静电消除二极管及其在汽车上的应用

鲍思语　周定华

摘 要：由于气候、穿着以及摩擦等原因，常常身体、衣物上积累静电，当静电达到一定程度后，再接触金属物品，就容易遭受电击，这种情况，在开车、乘车时尤为明显。主要有两点原因：人体在接触汽车之前本身就带电了，同汽车接触自然就要放电以及由于在汽车行驶过程中，和地面、空气中的灰尘摩擦，产生了大量的静电电荷携带在汽车上，这时人一碰车，也会发生放电现象。人体在干燥秋冬季节更易产生静电，开车、坐车、乘车时，尤其在开关车门经常遇到上述被静电电击的情况。本文提出了一种静电消除二极管在汽车中的应用，通过在汽车门把手、后尾门开关及方向盘部件处增加一套该静电消除装置，利用该装置可以消除静电现象。

关键词：静电;静电电荷;静电消除二极管;汽车

1 引言

静电放电电压低于3000V时，人体不会有明显感觉，当电压大于3000V时，人体会有轻微发麻的感觉;当电压大于6000V时，体感较为不适[1，2]。由于气候、穿着以及摩擦等原因，常常身体、衣物上积累静电，当静电达到一定程度后，再接触金属物品，就容易遭受电击，这种情况，在开车、乘车时显得尤为明显。主要有原因为：一是人体在接触汽车之前本身就带电了，同汽车接触自然就要放电;另一方面，由于在汽车行驶过程中，和地面、空气中的灰尘摩擦，产生了大量的静电电荷积累在汽车上，当此时人一旦碰车，也就会发生放电现象。人体在干燥的秋冬季节更容易产生静电，开车、坐车、乘车时，尤其在开关车门经常遇到上述被静电电击的情况。现在的汽车也使用了一些防静电措施，比如在汽车后面加装铁链，或者使用天线等手段，但是均起不到真正消除汽车静电的作用[3]。

2 静电的产生

静电产生的基本原理是相互接触的物体之间相互摩擦[4，10]。如果性质不同的两种物质，若它们相互摩擦，或者紧密接触后快速分离，由于不同的物体对电子的吸引能力不相同，结果电荷就会在两种物体之间进行重新分配，又叫做电子的转移。失去电子的物体带有正电荷，而得到电子的物体带有负电荷。当这种带电物体与大地之间没有直接的通路，就会在物体内部或表面聚集，也就是产生静电荷。

3 静电的危害

静电能引起各种心血管疾病如心律失常、心动过速、早博、房颤等，还会引起老年人心肌梗死或脑血栓、引起孕妇体内孕激素水平下降，使其流产或早产，甚至胎儿畸形。也能引起头痛、失眠、烦躁不安、心慌、胸闷、心理紧张、疲劳等健康问题，此外静电还能引起电子产品的损伤和使用寿命的降低，以及引发火灾等[4，9]。

4 消除静电危害的途径

在人们日常生活中，静电在很多情况下会带来困扰与危害，消除静电危害的途径主要有：尽量避免静电生成，若电荷已存在，应想办法将电荷导走，防止电荷积累。现在的汽车也使用了一些防静电措施，比如在汽车后面加装铁链，或者使用天线等手段，但是均起不到真正消除汽车静电的作用。本文阐述了静电消除二极管用于汽车门把手、后尾门开关、方向盘等易积聚静电部件以消除静电[5，6，7，8]。

该消除静电的装置，安装于所述汽车门把手、后尾门开关、方向盘处，这些部件容易产生、积聚静电且这些位置人体触摸频率最大，其特征在于，包括：門把手本体、后尾门开关本体、方向盘本体、静电消除带、静电消除二极管，所述的静电消除带规则排列安置在所述的汽车部件本体表面，所述的静电消除二极管设置于部件本体内部，与所述的静电消除带连接。所述去除静电的装置为接触式去除静电装置，所述接触式去除静电的装置，内置了接触式静电消除器。

5 消除静电装置

上述去除静电的装置，其去除静电的方法、原理、过程如下：

所述接触式去除静电装置，是通过人手触摸所述汽车部件去除静电装置的导电元件，或将汽车行驶过程中产生的静电，通过导电元件传到该去除静电装置上，即可消除、释放人体、物体、车体中所带的静电。该接触式去除静电装置，是基于正、负电荷在电场中将产生定向运动：即正电荷在电场中将从电势高处向电势低处移动，而负电荷在电场中将从低电势向高电势移动的原理来制作实现的，主要是借助人体和物体、物体与物体之间产生的静电电势差，发生平衡转移的过程，来消除、释放人体和物体中所带的静电。由于其放电电流低于人体感知阈值时的微弱电流值，所以整个放电过程是缓慢而柔和的，让人们在不知不觉中就消除了静电带来的烦扰和健康隐患。

在使用过程中，当带静电的人体、物体或车体，接触到上述去除静电装置中的导电元件后，则该导电元件的电子电路导通，此时人体、物体中所带的静电荷即通过导电元件进入到微电子电路的电场中，去除静电装置里面的电路就会把静电快速消除，该电路通常由电感、电阻、负载组成，可使电能转化为光能、热能、声能，通常为光能，即通过氖灯、二极管等负载将上述静电消耗掉。消除静电装置电路图如图1（a）所示，电路图由静电消除带、静电消除二极管组成，所述静电二极管可以为发光二极管，所述静电消除带由传导电子的铜制品和橡胶制品组成，铜制品镶嵌在橡胶制品中且均匀分布凸出于橡胶表面，静电消除带安装于汽车部件本体中，且铺满整个部件表面，确保人手一定可以接触到静电消除带相关有效导电部位，结构为固定、不可移动的。当人体带有高电压静电时，与所述汽车部件接触时，即与静电消除带接触，接着静电消除带就会接收到人体所带的高电压静电，然后通过导线传递给静电消除二极管，静电二极管可以通过发光，消耗静电所带能量，起到消除静电效果。当车辆在行驶过程中，由于和空气中的尘埃摩擦也会让车辆一些部件带有静电，同样相关汽车部件也会通过静电消除装置的存在而消除车辆本身带有静电。

所述导电元件通常为金属装置，能在瞬间承载强大电压的冲击，并分化消除掉静电的电势差，然后快速释放人体、物体中所带的静电荷;所述二极管，为静电消除二极管，可以有效消耗人体自身与车辆运行摩擦产生的静电。该文阐述的静电消除装置带由表面处理光滑的铜制品和橡胶构成。且静电消除带上的铜制品有规律的排布在橡胶中，橡胶表面形成铜制品的轻微凸起。并且静电消除带覆盖整个部件。

该静电消除装置结构简单，与所述汽车部件，为固定结构、不可移动，在汽车所述部件处安装静电吸附装置，人体与所述部件最常接触，静电消除带可有效将静电导入到静电二极管中，安全有效。

该去除静电的装置，能有效减少人体或物体、汽车上的静电，当然，如果遇到特别强的静电，则要延长接触的时间，因为接触的时间太短将无法完全清除静电，使静电有可能残留。另外，所述去除静电的装置，在与汽车配件中的设备本体结合时，可在设备本体和去除静电的装置之间可设一绝缘层，以避免静电对汽车设备中的元器件造成破坏或影响其工作。同时为适应汽车行驶过程的颠簸环境，在去除静电的装置和所述汽车配件之间，可增加一防震、减震装置，以保持所述去除静电装置工作的稳定性，延长其寿命。

通过上述改进后，该装置能快速、彻底的泄放所述部件及驾乘人员身体、衣物上的静电，无需接地。其消除静电的过程，对人体无任何负作用和危险，且在释放静电时，人体无电击感，有效消除了因气候干燥带来的静电困扰。该装置具有体积小、结构简单、安全、效果显著等优点。汽车门把手清除静电装置结构示意图如图1（b）所示，包括汽车门把手本体、传导电子的铜制品，导入能量的静电二极管，以及静电消除带组成。所述静电消除带由传导电子的铜制品和橡胶制品组成，铜制品镶嵌在橡胶制品中且均匀分布凸出于橡胶表面，静电消除带安装于门把手本体中且铺满整个门把手表面，确保人手一定可以接触到静电消除带相关有效导电部位，静电消除带安装在门把手本体上，结构为固定、不可移动的，然后把静电消除带通过导线与静电二极管連接，一起构成静电消除装置电路，人体与所述门把手部件最常接触，静电消除带可有效将静电导入到静电二极管中，消除对人体健康的危害。

6 结论

静电随时随地都可能存在，在不通过外界装置的情况下无法提前察觉，生活中只有在静电产生的时候开会意识到身体或车辆带有静电。尤其在干燥的秋冬季，静电已经严重影响人类的心理和健康，本文通过在车身等人们最易接触的部位安装静电快速消除装置，主要是通过静电消除二极管把带有的高压静电转移消耗，可以有效消除人自身以及车辆带有的静电，该装置结构简单、成本低廉、消除静电效果良好。

参考文献：

[1]谨防静电的危害[J].林万孝.生命与灾祸.1995（06）.

[2]衣服为何有静电[J].中国三峡.2009（01）.

[3]现代静电防治的新概念[J].张国顺，龙培.劳动保护.1996（10）.

[4]静电的利弊及防护[J].任红芜.科技信息.2009（25）.

[5]静电演示教具的发展与创新[J].邓鸿模，虞锦岚，张军.物理实验.2001（04）.

[6]静电技术及测量[J].梁运章，白亚乡.内蒙古技术监督.1998（02）.

[7]静电的预防措施[J].谢唯东.农村电工. 2017（06）.