靜電消除二極管及其在汽車上的應(yīng)用

鮑思語(yǔ)　周定華

摘 要：由于氣候、穿著以及摩擦等原因，常常身體、衣物上積累靜電，當(dāng)靜電達(dá)到一定程度后，再接觸金屬物品，就容易遭受電擊，這種情況，在開(kāi)車、乘車時(shí)尤為明顯。主要有兩點(diǎn)原因：人體在接觸汽車之前本身就帶電了，同汽車接觸自然就要放電以及由于在汽車行駛過(guò)程中，和地面、空氣中的灰塵摩擦，產(chǎn)生了大量的靜電電荷攜帶在汽車上，這時(shí)人一碰車，也會(huì)發(fā)生放電現(xiàn)象。人體在干燥秋冬季節(jié)更易產(chǎn)生靜電，開(kāi)車、坐車、乘車時(shí)，尤其在開(kāi)關(guān)車門經(jīng)常遇到上述被靜電電擊的情況。本文提出了一種靜電消除二極管在汽車中的應(yīng)用，通過(guò)在汽車門把手、后尾門開(kāi)關(guān)及方向盤部件處增加一套該靜電消除裝置，利用該裝置可以消除靜電現(xiàn)象。

關(guān)鍵詞：靜電;靜電電荷;靜電消除二極管;汽車

1 引言

靜電放電電壓低于3000V時(shí)，人體不會(huì)有明顯感覺(jué)，當(dāng)電壓大于3000V時(shí)，人體會(huì)有輕微發(fā)麻的感覺(jué);當(dāng)電壓大于6000V時(shí)，體感較為不適[1，2]。由于氣候、穿著以及摩擦等原因，常常身體、衣物上積累靜電，當(dāng)靜電達(dá)到一定程度后，再接觸金屬物品，就容易遭受電擊，這種情況，在開(kāi)車、乘車時(shí)顯得尤為明顯。主要有原因?yàn)椋阂皇侨梭w在接觸汽車之前本身就帶電了，同汽車接觸自然就要放電;另一方面，由于在汽車行駛過(guò)程中，和地面、空氣中的灰塵摩擦，產(chǎn)生了大量的靜電電荷積累在汽車上，當(dāng)此時(shí)人一旦碰車，也就會(huì)發(fā)生放電現(xiàn)象。人體在干燥的秋冬季節(jié)更容易產(chǎn)生靜電，開(kāi)車、坐車、乘車時(shí)，尤其在開(kāi)關(guān)車門經(jīng)常遇到上述被靜電電擊的情況?，F(xiàn)在的汽車也使用了一些防靜電措施，比如在汽車后面加裝鐵鏈，或者使用天線等手段，但是均起不到真正消除汽車靜電的作用[3]。

2 靜電的產(chǎn)生

靜電產(chǎn)生的基本原理是相互接觸的物體之間相互摩擦[4，10]。如果性質(zhì)不同的兩種物質(zhì)，若它們相互摩擦，或者緊密接觸后快速分離，由于不同的物體對(duì)電子的吸引能力不相同，結(jié)果電荷就會(huì)在兩種物體之間進(jìn)行重新分配，又叫做電子的轉(zhuǎn)移。失去電子的物體帶有正電荷，而得到電子的物體帶有負(fù)電荷。當(dāng)這種帶電物體與大地之間沒(méi)有直接的通路，就會(huì)在物體內(nèi)部或表面聚集，也就是產(chǎn)生靜電荷。

3 靜電的危害

靜電能引起各種心血管疾病如心律失常、心動(dòng)過(guò)速、早博、房顫等，還會(huì)引起老年人心肌梗死或腦血栓、引起孕婦體內(nèi)孕激素水平下降，使其流產(chǎn)或早產(chǎn)，甚至胎兒畸形。也能引起頭痛、失眠、煩躁不安、心慌、胸悶、心理緊張、疲勞等健康問(wèn)題，此外靜電還能引起電子產(chǎn)品的損傷和使用壽命的降低，以及引發(fā)火災(zāi)等[4，9]。

4 消除靜電危害的途徑

在人們?nèi)粘Ｉ钪?，靜電在很多情況下會(huì)帶來(lái)困擾與危害，消除靜電危害的途徑主要有：盡量避免靜電生成，若電荷已存在，應(yīng)想辦法將電荷導(dǎo)走，防止電荷積累?，F(xiàn)在的汽車也使用了一些防靜電措施，比如在汽車后面加裝鐵鏈，或者使用天線等手段，但是均起不到真正消除汽車靜電的作用。本文闡述了靜電消除二極管用于汽車門把手、后尾門開(kāi)關(guān)、方向盤等易積聚靜電部件以消除靜電[5，6，7，8]。

該消除靜電的裝置，安裝于所述汽車門把手、后尾門開(kāi)關(guān)、方向盤處，這些部件容易產(chǎn)生、積聚靜電且這些位置人體觸摸頻率最大，其特征在于，包括：門把手本體、后尾門開(kāi)關(guān)本體、方向盤本體、靜電消除帶、靜電消除二極管，所述的靜電消除帶規(guī)則排列安置在所述的汽車部件本體表面，所述的靜電消除二極管設(shè)置于部件本體內(nèi)部，與所述的靜電消除帶連接。所述去除靜電的裝置為接觸式去除靜電裝置，所述接觸式去除靜電的裝置，內(nèi)置了接觸式靜電消除器。

5 消除靜電裝置

上述去除靜電的裝置，其去除靜電的方法、原理、過(guò)程如下：

所述接觸式去除靜電裝置，是通過(guò)人手觸摸所述汽車部件去除靜電裝置的導(dǎo)電元件，或?qū)⑵囆旭傔^(guò)程中產(chǎn)生的靜電，通過(guò)導(dǎo)電元件傳到該去除靜電裝置上，即可消除、釋放人體、物體、車體中所帶的靜電。該接觸式去除靜電裝置，是基于正、負(fù)電荷在電場(chǎng)中將產(chǎn)生定向運(yùn)動(dòng)：即正電荷在電場(chǎng)中將從電勢(shì)高處向電勢(shì)低處移動(dòng)，而負(fù)電荷在電場(chǎng)中將從低電勢(shì)向高電勢(shì)移動(dòng)的原理來(lái)制作實(shí)現(xiàn)的，主要是借助人體和物體、物體與物體之間產(chǎn)生的靜電電勢(shì)差，發(fā)生平衡轉(zhuǎn)移的過(guò)程，來(lái)消除、釋放人體和物體中所帶的靜電。由于其放電電流低于人體感知閾值時(shí)的微弱電流值，所以整個(gè)放電過(guò)程是緩慢而柔和的，讓人們?cè)诓恢挥X(jué)中就消除了靜電帶來(lái)的煩擾和健康隱患。

在使用過(guò)程中，當(dāng)帶靜電的人體、物體或車體，接觸到上述去除靜電裝置中的導(dǎo)電元件后，則該導(dǎo)電元件的電子電路導(dǎo)通，此時(shí)人體、物體中所帶的靜電荷即通過(guò)導(dǎo)電元件進(jìn)入到微電子電路的電場(chǎng)中，去除靜電裝置里面的電路就會(huì)把靜電快速消除，該電路通常由電感、電阻、負(fù)載組成，可使電能轉(zhuǎn)化為光能、熱能、聲能，通常為光能，即通過(guò)氖燈、二極管等負(fù)載將上述靜電消耗掉。消除靜電裝置電路圖如圖1（a）所示，電路圖由靜電消除帶、靜電消除二極管組成，所述靜電二極管可以為發(fā)光二極管，所述靜電消除帶由傳導(dǎo)電子的銅制品和橡膠制品組成，銅制品鑲嵌在橡膠制品中且均勻分布凸出于橡膠表面，靜電消除帶安裝于汽車部件本體中，且鋪滿整個(gè)部件表面，確保人手一定可以接觸到靜電消除帶相關(guān)有效導(dǎo)電部位，結(jié)構(gòu)為固定、不可移動(dòng)的。當(dāng)人體帶有高電壓靜電時(shí)，與所述汽車部件接觸時(shí)，即與靜電消除帶接觸，接著靜電消除帶就會(huì)接收到人體所帶的高電壓靜電，然后通過(guò)導(dǎo)線傳遞給靜電消除二極管，靜電二極管可以通過(guò)發(fā)光，消耗靜電所帶能量，起到消除靜電效果。當(dāng)車輛在行駛過(guò)程中，由于和空氣中的塵埃摩擦也會(huì)讓車輛一些部件帶有靜電，同樣相關(guān)汽車部件也會(huì)通過(guò)靜電消除裝置的存在而消除車輛本身帶有靜電。

所述導(dǎo)電元件通常為金屬裝置，能在瞬間承載強(qiáng)大電壓的沖擊，并分化消除掉靜電的電勢(shì)差，然后快速釋放人體、物體中所帶的靜電荷;所述二極管，為靜電消除二極管，可以有效消耗人體自身與車輛運(yùn)行摩擦產(chǎn)生的靜電。該文闡述的靜電消除裝置帶由表面處理光滑的銅制品和橡膠構(gòu)成。且靜電消除帶上的銅制品有規(guī)律的排布在橡膠中，橡膠表面形成銅制品的輕微凸起。并且靜電消除帶覆蓋整個(gè)部件。

該靜電消除裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，與所述汽車部件，為固定結(jié)構(gòu)、不可移動(dòng)，在汽車所述部件處安裝靜電吸附裝置，人體與所述部件最常接觸，靜電消除帶可有效將靜電導(dǎo)入到靜電二極管中，安全有效。

該去除靜電的裝置，能有效減少人體或物體、汽車上的靜電，當(dāng)然，如果遇到特別強(qiáng)的靜電，則要延長(zhǎng)接觸的時(shí)間，因?yàn)榻佑|的時(shí)間太短將無(wú)法完全清除靜電，使靜電有可能殘留。另外，所述去除靜電的裝置，在與汽車配件中的設(shè)備本體結(jié)合時(shí)，可在設(shè)備本體和去除靜電的裝置之間可設(shè)一絕緣層，以避免靜電對(duì)汽車設(shè)備中的元器件造成破壞或影響其工作。同時(shí)為適應(yīng)汽車行駛過(guò)程的顛簸環(huán)境，在去除靜電的裝置和所述汽車配件之間，可增加一防震、減震裝置，以保持所述去除靜電裝置工作的穩(wěn)定性，延長(zhǎng)其壽命。

通過(guò)上述改進(jìn)后，該裝置能快速、徹底的泄放所述部件及駕乘人員身體、衣物上的靜電，無(wú)需接地。其消除靜電的過(guò)程，對(duì)人體無(wú)任何負(fù)作用和危險(xiǎn)，且在釋放靜電時(shí)，人體無(wú)電擊感，有效消除了因氣候干燥帶來(lái)的靜電困擾。該裝置具有體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全、效果顯著等優(yōu)點(diǎn)。汽車門把手清除靜電裝置結(jié)構(gòu)示意圖如圖1（b）所示，包括汽車門把手本體、傳導(dǎo)電子的銅制品，導(dǎo)入能量的靜電二極管，以及靜電消除帶組成。所述靜電消除帶由傳導(dǎo)電子的銅制品和橡膠制品組成，銅制品鑲嵌在橡膠制品中且均勻分布凸出于橡膠表面，靜電消除帶安裝于門把手本體中且鋪滿整個(gè)門把手表面，確保人手一定可以接觸到靜電消除帶相關(guān)有效導(dǎo)電部位，靜電消除帶安裝在門把手本體上，結(jié)構(gòu)為固定、不可移動(dòng)的，然后把靜電消除帶通過(guò)導(dǎo)線與靜電二極管連接，一起構(gòu)成靜電消除裝置電路，人體與所述門把手部件最常接觸，靜電消除帶可有效將靜電導(dǎo)入到靜電二極管中，消除對(duì)人體健康的危害。

6 結(jié)論

靜電隨時(shí)隨地都可能存在，在不通過(guò)外界裝置的情況下無(wú)法提前察覺(jué)，生活中只有在靜電產(chǎn)生的時(shí)候開(kāi)會(huì)意識(shí)到身體或車輛帶有靜電。尤其在干燥的秋冬季，靜電已經(jīng)嚴(yán)重影響人類的心理和健康，本文通過(guò)在車身等人們最易接觸的部位安裝靜電快速消除裝置，主要是通過(guò)靜電消除二極管把帶有的高壓靜電轉(zhuǎn)移消耗，可以有效消除人自身以及車輛帶有的靜電，該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、消除靜電效果良好。

參考文獻(xiàn)：

[1]謹(jǐn)防靜電的危害[J].林萬(wàn)孝.生命與災(zāi)禍.1995（06）.

[2]衣服為何有靜電[J].中國(guó)三峽.2009（01）.

[3]現(xiàn)代靜電防治的新概念[J].張國(guó)順，龍培.勞動(dòng)保護(hù).1996（10）.

[4]靜電的利弊及防護(hù)[J].任紅蕪.科技信息.2009（25）.

[5]靜電演示教具的發(fā)展與創(chuàng)新[J].鄧?guó)櫮＃蒎\嵐，張軍.物理實(shí)驗(yàn).2001（04）.

[6]靜電技術(shù)及測(cè)量[J].梁運(yùn)章，白亞鄉(xiāng).內(nèi)蒙古技術(shù)監(jiān)督.1998（02）.

[7]靜電的預(yù)防措施[J].謝唯東.農(nóng)村電工. 2017（06）.