一种人体静电释放器的制作方法

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器。

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爆炸事故、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。

技术实现要素：

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爆炸性混合物的电路。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%（最易爆炸的浓度）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。

本发明的技术方案是：

一种人体静电释放器，其特征是：触摸体、非导体、弹性件顺序安装在接地导体上，由所述弹性件的弹性支撑所述非导体使所述触摸体和所述接地导体保持分离，手按动所述触摸体并压缩所述弹性件导致所述触摸体和所述接地导体电连接使人体静电释放至大地。

所述的一种人体静电释放器，其特征是：所述非导体和所述弹性件的安装位置可以互换。

所述的一种人体静电释放器，其特征是：所述非导体为亚导体或绝缘体。

所述的一种人体静电释放器，其特征是：所述非导体为非导体圆柱，所述接地导体为导电圆管，所述非导体圆柱套装在所述导电圆管内。

所述的一种人体静电释放器，其特征是：所述非导体为非导体圆管，所述接地导体为导电圆柱，所述非导体圆管套装在所述导电圆柱上。

所述的一种人体静电释放器，其特征是：非导体圆管由绝缘材料制成，设置有电阻r将触摸体和接地导体进行电连接，当手触摸所述触摸体时由电阻r将人体静电导入大地进行预放电。

所述的一种人体静电释放器，其特征是：非导体圆管由亚导体材料制成，其电阻为r，当手触摸所述触摸体时由电阻r将人体静电导入大地进行预放电。

所述的一种人体静电释放器，其特征是：非导体圆管由亚导体材料制成，触摸体由亚导电材料制成，或全部或部分覆盖亚导体材料，其总电阻为r，当手触摸所述触摸体时由电阻r将人体静电导入大地进行预放电。

所述的任一种人体静电释放器，其特征是：在触摸体或接地导体上设置金属弹片，在按压时使人获得触感反馈或声响反馈。

所述的一种人体静电释放器，其特征是：在触摸体或接地导体上设置按动复位机构件，在按压时使人获得触感反馈或声响反馈。

所述的一种人体静电释放器，其特征是：还包括磁性接地装置，磁性接地装置至少包括导电弹性件和导电永磁体。

所述任一种人体静电释放器，其特征是：所述弹性件为导电弹性件。

所述的一种人体静电释放器，其特征是：所述导电弹性件为弹簧。

所述的一种人体静电释放器，其特征是：所述电阻r的阻值为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，并能保证人体静电释放所需要的时间。

附图说明

图1为本发明装置原理图。

图2为本发明导被按压后后示意图。

图3为本发明采用绝缘体+电阻r的实施方案。

图4为本发明采用导电永磁体接触放电的实施方案。

图5为图4实施方案的另一种形态。

图6为本发明触摸体为完整球体的实施方案。

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，101为触摸体，由导体制成如金属，一般为不锈钢制成的球形（俗称静电释放球），102为触摸体101内的电触点，103为接地导体（即使用时需要接入大地的导体），接地导体103通过支架107接入大地，接地导体103和支架107可以由相同的金属制成并电连接，108为安装底盘，104为接地到底103上设置的金属弹片（提供触感反馈或声响反馈，可缺省），105为非导体，非导体即亚导体或绝缘体，其作用是分离触摸体101和接地导体103使两者不直接导通，106为弹性件，进一步为导电弹性件如弹簧。进一步参照图2，触摸体101、非导体105、弹性件106顺序套装在接地导体103上，由弹性件106的弹性支撑非导体105使触摸体101和接地导体104保持电分离，手按动触摸体101并压缩弹性件106导致触摸体101的电触电102和接地导体103上设置的金属弹片104触碰，使触摸体101和接地导体103电连接使人体静电释放至大地。当然，非导体105和弹性件106的安装位置可以互换。

图1实施例中，非导体101可以制成非导体圆管，接地导体103可以是导电圆柱，非导体圆管套装在导电圆柱上，非导体圆管可以在导电圆柱上自由串动。当然，也可以是反套装，即非导体为非导体圆柱，接地导体为导电圆管，非导体圆柱套装在导电圆管内。

非导体圆管实施方案概括为：触摸体、非导体圆管、弹性件顺序套装在导电圆柱上，由弹性件的弹性支撑非导体圆管使触摸体和导电圆柱保持分离，手按动触摸体并压缩弹性件导致触摸体和导电圆柱触碰后电连接使人体静电释放至大地。当然，非导体圆管105和弹性件106的安装位置可以互换。

具体生产时，触摸体为一开洞的金属球体，非导体圆管卡定在金属球体的洞中并隔离金属球体不能和导电圆柱相碰，先将弹簧（弹性件）套装在导电圆柱上，再将连接非导体圆管的开洞金属球套装在导电圆柱上并压紧弹簧，导电圆柱上设置卡凸卡在非导体圆管一端（金属球内的一端）。

当然，本发明中指出的非导体圆管、导电圆柱也可以被其它形状的管、柱替换，形状并不能限定本发明的实施方案。

本发明中非导体指亚导体或绝缘体，假设亚导体的电阻为r（静电释放电流流过的电阻），采用亚导体的有益效果是当手触碰触摸体时可以由电阻r对人体静电进行预放电，消除人体触电感，采用亚导体的静电回路可以是由触摸体流经亚导体、弹性件（弹性件为导电弹性件如弹簧）入地，或静电回路由触摸体流经亚导体至接地导体后入地（亚导体套装在接地导体上形成的电连接）。因此，人体静电经由触摸体、电阻r或亚导体、导电弹性件后入地实现人体静电预释放，其本质是人体静电经由触摸体、电阻r或亚导体后入地实现人体静电预释放，所以在权利要求中进行了适当的概括。

本发明中非导体指亚导体或绝缘体，非导体圆管可以由硬质导电塑料注塑成型形成亚导体圆管，或硬质绝缘塑料注塑成型形成绝缘体圆管。也可以采用化学原料固化成型，通过添加导电填料（如炭粉）制成亚导体圆管。

亚导体圆管实施方案概括为：触摸体、亚导体圆管、弹性件顺序套装在导电圆柱上，由弹性件的弹性支撑亚导体圆管使触摸体和导电圆柱保持分离，手触摸触摸体时人体静电经由亚导体圆管的电阻进行人体静电预释放，手按动触摸体并压缩弹性件导致触摸体和导电圆柱触碰后电连接使人体静电彻底释放至大地。进一步，弹性件是导电弹性件，再进一步为金属弹簧。当然，亚导体圆管和弹性件的安装位置可以互换。

图3为本发明采用绝缘体+电阻r的实施方案，105非导体圆管由绝缘材料制成，弹性件106为导电弹性件如弹簧，设置有电阻r跨接在触摸体101和导电弹性件106之间，当手触摸触摸体101时由电阻r将人体静电经由导电弹性件106导入大地进行预放电。

图3实施实施方案中，非导体圆管可以由绝缘的硬塑料注塑制成，并设置安放电阻的卡位。

绝缘体+电阻r的实施方案概括为：触摸体、绝缘体圆管、导电弹性件顺序套装在导电圆柱上，由导电弹性件的弹性支撑绝缘体圆管使触摸体和导电圆柱保持分离，设置电阻r跨接在触摸体和导电弹性件之间（考虑到行程运动，电阻r的一端连接在触摸体和绝缘体圆管的连接处，另一端连接在导电弹性件和绝缘体圆管的连接处），手触摸触摸体时人体静电经由电阻r、导电弹性件进行人体静电预释放，手按动触摸体并压缩导电弹性件导致触摸体和导电圆柱触碰后电连接使人体静电彻底释放至大地。进一步，导电弹性件是金属弹簧。当然，绝缘体圆管和导电弹性件的安装位置可以互换（此时电阻r的一端连接在导电弹性件和绝缘体圆管的连接处，另一端连接支架或大地）。

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4千欧姆~600兆欧姆。根据具体试验，取导电阻r的阻值为10兆欧姆~1000兆欧姆。本案所述的电阻是静电过流的总电阻。

图6为本发明触摸体为完整球体的实施方案，该实施例的触摸体101为完整的球体，是实施方案的一种变形方案。

本发明还包括其它变形实施方案：非导体圆管由亚导体材料制成，触摸体由亚导体材料制成，或覆盖亚导体材料，其总电阻为r，当手触摸所述触摸体时由电阻r将人体静电导入大地进行预放电。

本发明还包括其它变形实施方案：非导体圆管由亚导体材料制成，触摸体一部分由亚导体材料制成，或覆盖部分亚导体材料，其总电阻为r，当手触摸所述触摸体时由电阻r将人体静电导入大地进行预放电，按压导致触摸体和接地导体相碰电连接使人体静电通过触摸体导电部分直接释放至大地，从而完成人体静电完全释放。

关于金属弹片104：金属弹片采用传统开关用的弹片，金属弹片（又称锅仔片或metaldome,snapdome），采用超薄（0.05mm-0.1mm厚度）和超厚(一般硬度较高的）不锈钢301或者304材料制作而成。金属弹片主要应用于薄膜开关、接触开关、pcb板、fpc板，医疗器械等产品中。金属弹片的工作原理：薄膜按键上的金属弹片位于pcb板上的导电部位(大部分位于线路板上的金手指上方），当受到按压时，弹片的中心点下凹，接触到pcb上的线路从而形成回路，电流通过，整个产品就得以正常工作。一般常规的金属弹片，依其不同的形状分为：圆形金属弹片、十字形金属弹片、三角形金属弹片、椭圆形金属弹片。

由于弹片发生接触的过程是持续一段时间，该时间大于0.1秒（该时间和按压速度、弹片尺寸有关，可以通过调节弹片尺度获得所需要的时间），而直接接地释放人体静电所需的时间小于0.1秒（一般为0.08秒），所以该方案获得确保速释放人体静电所需要的时间的效果（意想不到的效果）。

另外，也可以采用类似圆珠笔按钮的技术方案（现有技术）：弹簧及按动复位机构件组成，下面有凹陷，按下去后会陷进凹陷里，由弹簧弹力用于复位，凹陷的力大于弹簧的回复力，并使弹簧保持压缩状态，再按一下，凸起离开后，在弹簧的回复力作用下复位。所以该方案获得确保速释放人体静电所需要的时间的效果（意想不到的效果）。

另外，本发明的按压行程需要一定的时间，从而提供了充足的预放电时间。

本发明中，由于接地导体位于触摸体及非导体构成的腔体内，非导体和接地导体之间仅存在缝隙，该缝隙是阻燃隔爆的，因此当触摸体和接地导体相碰电连接时即时产生静电火花也不会传递到腔体外，所以是隔爆防爆产品。

图4为本发明采用导电永磁体接触放电（即磁性接地装置）的实施方案，401为导电弹性件，如弹簧，402为导电永磁体，或包裹导电材料的永磁体，永磁体的磁极方向或方式不做限制，接地导体103为铁磁性导电材料，当进行按压动作时，导电永磁体402不断接近接地导体103，最终发生吸合使触摸体101通过导电弹性件401、导电永磁体402实现触摸体101和接地导体103稳定电连接，该稳定电连接会持续一定的时间（该时间由导电弹性件的弹性系数和永磁体的磁力决定，可以人为进行调节），该时间远远可以满足彻底释放静电所需要的时间，同时永磁体的吸合动作会传导至手部形成触感反馈，或永磁体的吸合动作发出碰撞声响反馈。弹性件106的恢复弹力大于导电永磁体的吸合力，松手后磁性接地装置开路。

图5为图4实施方案的另一种形态。导电永磁体设置在接地导体103上并和其电连接，设置衔铁501和导电永磁体402配合工作。

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/t11210-2014（推荐值电阻值不超过300mω）、gjb2605-1996、gb12014-1989。mω即兆欧姆。

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。