关于防静电实施监控系统的应用探索.doc

关于防静电接地实时监控系统的初步探索 范自来 （天津通信广播集团有限公司 天津） 【摘要】本文简要介绍了工厂中静电产生的主要原因，以及静电防治的基本方法。基于当前主要的静电防护措施的效果难于保证的实际情况，作者结合自身实际工作经验，提出了基于嵌入式和计算机网络技术的防静电接地实时监控系统的解决方案，实现了对防静电接地情况的实时、动态数据采集和显示。 【关键词】ESD、防静电、实时接地监控、网络、数据库、图形软件、嵌入式 1、前言 静电是一种客观的自然现象，是物体的表面由于接触、摩擦或感应等原因所造成的电荷不平衡而形成的正电荷或负电荷。其特点是长时间积聚、高电压、低电量、小电流和作用时间短。 MOS FET 100-200V 运算放大器 190-2500V COMS 200-3000V 肖特基二极管 300-2500V 屏蔽薄膜电阻器 300-3000V 晶体三极管 300-700V 实践证明摩擦起电和人体静电是电子工业中的两大危害，那么怎样才能时时有效地对电子产品进行静电保护呢？为此我们必须遵循防静电措施的三个基本要素：第一、防止静电荷积聚；第二、建立安全的静电泄放通路；第三、确认并有效监测防静电措施。在生产过程中，通过静电泄漏、耗散、中和、增湿、以及屏蔽与接地等措施可以来防止或减少静电荷的累积，通过给作业人员佩戴防静电手腕带、脚腕带、脚跟带，给工作台面、设备及机架接地等措施可以建立安全的静电泄放通路。但是在电子产品的实际生产过程当中，往往会由于各种原因造成人体上的静电泄露通道关闭或失灵，但是作业员本身又感觉不到，例如当人的腕带脱落或与人体皮肤接触不好时，或者工作服、椅子、防静电鞋等的接地通路断掉了等就是如此。为此有必要组建一个防静电接地实时监控系统来实时采集、显示和存储接地连接情况。 本文根据电子企业生产环境和特点，提出了一套基于嵌入式技术和计算机网络技术的完整的防静电接地实时监测系统解决方案，并在集团内部进行了实际应用。 2、静电监测的应用现状 随着近年来电子企业对ESD的危害的深入认识，主流电子工厂普遍在静电敏感工位采取了防静电措施，并引入了腕带接地电阻测试仪等点检设备，有的还和门禁组成防静电门禁系统。这些手段能够在一定程度上保证防静电腕带等防护措施的有效性，但是却不能在作业过程当中对防静电措施的有效性进行及时地、动态地检查，也不能在措施失效时及时给出提示。另外，电子企业的生产线具有工位多、场地大、分布广的特点，所以通过网络把“集线控制器”、“接地监控器”、“腕带”、“ 数据转换器”、“ 计算机”等设备连接起来，组成一个完整的静电监控网络系统，在系统软件的控制下，实现真正意义上的实时监控、数据储存、以及动态显示等功能，就可以解决长期以来工厂里对静电监控和数据采集记录等难的问题。 3、整体构成与子系统设计 整个系统由三个子系统构成，它们分别是： 实时接地状态检测终端，即Monitor用于检测各接地通路的通断情况，并在一个或多个通路断开时，以声光形式报警，同时准备好检测数据，以备集线控制器查询。 网络及数据传输子系统，这部分由若干个网络集线控制器（HUB）和网络协议转化器组成，负责采集和打包检测数据，并通过网络传输到计算机。 计算机及控制软件系统，接收各HUB传输来的数据包，进行解析后，存入数据库并以图标的形式显示在显示器上。 如图3-1所示的系统连接和构成关系图。 图3-1 系统连接和构成关系图 3.1 接地状态检测子系统 本子系统的核心设备是接地实时监控器，可提供双工位操作者腕带、操作者工作台垫的连续接地实时监控。硬件系统框图如图3-2所示。 图3-2 系统框图 首先在MCU的控制下，给腕带和台垫回路加电，信号经运放电路隔离放大后，送给ADC，MCU读取ADC数据并进行换算，然后据此判断接地电阻是否在合理范围内，同时数据输出到数据接口。本机检测结果分为HIGH、SAFE、LOW三种，分别对应接地电阻高、安全和接地电阻低。前面板和后面板，如图3-3和图3-4所示。 图3-3 前面板示意图 图3-4 后面板示意图 图3-4中的M1和M2用于连接台垫，OP1和OP2用于连接操作者，Vomlue用于调节蜂鸣器音量。其连接安装示意图如图3-5所示。 图3-3 Monitor连接图 3.2 网络及数据传输子系统 2.3.HUB设计 图4 HUB系统框图 3、系统控制软件 在进行视频展示台的产品设计中，所要考虑的要素很多，在视频展示台的结构设计中，首先要根据市场用户的要求，确认在功能上、外观结构上做出那些新的设计，其次，整体的材料成本也要考虑在内，特别是考虑到不同层次的需求，价格定位就不一样，故其设计方法，使用材料也不一样；再者，其性能要求、安全要求都要符合相应的标准或规范。 3.1机结构设计 a.视频展示台