Система управления униполярным нейтрализатором Советский патент 1980 года по МПК H05F3/04 

1

Изобретение относится к области техники защиты от вредных проявлений статического электричества и может быть использовано в процессе производства полупроводниковых приборов, а также для 5 уменьшения пожаро- и взрывоопасности технологических процессов, сопровождающихся явлениями статической электризации, например при производстве пластмасс и резины.10

Известны нейтрализаторы зарядов статического электричества, которые, используя воздух, компенсируют заряд наэлектризованного материала за счет притока ионов противоположного знака .

Наибольшей эффективностью обладают высоковольтные нейтрализаторы коронного разряда постоянного напряжения. Недостатком их является тенденция к перезаряжению нейтрализуемого материала заря- 20 жениыми ионами. Этот недостаток исключается вводом системы управления, контролирующей величину и знак поверхностного заряда диэлектрика и подключающей к коронирующему электроду в зависимости от 95 величины и знака заряда высокое напряжение нужной полярности.

Наиболее близкой к предложенной является система управления униполярным нейтрализатором зарядов статического элект- 30

ричества с высоковольтными коронирующими электродами и источником питания, содержащая датчик потенциала обрабатываемого материала, схему преобразования сигнала датчика и релейную схему управления работой источника питания 2.

Эта система не обеспечивает высокой эффективности нейтрализац 1и из-за того, что она плохо работает при низких плотностях поверхностного заряда. Последнее обусловлено тем, что при малых плотностях начинает сказываться смещение нуля и дрейф усилителя постоянного тока, приводящие к ложным срабатываниям нейтрализатора.

Целью изобретения является повыщение эффективности нейтрализации при малых плотностях поверхностного заряда на обрабатываемом материале.

Эта цель достигается тем, что система снабжена механическим модулятором поля обрабатываемого материала, выполненным в виде заземленного диска с прорезями, установленного со стороны обрабатываемого материала с возможностью вращения таким образом, что при вращении каждая ирорезь может быть установлена против датчика, приводом указанного диска и усилителем переменного тока, причем выход датчика соединен со входом упомянутого

усилителя, а выход усилителя - со входом схемы преобразоваиия сигнала датчика.

На чертеже представлеиа схема системы.

Оиа содержит заземлениый диск 1 с выиолненными в виде секторов прорезями 2, насажеиный иа ось сиихронного электродвигателя 3. Датчик 4 иотеициала, выиолиенный 3 виде плоской металлической иластииы, расположен вблизи нейтрализуемой поверхностью диэлектрика 5 параллельно последней. В качеетве датчика опорного сигнала используется фототранзистор 6, подключениый совместно с лампой накаливания 7 к стабилизированному источнику постоянного наиряжения 8. Вход усилителя 9 перемеиного тока выполнен высокоомным и подключен к датчику 4, а выход - пизкоомным и подключен к сигнальному входу синхронного детектора 10. К коллектору фототранзистора иодключен нагрузочный резистор И и формирователь 12 импульса, выход которого иодключен к управляющему входу синхронного детектора. К выходу последнего подключены параллельно включенные накопительная емкость 13 и поляризованное реле 14, контакты которого управляют включением и переключением высоковольтного источника 15 питания постоянного напряжения. Высоковольтные выходы источника питания подключеиы к игольчатым коронирующим трубам - электродам 16.

Система работает следующим образом.

При равномерном вращении диска 1 с прорезями 2 происходит периодическое прерываппе (обтюрация) силовых линий электростатического поля диэлектрика 5 у поверхности ириемного электрода 4. За счет этого во внешней цепи приемного электрода 4 появляются периодические импульсы, форма которых для прорезей 2 в виде секторов и при равномерном распределении зарядов на поверхности диэлектрика 5 будет прямоугольной. Изменения выходного сигнала датчика несут информацию о изменении поверхностного заряда диэлектрика 5. Сигнал датчика потенциала усиливается усилителем 9 и ностуиает па сигнальный вход синхронного детектора 10. Фототранзистор 6 и лампа 7 располагаются относительно диска 1 и приемного электрода 4 так, что свет лампы 7 освещает фототранзистор 6 одновременно с открытием датчика 4 для действия поля диэлектрика 5. Опорный сигнал, снимаемый с резистора И, иостуиает на формирователь имнульса, в качестве которого используется одновибратор. Далее опорпый сигиал поступает иа управляющий вход детектора 10. Это приводит к тому, что сигиал с сигнального входа синхронного детектора 10 иоступает иа его выход и заряжает накопительную емкость 13, величина которой выбирается из условия того, что она должна заряжаться до максимального значения за время следования синхроимпульса, т. е. за то время когда синхронный датчик пропускает сигиал. Сопротивление реле 14 выбирают исходя из того, что по минимуму оно ограничено заданной чувствительностью и точностью срабатывания, а по максимуму - заданным быстродействием. Устройство чувствительно к знаку заряда диэлектрика 5 за счет того, что при изменении знака заряда диэлектрика 5 полярность индуцированного тока во внещней цепи датчика потенциала 4 меняется на обратную, что приводит к изменению знака напряжения па накопительной емкости 13 и к иереключепию релейной схемы. Исполнительные контакты релейной схемы иодают высокое постоянное напряжение от высоковольтного источника 15 на один из игольчатых коронирующих электродов 16. На концах игл подключеиного электрода начинается интецсивная униполяриая нейтрализация воздуха. Ионы со знаком, противоиоложным знаку поверхностного заряда на диэлектрике 5 притягиваются к диэлектрику и нейтрализуют поверхностный заряд. С изменением зиака заряда включается второй разрядный электрод, что приводит к образованию ионов противоположного зиака. Порог поверхностной плотности заряда, с которого нейтрализатор автоматически включается в работу, задается регулировкой усилителя. Нейтрализатор эффективно работает до плотности кул/см.

Использование метода модуляции медленно изменяющегося потенциала электростатического поля заряжениого диэлектрика позволяет выбрать спектр сигнала в более предпочтительном частотном интервале. Частота, на которой работает синхронный детектор, прямо пропорциональна чиелу оборотов электродвигателя и числу прорезей па заземленном диске. Частота может быть выбрана достаточно высокой, а максим м спектральной плотности полезного сигнала располагается за пределами области щума вида 1/f, т. е. в этом случае обеспечивается значительно более высокое отнощение сигнал/щум, чем можно получить от усилителя постоянного тока. Модуляционный метод не имеет в качестве ограничений щум и дрейф характерные для усилителей постоянного тока. Это позволяет значительно повысить эффективность нейтрализации при малых плотностях поверхноетиого заряда.

Формула изобретения

Система управления унипо.чярным нейтрализатором зарядов статического электричества с высоково;1ьтиыми коронирующими электродами и источииком питания, содержащая датчик потенциала обрабатываемого материала, ехему преобразования сигнала датчика и релейную схему управления работой источника питания, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности нейтрализации при малых плотностях поверхностного заряда, она снабжена механическим модулятором поля обрабатываемого материала, выполненным в виде заземленного диска с прорезями, установленного со стороны обрабатываемого материала с возможностью вращения так, что при вращении каждая прорезь может быть установлена против датчика, приводом указанного диска и усилителем

переменного тока, причем выход датчика соединен со входом упомянутого усилителя, а выход усилителя - со входом схемы преобразования сигнала датчика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Тефтер П. Л. Устройства нейтрализации зарядов статического электричества на оборудовании для переработки пластмасс и резин, М., 1973, с. 17-27.

2.Авторское свидетельство СССР № 194199, кл. Н 05F 3/00, 1963 (прототип).

Сет.;