一個簡單的離子檢測器電路分析

本文討論了一個簡單的離子檢測器電路，可用于檢測高壓電路產(chǎn)生的正離子和負離子。該裝置還可用于檢測大氣中的靜電放電。靜電放電通常由高壓源發(fā)出，例如火花，電弧等。如果它碰巧與梳子、雷克辛家具或絲綢窗簾等塑料物體摩擦，它也可能是由人體皮膚產(chǎn)生的。

靜電可能對FET和CMOS IC造成危險

許多現(xiàn)代高阻抗固態(tài)小工具可能容易受到靜電放電的影響。

對于容易受到靜電放電損壞（ESD）影響的FET和CMOS半導(dǎo)體尤其如此。

為了消除在觸摸、安裝和與這些精密組件交互時的破壞，大多數(shù)制造商都提供了接地說明。

在安裝或使用任何這些易受攻擊的系統(tǒng)和設(shè)備之前，可以采用搜索和銷毀（排放）策略來有效地定位必須中和的問題區(qū)域或危險區(qū)域。

對于這種安全操作，我們可以使用建議的電子靜電或離子檢測器電路。

該離子指示電路的另一個出色用途是用于感測和指示由離子發(fā)生器電路產(chǎn)生的離子。

如果您已經(jīng)構(gòu)建了本網(wǎng)站上發(fā)布的負離子發(fā)生器電路，則可以有效地使用所提出的離子檢測器電路來檢測離子發(fā)生器電路產(chǎn)生的離子。

靜電是如何產(chǎn)生的

在研究離子檢測器電路之前，讓我們快速回顧一下離子或靜電的特性。離子是帶電荷的原子。

帶正電的離子缺乏電子，而帶負電的離子具有過量的電子。

通過向材料提供電子或從材料中帶走電子，會產(chǎn)生靜電。

如果材料充分絕緣且大氣非常干燥，電荷可以增加到極高的電位。

當一個人從家具中走出或在鋪有地毯的地板上漫步時，一個人的電位差可能會增加幾千伏。在人身上產(chǎn)生的這種電位差足以破壞基于CMOS的精密電子設(shè)備。

電路說明

參考下圖，3個晶體管高增益檢測器級確定該靜電荷的相對強度。同時，該電路還可以識別靜電荷的極性。

從本質(zhì)上講，檢測器由兩個電路組成，其中一個可以檢測正離子，另一個可以檢測負離子。

正離子檢測器電路中使用了三個 BC547 NPN 晶體管。這些晶體管以高輸入阻抗達林頓直流放大電路的形式配置。

當天線“A”檢測到正離子或正靜電荷時，LED1 顯示相對輸出。三個 BC557 PNP 晶體管配置為檢測負輸入電荷。

這些可以在電路的另一半中看到配置。負電荷的相對輸出由LED 2顯示。

電容器 C1 和 C2 有助于防止交流頻率進入放大器電路。電阻R3和R4的位置用于限制放大器的輸入電流。

理想情況下，電路應(yīng)安裝在金屬盒內(nèi)。電池負極必須與外殼主體電連接。

這將使離子檢測器電路最有效地運行。天線可以是普通長度的柔性線。兩個顯示的天線的放置應(yīng)使它們彼此平行并朝向同一方向。確保天線永遠不會相互接觸或與金屬外殼接觸。

如何測試

機柜必須處于地電位，才能使用和測試靜態(tài)檢測器。這意味著，在測試電路之前，請將金屬盒牢牢握在手中或?qū)⑵渑c良好的接地接地連接起來。

接下來，用塑料梳子梳理頭發(fā)并迅速將其靠近觸角。當梳子靠近天線時，其中一個 LED 將開始明亮地亮起。

通過手里拿著探測器走過鋪有地毯的地板進行另一次測試。同時將天線指向靜止的金屬物體而不接觸它。

檢查指示燈上的亮起。其中一個會照亮。接下來，通過將金屬物體接觸到一些接地來接地?，F(xiàn)在重復(fù)該過程。

現(xiàn)在，如果金屬上的靜電電荷通過接地完全中和，LED 將保持關(guān)閉狀態(tài)，指示不充電。

用靜電計測試靜電荷

可以檢測靜電荷的設(shè)備稱為靜電計，對靜電荷相當敏感。

在PCB上使用CMOS IC或靈敏MOSFET之前，我總是使用此儀表。這是為了確保我的工作臺、PCB 或手上沒有靜電，否則幾乎可以立即損壞這些敏感設(shè)備。

該靜電計是一種檢測和顯示電荷強度或電位差的電氣設(shè)備。

該電路可以用9V電池供電，當探頭靠近可能的靜電荷表面時，儀表指針會偏轉(zhuǎn)，表明存在靜電荷。

靜電荷的體積通過電流表表示，JFET 可以是 2N3814 或類似型號。儀表可以是0-1 mA設(shè)備;如果您發(fā)現(xiàn)這種類型的儀表不夠靈敏，無法滿足您的需求，您可以用更靈敏的低電流表代替它。

調(diào)整電位計，使指針在探頭周圍沒有靜電的情況下指示1 mA。一旦探頭被引入到足夠接近電荷的位置，儀表指針必須減小到0 mA。

要檢查您的CMOS設(shè)備存儲盒是否可能沒有靜電荷，請將靜電計探頭直接觸摸到盒子中。如果您發(fā)現(xiàn)儀表指針未從滿量程 1 mA 電平移動，您可以放心，盒子沒有靜電。

使用IC 555檢測靜電荷

強靜電可能會破壞您的 IC RAM 或其他靜電敏感設(shè)備，例如 MOSFET。下一個電路非常簡單。這僅使用7個部件，以及一個555振蕩器/定時器。此外，它與像“視覺”一樣操縱的FET配合使用，以識別靜電電荷沉積物。

一旦天線與高壓源保持在一起，它就會降低 555 的脈沖頻率。您可以通過兩個 LED 的閃爍開/關(guān)速率來觀察結(jié)果。我根本不建議使用 CMOS 555，因為在這種情況下，它本身容易受到靜電場的影響并迅速死亡。

要驗證IC 555靜電荷檢測器是否正常工作，請嘗試將天線非常靠近電視屏幕。您可能會很快開始看到 LED 閃爍速度變慢。

為了復(fù)位電路，只需將電路的天線線短到電路的任何地線或大金屬板上，幾次。這必須允許LED閃光率恢復(fù)到快速速率，這是在沒有靜電荷的情況下的正常速率。

您可以將此 LED 靜電計與萬用表一起使用，以獲得更高精度的讀數(shù)。電路真的很容易，對高壓靜電發(fā)射非常敏感。所有部件都可以在當?shù)氐腞adio Shack商店獲得。

電流消耗非常小，電路可以輕松工作幾個小時而不會顯示任何異常影響。