Der folgende Beitrag beschreibt eine einfache Ionendetektorschaltung, die auch zum Erfassen von statischen Entladungen verwendet werden kann, die von Hochspannungsschaltungen erzeugt werden. Statische Entladungen können auch durch die menschliche Haut erzeugt werden, wenn sie zufällig mit Kunststoffgegenständen wie Kämmen, Rexine-Möbeln oder Seidenvorhängen gerieben wird.

Statische Elektrizität kann für FETs und CMOS-ICs gefährlich sein

Viele der modernen hochohmigen Halbleitergeräte können anfällig für elektrostatische Entladungen sein.
Dies gilt insbesondere für FET- und CMOS-Halbleiter, die anfällig für Schäden durch elektrostatische Entladung (ESD) sind.

Um Beschädigungen beim Berühren, Montieren und Interagieren mit diesen empfindlichen Komponenten zu vermeiden, stellen die meisten Hersteller Anweisungen zur Erdung bereit.

Vor der Installation oder Verwendung eines dieser anfälligen Systeme und Geräte könnte eine Search-and-Destroy-(Entladungs-)Strategie eingesetzt werden, um Problembereiche oder gefährliche Bereiche, die neutralisiert werden müssen, effektiv zu lokalisieren.

Für diese Art von Sicherheitsoperationen können wir die vorgeschlagene elektronische Statik- oder Ionendetektorschaltung verwenden.

Eine weitere hervorragende Verwendung dieser Ionenanzeigeschaltung ist das Erfassen und Anzeigen von Ionen, die von a Ionisator-Schaltung

Wenn Sie eine auf dieser Website veröffentlichte Generatorschaltung für negative Ionen gebaut haben, können Sie die vorgeschlagene Ionendetektorschaltung effektiv verwenden, um die von der Ionisatorschaltung erzeugten Ionen zu erkennen.

Wie entsteht statische Elektrizität

Bevor wir unsere Ionendetektorschaltungen untersuchen, lassen Sie uns schnell die Eigenschaften eines Ions oder statischer Elektrizität überprüfen. Ionen sind Atome, die eine elektrische Ladung haben.

Positiv geladenen Ionen fehlen Elektronen, während negativ geladenen Ionen einen Elektronenüberschuss haben.

Durch die Zufuhr von Elektronen zu einem Material oder die Entnahme von Elektronen aus einem Material wird statische Elektrizität erzeugt.

Die Ladung kann auf ein extrem hohes Potential ansteigen, wenn das Material ausreichend isoliert ist und die Atmosphäre sehr trocken ist.

Die Potentialdifferenz über einer Person kann um mehrere tausend Volt ansteigen, während die Person sich von einem Möbel bewegt oder über einen Teppichboden schlendert. Diese Menge an Potentialdifferenz, die sich über die Person entwickelt, reicht aus, um empfindliche CMOS-basierte Elektronik zu zerstören.

Schaltungsbeschreibung

Unter Bezugnahme auf die folgende Abbildung bestimmen die Detektorstufen mit 3 Transistoren und hoher Verstärkung die relative Intensität dieser statischen Ladung. Gleichzeitig erkennt die Schaltung auch die Polarität der statischen Aufladung.

Im Wesentlichen besteht der Detektor aus zwei Schaltkreisen, von denen einer positive Ionen und der andere negative Ionen erkennen kann.

Drei BC547-NPN-Transistoren werden in der Detektorschaltung für positive Ionen verwendet. Diese Transistoren sind in Form einer Darlington-DC-Verstärkerschaltung mit hoher Eingangsimpedanz konfiguriert.

Wenn Antenne „A“ ein positives Ion oder eine positive statische Ladung erkennt, zeigt LED1 die relative Ausgabe an. Drei BC557-PNP-Transistoren sind so konfiguriert, dass sie eine negative Eingangsladung erkennen.

Diese sind in der anderen Hälfte der Schaltung konfiguriert zu sehen. Die relative Abgabe der negativen Ladung wird durch LED 2 angezeigt.

Die Kondensatoren C1 und C2 helfen zu verhindern, dass Wechselstromfrequenzen in die Verstärkerschaltung eindringen. Die Widerstände R3 und R4 sind positioniert, um den Eingangsstrom des Verstärkers zu begrenzen.

Die Schaltung sollte idealerweise in einem Metallgehäuse untergebracht werden. Der Minuspol der Batterie muss elektrisch mit dem Gehäusekörper verbunden werden.

Dadurch kann die Ionendetektorschaltung am effektivsten arbeiten. Die Antennen könnten eine gewöhnliche Länge eines flexiblen Drahts sein. Beide abgebildeten Antennen sollten so platziert werden, dass sie parallel zueinander sind und in die gleiche Richtung zeigen. Achten Sie darauf, dass die Antennen niemals miteinander oder mit dem Metallgehäuse in Kontakt kommen.

Wie man testet

Der Schrank muss auf Erdpotential liegen, um den statischen Detektor zu verwenden und zu testen. Das heißt, bevor Sie den Stromkreis testen, halten Sie die Metallbox fest in der Hand oder schließen Sie sie an eine gute Erdung an.
Führen Sie als Nächstes einen Plastikkamm durch Ihre Haare und bringen Sie ihn schnell in die Nähe der Antennen. Wenn der Kamm in die Nähe der Antenne gebracht wird, beginnt eine der LEDs hell zu leuchten.
Führen Sie einen weiteren Test durch, indem Sie mit dem Detektor in der Hand über einen Teppichboden gehen. Richten Sie gleichzeitig die Antennen auf stationäre metallische Objekte, ohne diese zu berühren.
Überprüfen Sie das Leuchten der LEDs. Einer von ihnen wird aufleuchten. Erden Sie als Nächstes das Metallobjekt, indem Sie es mit einer Erdung berühren. Wiederholen Sie nun den Vorgang.
Jetzt bleiben die LEDs ausgeschaltet und zeigen keine Ladung an, wenn die statische Aufladung des Metalls vollständig durch Erdung neutralisiert wurde.