電路采用無線通信，該通信電路包括無線模塊U2及其相應(yīng)的外圍輔助電路，無線模塊U2連接單片機Ul。
8.如權(quán)利要求7所述的靜電檢測裝置，其特征在于:無線模塊U2為S004_CC1101芯片，無線模塊U2的外圍輔助電路包括電容C4~C5 ;無線模塊U2的I腳和2腳分別通過電容C4和電容C5接地，無線模塊U2的3~8腳分別與單片機Ul的P2.5 口、P2.3 口、P2.4 口、Pl.6 口、P2.2 口、Pl.7 口相連接。
9.如權(quán)利要求5所述的靜電檢測裝置，其特征在于:濕度傳感器U3為HIH-5030芯片，濕度傳感器U3的+Ve腳通過電容C8接地，濕度傳感器U3的OUT腳通過電阻R5接地并與單片機Ul的Pl.2 口相連接，濕度傳感器U3的-Ve接地。
10.如權(quán)利要求1所述的靜電`檢測裝置，其特征在于:銅盤⑶直徑不小于10mm。
【文檔編號】G08C17/02GK203519735SQ201320637097
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年10月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月15日
【發(fā)明者】余琳, 李臻, 李立, 單志林 申請人:中國電子科技集團公司第三十八研究所