无需GND参考,实时监控人体ESD事件!世界首款可穿戴人体电压监测仪问世!

2023-07-19 12:08:56 来源:EETOP

电子设计中不太受重视但最重要的方面之一是静电放电 (ESD) 事件。虽然 ESD 预防在很大程度上取决于工程师如何设计电路,即添加适当的 ESD 保护,但 ESD 预防的另一个重要方面发生在制造和组装阶段。

近日,位于美国科罗拉多州初创公司 Iona Tech 宣布推出“世界上第一款无线可穿戴人体电压监测仪”。

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StatIQ Band.

StatIQ Band 佩戴在上臂,其外形比一副扑克牌更小、更轻,可连续测量身体电压,并在用户释放身体静电或超过预设水平时触发警报。该设备具有蓝牙和Wi-Fi功能,可以连接到智能手机,实时显示用户的身体电压。

电子领域的 ESD 活动

当两种不同的材料接触并随后分离时,静电积聚通常会导致 ESD 事件发生。这一事件由称为摩擦起电的过程控制,其中一个物体获得电子并带负电,而另一个物体失去电子并带正电。如果这些带电实体之一随后与另一个导电物体(例如金属仪器或电子元件)相互作用,则电荷可能从一个物体移动到另一个物体,从而导致 ESD 事件。

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摩擦起电是许多 ESD 事件的根源

在电子制造业中,ESD 事件尤其重要,因为许多电子元件对静电放电极其敏感。即使人类可能察觉不到的小 ESD 事件也可能对这些组件造成严重损坏。这种损坏可能会导致设备立即出现故障,也可能会削弱组件性能并导致其在安装到设备中后过早出现故障(潜在故障)。

为了防止 ESD 事件,电子制造商使用各种 ESD 控制措施:他们的工人佩戴接地带以防止静电荷积聚,他们在工作表面和包装上使用防静电材料,并通过适当的湿度以减少静电积聚。

StatIQ:一种新型 ESD 监视器

今天,Iona Tech 宣布推出一款无线人体电压监测器,用于检测和预防 ESD 事件。新设备旨在通过跟踪用户的身体电压来防止 ESD 事件造成的损坏。监视器可检测到大量电荷何时积聚,表明事件即将发生,或者体电压何时显着下降,表明 ESD 事件已经发生。

StatIQ 的优势之一是其能够无线工作且无需GND参考点。

“当它贴着皮肤或穿在导电或耗散服装(例如符合 ESD 要求的工作服或衬衫)上时,效果最佳。与棉织物相比,它的工作精度会降低(+/-100 V),”Iona Tech 首席技术官 Jonathan Tapson评论道。 


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StatIQ 系统背后的物理原理。图片由 Iona Tech 提供

与使用中性 GND 位置作为参考直接测量人体电压的传统人体电压监测不同,StatIQ 根据人体电场确定人体电压。当皮肤表面产生电荷时,也会产生与电荷密度成正比的电场。该设备可以根据电荷密度估计全身电荷。知道了人体的电容,就可以计算出人体的总电压。

“人类的电容通常为 220 pF。当我们获得电荷时(通过洗脚或其他摩擦电动作),我们的电压就会升高。我们还产生一个电场,根据高斯定律,该电场垂直于我们的导电表面并与我们的电荷密度成正比,”Tapson解释道。

“StatIQ Band 测量垂直于我们皮肤的电场,使我们能够估计皮肤的电荷密度,从而估计身体上的总电荷,从而估计电压。”

ESD 引起的电子损坏的解决方案?

一些报告估计,电子制造业因 ESD 事件每年损失高达50 亿美元。凭借这款新设备,IONA Tech 创造了一种测量人体电压的方法,无需笨重且笨拙的接线。它也非常准确。

Tapson说:“我们对各种成人体型和体型的差异不超过 +/-10%。”

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用户在上臂佩戴 StatIQ 手环。图片由 Iona Tech 提供

该设备使用可充电锂电池可工作长达 18 小时,并通过 USB-C 充电。StatIQ Band 的采样率为每秒 1,200 个样本,有可能增加 ESD 保护和预防的机会,并为电子行业节省数百万美元。

来源:EETOP编译自allaboutcircuits


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