阅读说明：本技术 一种人体静电释放球 (Human body electrostatic discharge ball ) 是由 付东 付博文 吴凡 于 2020-04-24 设计创作，主要内容包括：本发明涉及人体静电释放消除的技术领域,特别是一种人体静电释放球。其特征是：至少包括触摸球、弹性复位装置、行程杆、至少两组常闭行程开关、电阻、地线,所述行程杆连接在所述触摸球上并可以沿一轴线做行程运动,在行程中按时序依次布置所述常闭行程开关。有益效果是：在人体静电释放过程中不产生电火花(或隔绝电火花),进一步对人不产生电击感。(The invention relates to the technical field of human body static electricity discharge elimination, in particular to a human body static electricity discharge ball. The method is characterized in that: the travel bar is connected to the touch ball and can do travel motion along an axis, and the normally closed travel switches are sequentially arranged in the travel according to time sequence. The beneficial effects are that: no electric spark is generated (or the electric spark is isolated) in the process of releasing the static electricity of the human body, and further no electric shock feeling is generated to the human body.)

一种人体静电释放球

技术领域

本发明涉及人体静电释放消除的技术领域，特别是一种人体静电释放球。

背景技术

人体静电释放球又名人体静电消除球，静电消除球是一种适用于易燃、易爆和防静电场所的人体静电释放产品，研发的主要目的是在易燃，易爆危险区域和防静电场所将人体本身所积累的静电电荷安全的泻放掉，避免因人体静电而引发的火灾***事故、人体电击及减少电子元件的静电损害现象的发生。

但现有的人体静电释放球用不锈钢制作，球体（触摸球）连接大地，当手接触球体后将人体静电迅速引入大地，在此过程中，当手接触球体的瞬间有可能产生放电火花，该火花对于易燃，易爆场所是不安全的，另外人体也会有电击感而产生不适。

人体静电释放需要一定的时间（弛豫时间），对于传统的固定静电释放球，操作人员很难主观判断是否达到消除静电所需要的时间。

发明内容

本质安全源于按GB3836.4—201标准，防爆电器分为隔爆型、增安型、本质安全型等种类，本质安全型电器设备的特征是其全部电路均为本质安全电路，即在正常工作或规定的故障状态下产生的电火花和热效应均不能点燃规定的***性混合物的电路。也就是说该类电器不是靠外壳防爆和充填物防爆，而是其电路在正常使用或出现故障时产生的电火花或热效应的能量小于0.28mJ， 即瓦斯浓度为8.5%（最易***的浓度）最小点燃能量。

人体静电释放要求不产生火花、不产生电击感，同时放电时间也不能太长，根据Q（电量）=U（电压）*C（电容），I（电流）=U（电压）/R（电阻），通常人体电容为一定值，为了避免瞬间放电，要设置放电电阻，即限制放电功率P=U²/R（放电功率随电压的平方迅速下降），但恒定电阻时，随着电量下降，电压也下降，放电电流就会减小，放电时间就会延长，由于放电功率随电压的平方迅速下降（P=U²/R），如果限定一个放电功率，要快速放电则电阻要迅速减小。

根据放电的时间常数T=RC，在C一定的境况下电阻越大需要的放电时间越长，而电阻太小则放电功率大，容易产生火花，所以本案要解决的是变电阻放电。

本发明的目的是在人体静电释放过程中不产生电火花（或隔绝电火花），进一步对人不产生电击感，并实现快速释放静电，同时，由于按动行程的存在，保证了静电释放所需要的时间（意想不到的效果）。

本发明的技术方案是：

一种人体静电释放球，其特征是：至少包括触摸球、弹性复位装置、行程杆、至少两组常闭行程开关、电阻R、地线，所述行程杆连接在所述触摸球上并可以沿一轴线做行程运动，在行程杆抵触的位置依次布置常闭行程开关1、常闭开关2并在行程杆的压力下保持开路，常闭行程开关1一端连接在所述触摸球上，另一端串接电阻R后连接在所述地线上，常闭行程开关2一端连接在所述触摸球上，另一端连接在所述地线上，当手按动触摸球时带动行程杆进行行程运动，当行程杆滑动脱离常闭行程开关1时该常闭行程开关闭合，人体静电通过电阻R进行预放电，继续按动触摸球带动行程杆继续进行行程运动，当行程杆滑动脱离常闭行程开关2时该常闭行程开关闭合，人体静电通过手触摸的触摸球直接传导至地线后完全释放，松手后在所述弹性复位装置的作用下使触摸球复位并使常闭行程开关获得行程杆的支撑而开路。

所述的一种人体静电释放球，其特征是：还包括第n常闭行程开关和电阻，进行n次预放电，n为预放电的次数。

一种人体静电释放球，其特征是：至少包括触摸球、弹性复位装置、行程杆、常闭行程开关、常开行程开关、电阻R、地线，所述行程杆连接在所述触摸球上并可以沿一轴线做行程运动，在行程杆抵触的位置布置常闭行程开关1并在行程杆的压力下保持开路，在行程杆的行程中布置常开行程开关，常闭行程开关1一端连接在所述触摸球上，另一端串接电阻R后连接在所述地线上，常开行程开关一端连接在所述触摸球上，另一端连接在所述地线上，当手按动触摸球时带动行程杆进行行程运动，当行程杆滑动脱离常闭行程开关1时该常闭行程开关闭合，人体静电通过电阻R进行预放电，继续按动触摸球带动行程杆继续进行行程运动，当行程杆触碰常开行程开关时该常开行程开关闭合，人体静电通过手触摸的触摸球直接传导至地线后完全释放，松手后在所述弹性复位装置的作用下使触摸球复位，使常开行程开关失去行程杆的支撑而开路，使常闭行程开关获得行程杆的支撑而开路。

进一步，所述电阻R为2千欧姆~1000兆欧姆。

再进步优化，所述电阻R为1兆欧姆~400兆欧姆。

所述的一种人体静电释放球，其特征是：有指示灯串接在行程开关的回路中，用于指示行程开关的工作状态。

所述的一种人体静电释放球，其特征是：行程开关为防爆行程开关。

所述的一种人体静电释放球，其特征是：所述防爆行程开关由普通行程开关包裹弹性腔体构成。

所述的一种人体静电释放球，其特征是：弹性复位装置由弹簧组成。

所述的一种人体静电释放球，其特征是：还包括静电检测装置，用于检测静电的释放效果，并以声或光进行提示。

所述的一种人体静电释放球，其特征是：还包括机械振铃，当人体静电释放完成后以振铃提示。

一种人体静电释放球，其特征是：至少包括触摸球、弹性复位装置、行程杆、常开压力开关、电阻R1、地线，电阻R1跨接在所述触摸球和所述地线之间，所述行程杆连接在所述触摸球上并可以沿一轴线做行程运动，当手按动触摸球时带动行程杆进行行程运动时人体静电通过电阻R1进行预放电，持续按动触摸球带动行程杆继续进行行程运动，当行程杆触碰常开压力开关时该常开压力开关闭合，人体静电通过手触摸的触摸球直接传导至地线后完全释放，松手后在所述弹性复位装置的作用下使触摸球复位，使常开压力开关失去行程杆的压力而开路。

所述的一种人体静电释放球，其特征是：所述压力开关由弹性腔体密封包裹构成。

所述的一种人体静电释放球，其特征是：在触摸球和地之间跨接一电阻R1，当手触摸触摸球的同时就开始进行人体静电预释放。进一步，R1阻值为10兆欧姆~1000兆欧姆。

本发明的有益效果是：在人体静电释放过程中不产生电火花（或隔绝电火花），进一步对人不产生电击感，同时，由于按动行程的存在，保证了静电释放所需要的时间（意想不到的效果）。

附图说明

图1为本发明装置原理图。

图2为本发明串接指示灯的电路图。

图3为本发明增加机械振铃提示的实施方案。

图4为本发明常闭行程开关+常开行程开关的实施方案。

图5为采用密封弹性腔体包裹行程开关构成防爆开关的示意图。

图6为本发明采用压力开关的实施方案。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明装置原理图。触摸球101由导电材料制成，202为连接在触摸球101上的行程杆，在行程杆202上设置有弹簧201，弹簧201的作用是当手释放触摸球101后使行程杆202复位，同时触摸球101也复位，102为绝缘材料制成的过渡段，其作用是使触摸球101和支架103保持绝缘，104为底盘，支架103及底盘104由导电材料制成，常闭行程开关301的一端连接在触摸球101上，另一端连接在支架上以便接入大地，常闭行程开关302和电阻401串联后连接在触摸球101和地之间，在行程杆202的行程中，302现行动作，301后动作，其过程：

①手触摸触摸球101，此时由过渡段102保持触摸球101和地绝缘，不会产生触摸时的静电火花。

②用手按动触摸球101带动行程杆202做行程运动。

③行程杆202滑动离开常闭行程开关302位置使常闭行程开关302失去支撑而闭合，此时，通过电阻401对人体静电进行预放电，通过选择电阻401的阻值R可以消除人体的电击感。

同时，由于按动行程的存在（根据RC放电曲线，3秒左右即可预释放70%的人体电压），保证了静电预释放所需要的时间（意想不到的效果），人体电容一般为200pF，取人体电阻为10千欧姆，取电阻401阻值为330兆欧姆，根据RC曲线3秒后基本完成静电预释放，残留电压小于100伏特。

目前有采用亚导体材质触摸球体（行业标准SY/T7354-2017，电阻10兆欧姆~1000兆欧姆），降低瞬间人体静电释放能量减少电击感，但需要延长人体静电释放时间，而且由于电阻的存在，不能完全释放人体所带静电。

人体电阻一般2千欧姆~20兆欧姆，人体静电一般几千伏特~几万伏特，空气击穿场强约30kV/cm，手指尖的静电电击正是击穿空气所致，假设按1mm需3000伏特击穿，取9000伏特的人体静电电压，根据欧姆定律，人体分配到的电压不要超过3000伏特，则电阻取为为2千欧姆~1000兆欧姆。根据 具体试验，取50兆欧姆~200兆欧姆可以满足大部分情况（比如100兆欧姆）。本案所述的电阻是静电过流的总电阻。

④继续按动触摸球101带动行程杆202继续做行程运动，行程杆202滑动离开常闭行程开关301使之闭合，此时，人体直接接地，完全释放人体静电（释放残留电压，放电时间小于0.08秒）。

⑤松手后在弹簧201的作用下带动行程杆202及触摸球101复位，等待下次消除人体静电操作。

进一步，还可以在行程杆的行程中，常闭行程开关301之前设置第n常闭行程开关和电阻，进行n次预放电，n为预放电的次数。进行预放电的目的是为了进一步减少释放静电时对人的电击感，所以电阻应该设置为由大变小（根据具体情况，可以在1兆欧姆~1000兆欧姆从大到小选择），比如设置3次预放电，电阻可以设置为100兆欧姆、50兆欧姆、1兆欧姆。

进一步，可以在触摸球101和支架103之间跨接一电阻R1（其阻值为10兆欧姆~1000兆欧姆），当手触摸触摸球101的同时就开始进行人体静电预释放。

图2为本发明串接指示灯的电路图。由电源E、常闭行程开关、LED回路组成，当行程开关成功动作后由LED发光指示，LED为本安防爆指示灯。

实施例中，行程开关可以推广为防爆行程开关。

实施例中，行程开关包括带滚轮的微动行程开关，如现有的型号：KAILAN(V-156-1C25)、V-15/151/152/153/154/155/156/1B5-1C25等。

实施例中，弹簧201起到复位作用，推广为弹性复位装置。

实施例中，导电材料可以为金属材料，如不锈钢。

图3为本发明增加机械振铃提示的实施方案。该实施方案是一种无源提示解决方案，作用是当人体静电释放完成后以振铃提示，其工作原理是：设置触点503，触点503另一端为敲击锤502，当行程杆202行程到极限位置，202和503相碰，带动502敲击铃体501发声，从而提示人体静电释放完成。

图4为本发明常闭行程开关+常开行程开关的实施方案，包括触摸球101、弹簧201、行程杆202、常闭行程开关302、常开行程开关3001、电阻401、地线，行程杆连接在触摸球101上并可以沿一轴线做行程运动，在行程杆抵触的位置布置常闭行程开关302并在行程杆的压力下保持开路，在行程杆的行程中布置常开行程开关3001，常闭行程开关302一端连接在所述触摸球上，另一端串接电阻401后连接在地线上，常开行程开关3001一端连接在触摸球上，另一端连接在地线上，当手按动触摸球101时带动行程杆202进行行程运动，当行程杆滑动脱离常闭行程开关302时该常闭行程开关闭合，人体静电通过电阻401进行预放电，继续按动触摸球101带动行程杆202继续进行行程运动，当行程杆202触碰常开行程开关3001时该常开行程开关闭合，人体静电通过手触摸的触摸球101直接传导至地线后完全释放，松手后在弹簧201的作用下使触摸球101复位，使常开行程开关3001失去行程杆的支撑而开路，使常闭行程开关302获得行程杆的支撑而开路。

图5为采用密封弹性腔体包裹行程开关构成防爆开关的示意图，501为弹性腔体，由弹性腔体包裹传统开关可以形成隔离防爆结构，在易燃易爆场所可以起到防爆的效果，弹性腔体密封包裹开关，可以采用橡胶材料、塑料等。

图6为本发明采用压力开关的实施方案，包括触摸球101、弹簧201、行程杆202、常开压力开关601、电阻R1、地线，电阻R1跨接在触摸球101和地线之间，行程杆连接在触摸球101上并可以沿一轴线做行程运动，当手按动触摸球101时带动行程杆202进行行程运动时人体静电通过电阻R1进行预放电，该行程过程可以持续3秒左右，此时已释放70%的人体电压，持续按动触摸球101带动行程杆202继续进行行程运动，当行程杆202触碰常开压力开关601时该常开压力开关闭合，人体静电通过手触摸的触摸球101直接传导至地线后完全释放残余电压，由于残余电压较低，不会产生电火花及触电感，松手后在弹簧201的作用下使触摸球101复位，使常开压力开关601失去行程杆的压力而开路。

进一步，压力开关由弹性腔体密封包裹构成，弹性材料可以是橡胶、塑料等。当然，压力开关可以选用防爆压力开关。

压力开关即受一定压力产生接通或断开的开关，如按压开关、按钮开关、触碰开关等。

R1阻值为10兆欧姆~1000兆欧姆。人体电容一般为200pF，取人体电阻为10千欧姆，取电阻R1阻值为330兆欧姆，根据RC曲线3秒后基本完成静电预释放，残留电压小于100伏特。

另外，还可以在静电释放的回路中设置辉光放电管用以显示静电的释放过程（在满足防爆要求的情况下，如采用防爆氖气泡）。

本发明中给出的有关电阻的阻值可以理解为推荐值，不一定要限定本案的保护范围，具体根据有关行业的标准参照执行，如GB4385-1995（推荐值电阻值范围为100kΩ～1000MΩ）、GB/T 11210-2014（推荐值电阻值不超过300 MΩ）、GJB 2605-1996、GB 12014-1989、行业标准SY/T7354-2017（推荐电阻10兆欧姆~1000兆欧姆 ）。

上述应用模式及规则均不限定本发明的方法及系统的基本特征，并非限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，作出的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。