感測器原理

系統架構

實驗裝置此專題是利用電荷放大器經由電荷量的變化造成電流流動的原理製作感測器，特點是能使其輸出電壓與輸入電荷成正比，輸出電壓為：

量測與討論

結論

感測器電路：使用可動電容式結構與電荷放大器原理製作，量測靜電壓大小。

訊號處理電路：以 60 Hz 陷波濾波器與 19 Hz低通濾波器濾除雜訊，用截波與反相器分辨正負電壓。

單晶片監控單板：使用多工器將訊號分成 8 個陣 列 ， 應 用 Arduino 將 類 比 訊 號 轉 為 數 位 訊號，並做誤差校正與陣列判斷，感測電壓以無線模組傳至人機介面。

監控人機介面：以 VB 程式撰寫，顯示量測之靜電壓，並判斷危險層級，適時啟動靜電消除系統。

靜電消除器：以增濕除電設計消除靜電。

由圖可推導出感測模組經由實驗得出的測量電壓換算成靜電壓的公式為：

其中 x 為感測電壓 (V) ， y 為靜電壓 (V) ，靜電靈敏度為1956.2(V/V) 。

逢甲大學 101 學年度第二學期自動控制工程學系大學部專題研製

智慧型靜電感測陣列與自動危險消除系統Smart electrostatic sensing arrays with an automatic hazard

elimination device 指導教授：張興政 學生 : 吳靜婷 吳治皜 陳揚

本專題研製振動電容式靜電感測器，可即時量測靜電與自動判斷危險層級，並透過無線傳輸至人機介面分析；結合靜電消除模組，消除靜電累積，以防止靜電損害，提升工作環境的安全。

未來發展馬達驅控系統達到可控連續量測之靜電微感測陣列與系統，並增加靜電消除系統之特性與功能，降低電路程式複雜度。

智慧型靜電感測陣列與自動危險消除系統

感測器電路

訊號處理電路

單晶片監控單板

監控人機介面

靜電消除器

完整量測系統展示介面顯示

-5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4

-10000

-8000

-6000

-4000

-2000

0

2000

4000

6000

8000

f(x) = 1956.24564748948 x + 270.442732963375

靜電感測電壓曲線

靜電感測電壓曲線Linear ( 靜電感測電壓曲線 )

感測電壓 (V)

靜電壓(V)

感測電壓與靜電壓之響應關係圖

註 1. 持續讀取量測數值 註 2. 資料顯示並供儲存分析註 3. 靜電壓數值 註 4. 危險層級判斷

智慧型系統架構方塊圖

fo C

QV

44.2702.1956 xy

系統規格

自動化微光機電實驗室