防靜電腕帶佩戴狀況集中監測器的製作方法
2023-10-10 09:41:54 1
專利名稱：防靜電腕帶佩戴狀況集中監測器的製作方法
技術領域：
本發明屬於涉及一種防靜電手腕帶佩戴狀態監測器。
背景技術：
對電子產品生產企業而言，靜電防護系統是企業生產系統的基礎性工程，是產品高可靠性的保障。鑑於微電子器件對靜電的敏感性，為確保微電子器件在生產、調試、安裝等工作過程中的可靠性，必須在各個環節對其採取靜電防護技術措施，以保證產品的高質量品質。
人體在工作中與身體以外的物體相接觸或自身衣物間的摩擦，會在人體上產生靜電，引起人體帶電。總之，人體會通過各種途徑帶上靜電。當人體積累了一定靜電後，其瞬時電位幅值可達到2～4kV以上，如果這樣的電位加到電子器件上，對電子器件的危害是極其嚴重的，如造成半導體器件的擊穿，儀器設備的誤動作等等。目前，電子產品生產企業為了防止人體靜電普遍採用的方法是，要求操作人員必須穿防靜電工作服和佩戴防靜電手腕帶，有時還佩戴防靜電腳腕帶。
在電子產品生產中，操作人員不佩戴防靜電腕帶，佩戴不正確，腕帶接觸不良，腕帶連接線斷裂等現象時有發生，對電子產品正常生產帶來巨大的隱患。於是市場上推出了防靜電腕帶佩戴狀況監測器產品。目前的防靜電腕帶佩戴狀況監測器產品僅是一個防靜電腕帶連接一個獨立防靜電手腕帶佩戴狀態監測器。當生產車間大，操作人員分散時，管理人員無法同時監測所有操作人員防靜電腕帶的佩戴狀況，對及時有效的全面管理生產帶來許多不便。
發明內容
本實用新型提供一種基於單片機主從通信模式的防靜電腕帶佩戴狀況集中監測器，同時監測分布於生產現場的操作人員防靜電腕帶佩戴狀況，及時鎖定防靜電腕帶佩戴不正常的生產操作崗位，以解決上述難題。
本實用新型的防靜電腕帶佩戴狀況集中監測器，包括通過RS485串行通信接口進行通信的一臺上位機和多臺下位機及其外圍電路，其特徵在於，上位機上至少設置有一組RS485串行通信接口，其每組RS485串行通信接口上分別連結有0臺或多臺下位機，下位機位於各個生產操作崗位防靜電腕帶佩戴狀況的監測點上，每臺下位機具有唯一的地址，由上位機通過RS485串行通信接口，對選定的監測點進行巡檢；下位機帶有A/D模數轉換器，其外圍電路包括反映防靜電腕帶佩戴狀況的靜電電位預處理電路，該預處理電路的電位值經過下位機的A/D模數轉換後，產生防靜電腕帶佩戴狀態值；當上位機對相應的下位機巡檢時，由下位機將防靜電腕帶佩戴狀態值發送到上位機。
本實用新型的下位機可以獨立輸出防靜電腕帶的佩戴狀態信號，而上位機則可以集中輸出防靜電腕帶佩戴狀態信號。下位機根據防靜電腕帶佩戴狀況值，在監測點處控制顯示裝置顯示佩戴狀況並判斷是否報警；由上位機根據收到的各個監測點的防靜電腕帶佩戴狀態值，進行佩戴狀況集中顯示和做出是否報警的判斷。
本實用新型的有益效果是(1)採用本實用新型提供的防靜電腕帶佩戴狀況集中監測器，可以使管理人員同時監測所有操作人員防靜電腕帶的佩戴狀況，實現及時有效的生產全面管理；(2)採用雙絞線連接的RS485串行通信接口技術實現集中監測功能，具有抗幹擾能力強、布線簡單、擴展容易的特點；(3)下位機可以獨立於上位機工作，提高了系統可靠性。
圖1為上位機內部結構及上位機與256個下位機間的連接結構框圖圖2為上位機通信部分原理圖圖3為下位機內部結構框圖具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型做進一步的詳細說明。
本實用新型的防靜電腕帶佩戴狀況集中監測器由一臺上位機和多臺下位機構成，上、下位機中的單片機均採用MICROSHIP公司生產的PIC16F73晶片。上、下位機間的聯繫是基於主從通信模式，每臺下位機具有唯一的地址，上位機主動查詢具有唯一地址下位機，下位機將本機的防靜電腕帶佩戴狀況上傳給上位機，實現對多個生產操作崗位防靜電腕帶佩戴狀況的遠程集中監測。
圖1給出了上位機內部結構及上位機與256個下位機間的連接結構框圖。防靜電腕帶佩戴狀況集中監測器由一臺上位機和多臺下位機兩部分構成。
1.上位機的功能主要包括設定、通信、顯示及報警。
①設定部分。採用PIC16F73單片機的RB0埠以及RB4～RB7埠的中斷功能，將這5個埠接上拉電阻和按鍵，按鍵另一端與地相連。這樣一旦按下按鍵，RB口電平將由高變低，從而引起RB口或外部中斷。可通過查詢RB口電平變化來區分是哪個按鍵引起的中斷，從而實現對需要監測的生產操作崗位的選擇，並且將設定的內容存儲到外部I2C總線串行E2PROM存儲器中。
②通信部分。通信部分的原理圖如圖2所示。採用RS485串行通信接口的通信協議。由於下位機數很多，並且考慮到MAX487晶片的驅動能力，上位機共設置了8組RS485串行通信接口。將8片MAX487晶片的接收器輸出端RX、驅動器輸入端TX和接收器/驅動器使能端RT分別通過3片CD4051八選一多路模擬開關晶片與PIC16F73單片機相應的RC7/RX、RC6/TX、RC5相連。由PIC16F73單片機的輸出引腳RC1、RC0、RB1分別與8片CD4051八選一多路模擬開關晶片的地址引腳A、B、C相連。由A、B、C的地址決定PIC16F73與8組中的某一組進行RS485串行通信。考慮到電子生產企業規模的大小，還特意設置選擇生產操作崗位組數範圍的三位撥碼開關，三位撥碼開關的一端各連接上拉電阻後與PIC16F73單片機的輸入引腳RA0、RA1、RA2相連，三位撥碼開關的另一端與地相連。撥碼開關不撥通時輸入引腳為高電平，撥通時輸入引腳為低電平。根據事先設定好的RA0、RA1、RA2埠撥碼開關的狀態，決定CD4051地址範圍(000B～111B)，從而決定上位機監測生產操作崗位組數的範圍(1～8)。這樣便可以通過改變撥碼開關的狀態，來適應不同的生產規模。
③顯示部分。採用三個7段位LED數碼管顯示生產操作崗位號；使用一個三色LED，在設定時，用於顯示需要監測的生產操作崗位監測點設定情況綠色表示需要監測，紅色表示不需要監測。採用級連的方法布置由生產規模決定的多個三色LED，每個三色LED都對應一個固定的生產操作崗位，用於顯示每個固定的生產操作崗位防靜電腕帶佩戴狀況正常時，顯示綠色；操作現場暫時離崗並已在下位機做了設定的，顯示黃色；不正常時，顯示紅色。同時還設有報警蜂鳴器，當任一生產操作崗位監測點出現不正常情況，蜂鳴器鳴叫報警。利用多片級連的CD4094串行移位寄存器驅動，一片CD4094可以驅動8段LED。使用多片級連方式工作的CD4094串行移位寄存器來驅動，可以很方便的電子產品生產企業的現場規模靈活增減LED顯示部分。
2.下位機內部結構框圖如圖3所示。下位機的功能主要是當防靜電腕帶非正常使用而出現懸浮現象，或生產操作崗位電位過高，便能自動檢測出來，三色LED紅、黃、綠交替閃爍，同時蜂鳴器報警。正常時三色LED顯示綠色。當上位機RS485串行通訊查詢到相應的下位機時，將下位機所處操作崗位防靜電腕帶佩戴狀況上傳到上位機，實現防靜電腕帶佩戴狀況集中監測。
下位機的單片機採用MICROSHIP公司生產的PIC16F73晶片，RS485串行通信接口晶片採用MAXIM公司生產的MAX487晶片。下位機的地址通過5位的撥碼開關設定，共可以設置32個地址，正好滿足將工作現場的256個生產操作崗位分為8組，每組32個操作崗位的地址空間。利用PIC16F73晶片內集成了A/D轉換器結構，對下位機防靜電腕帶佩戴狀況及腕帶靜電電位模擬量預處理電路輸出的電位的進行A/D採集。根據模數轉換結果，判斷腕帶佩戴是否正常，然後通過三色LED指示燈進行相應的顯示和是否報警。防靜電腕帶佩戴狀況正常時，LED顯示綠色；操作現場操作人員暫時離崗時，可以在下位機通過開關做「離崗」設定，則LED顯示黃色；不正常時，LED紅、黃、綠三色交替閃爍，同時蜂鳴器報警，及時提示現場操作人員糾正不當行為。
防靜電腕帶通過插頭直接與下位機現場防靜電腕帶佩戴狀態監測器連接。下位機有一接線端接到防靜電地線上。防靜電腕帶插頭與「地」之間有等效串接1MΩ的電阻。這樣做是為了防止靜電洩漏速度過快、洩漏電流過大對靜電敏感器件造成損壞。它與防靜電腕帶與生產設備和儀器的「硬接地」不同，串接1MΩ電阻就確保對「地」洩放電流被限制在5mA以下。這種接地方式稱為「軟接地」，這也是為操作安全所設計。如果操作人員在靜電防護系統中，不小心觸及到220V工業電壓，由於有1MΩ電阻的限流作用，也不會帶來危險。
下位機現場防靜電腕帶佩戴狀態監測器可以不與上位機通訊連接而單獨使用。
權利要求1.一種防靜電腕帶佩戴狀況集中監測器，包括通過RS485串行通信接口進行通信的一臺上位機和多臺下位機及其外圍電路，其特徵在於，上位機上至少設置有一組RS485串行通信接口，其每組RS485串行通信接口上分別連結有零臺或多臺下位機，下位機位於各個生產操作崗位防靜電腕帶佩戴狀況的監測點上，每臺下位機具有唯一的地址，由上位機通過RS485串行通信接口，對選定的監測點進行巡檢；下位機帶有A/D模數轉換器，其外圍電路包括反映防靜電腕帶佩戴狀況的靜電電位預處理電路，該預處理電路的電位值經過下位機的A/D模數轉換後，產生防靜電腕帶佩戴狀態值；當上位機對相應的下位機巡檢時，由下位機將防靜電腕帶佩戴狀態值發送到上位機。
2.根據權利要求1所述的防靜電腕帶佩戴狀況集中監測器，其特徵在於，下位機根據防靜電腕帶佩戴狀況值，在監測點處控制顯示裝置顯示佩戴狀況並判斷是否報警；由上位機根據收到的各個監測點的防靜電腕帶佩戴狀態值，進行佩戴狀況集中顯示和做出是否報警的判斷。
專利摘要本實用新型涉及的基於單片機主從通信模式的防靜電腕帶佩戴狀況集中監測器，包括通過RS485串行通信接口進行通信的一臺上位機和多臺下位機及其外圍電路，上位機上設置有多組RS485串行通信接口，其上分別連結有多臺下位機，下位機位於各個生產操作崗位防靜電腕帶佩戴狀況的監測點上，每臺下位機具有唯一的地址，由上位機通過RS485串行通信接口，對選定的監測點進行巡檢；下位機監視防靜電腕帶佩戴狀態；當上位機對相應的下位機巡檢時，由下位機將防靜電腕帶佩戴狀態發送到上位機。採用本實用新型提供的防靜電腕帶佩戴狀況集中監測器，可以使管理人員同時監測所有操作人員防靜電腕帶的佩戴狀況，實現及時有效的生產全面管理。
文檔編號G01R29/24GK2831146SQ200520027758
公開日2006年10月25日 申請日期2005年10月11日 優先權日2005年10月11日
發明者陳益廣, 王曉遠, 沈勇環 申請人:天津大學