Підвищення чутливості сенсора електростатичного флюксиметру шляхом визначення його оптимальної конфігурації

Автор(и)

  • Олександр Анатолійович Повшенко Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0003-2998-5950
  • Ольга Ярославівна Паздрій Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0002-8970-5079

DOI:

https://doi.org/10.15587/2706-5448.2023.292919

Ключові слова:

електростатичні поля, електростатичний розряд, електростатичний флюксиметр, вимірювання, чутливість сенсору

Анотація

Об’єктом дослідження є процес вимірювання напруженості електростатичного поля для низького динамічного діапазону (від 0 до 1 кВ/м). Дане дослідження направлене на підвищення чутливості сенсору електростатичного флюксиметру (ЕФ) за рахунок визначення його оптимальної геометричної конфігурації, що дозволить зменшити похибку вимірювання напруженості електростатичного поля.

Для встановлення фактичного значення індукованого струму було побудовано комп’ютерну модель та проведено імітаційне моделювання сенсору ЕФ. На основі побудованої комп’ютерної моделі, були проведені дослідження сенсору ЕФ для визначення чисельного значення індукованого струму. В результаті цього було встановлено, що виникнення крайових ефектів призводить до появи методичної похибки, яка виникає за рахунок того, що середній індукований струм є меншим в порівнянні з розрахунковим значенням. В результаті проведеного комп’ютерного моделювання сенсору ЕФ для визначення значення оптимальної кількості секторів було встановлено, що для запропонованої конструкції сенсору ЕФ, оптимальна кількість секторів становить шість. Встановлено, що оптимальне значення відстані між чутливими пластинами та екранованим ротором повинно бути в діапазоні від 2,5–3 мм для забезпечення максимальної чутливості сенсору ЕФ та його безпечно використання.

Визначені оптимальні параметри геометричної конфігурації ЕФ дозволять сформувати необхідні вимоги до побудови вдосконалених вимірювачів напруженості електростатичного поля у низькому динамічному діапазоні (від 0 до 1 кВ/м). Перспективним напрямком застосування таких приладів на виробництві буде розробка додаткової системи моніторингу напруженості електростатичного поля, що дозволить попередити виникнення небезпечної ситуації.

Біографії авторів

Олександр Анатолійович Повшенко, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Аспірант

Кафедра інформаційно-вимірювальних технологій

Ольга Ярославівна Паздрій, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Асистент

Кафедра комп’ютерно-інтегрованих оптичних і навігаційних систем

Посилання

  1. ESDA/JEDEC Joint Standard For Electrostatic Discharge Sensitivity Testing – Charged Device Model (CDM) – Device Level, JS-002-2022. ANSI/ESDA/JEDEC (2022). Rome, New York.
  2. ESDA/JEDEC Joint Standard For Electrostatic Discharge Sensitivity Testing – Human Body Model (HBM) – Component Level, JS-001-2023. ANSI/ESDA/JEDEC (2023). Rome, New York.
  3. Voldman, S. H. (2021). ESD Handbook. John Wiley & Sons, Ltd. doi: https://doi.org/10.1002/9781119233091
  4. Smallwood, J. (2023). A Guide to ESD. EMC Information Centre. Available at: https://www.nutwooduk.co.uk/archive/old_archive/030923.htm Last accessed: 19.11.2023
  5. Fundamentals of Electrostatic Discharge. Part One – An Introduction to ESD (2020). EOS/ESD Association, Inc. Available at: https://www.esda.org/esd-overview/esd-fundamentals/part-1-an-introduction-to-esd/ Last accessed: 19.11.2023
  6. Pan, S., Zhang, Z. (2018). Fundamental theories and basic principles of triboelectric effect: A review. Friction, 7 (1), 2–17. doi: https://doi.org/10.1007/s40544-018-0217-7
  7. Ruffat, F., Caignet, F., Boyer, A., Escudié, F., Mejecaze, G., Puybaret, F. (2022). New measurement method to investigated service life of protection networks exposed to ESD. Microelectronics Reliability, 138, 114661. doi: https://doi.org/10.1016/j.microrel.2022.114661
  8. Gao, Y., Cai, X., Han, Z., Zeng, C., Xia, R., Tang, Y., Gao, M., Li, B. (2023). Design of compact-diode-SCR with low-trigger voltage for full-chip ESD protection. Microelectronics Reliability, 140, 114860. doi: https://doi.org/10.1016/j.microrel.2022.114860
  9. Protection Of Electrical And Electronic Parts, Assemblies And Equipment (Excluding Electrically Initiated Explosive Devices), S20.20-2021, ANSI/ESD (2021). Rome, New York.
  10. Electrostatics – Part 5-2: Protection of Electronic Devices from Electrostatic Phenomena – User Guide, TR 61340-5-2:2018 (2018). IEC.
  11. ESD Association Advisory for Electrostatic Discharge Terminology – Glossary, ADV1.0-2017 (2017). ESD.
  12. Righter, A., Carn, B. (2017). A Look at the New ANSI/ESDA/JEDEC JS-002 CDM Test Standard. Analog Dialogue, 51 (4), 11–15. Available at: https://www.analog.com/en/analog-dialogue/articles/a-look-at-the-new-ansi-esda-jedec-js-002-cdm-test-standard.html
  13. Ponnle, A. A. (2022). Measurement and Assessment of Exposure to 50 Hz Magnetic Fields from Common Home Electrical Appliances. European Journal of Engineering and Technology Research, 7 (3), 119–127. doi: https://doi.org/10.24018/ejeng.2022.7.3.2832
  14. Xiao, D., Ma, Q., Xie, Y., Zheng, Q., Zhang, Z. (2018). A Power-Frequency Electric Field Sensor for Portable Measurement. Sensors, 18 (4), 1053. doi: https://doi.org/10.3390/s18041053
  15. Oltean, M. N., Fagarasan, T., Florea, G., Munteanu, C., Pop, A. (2017). Electromagnetic field measurement on high voltage overhead lines. 2017 12th International Conference on Live Maintenance (ICOLIM). doi: https://doi.org/10.1109/icolim.2017.7964148
  16. Povcshenko, O., Bazhenov, V. (2023). Analysis of modern atmospheric electrostatic field measuring instruments and methods. Technology Audit and Production Reserves, 4 (1 (72)), 16–24. doi: https://doi.org/10.15587/2706-5448.2023.285963
  17. Swenson, J. A., Beasley, W. H., Byerley, L. G., Bogoev, I. G. (2017). Pat. US 7.256,572 USA. Electric-field meter having current compensation. published: 14.08.2007. Available at: https://patents.google.com/patent/US7256572B2/en?oq=US+7.256%2c572
  18. Chester, D. S. (1976). Pat. US 4'095'221 USA. Electrical storm forecast system. published: 13.07.1976. Available at: https://patents.google.com/patent/US4095221A/en?oq=US+4%27095%27221
  19. Wells, T. J., Elliott, R. S. (2005). Pat. US 6'982'549 USA. Micro-electrometer. published: 05.12.2005. Available at: https://patents.google.com/patent/US6982549B1/en?oq=US+6%27982%27549
  20. Bazhenov, V., Povcshenko, O. (2023). Methodological features of calculating errors in the measurement of electrostatic field strength. Bulletin of Kyiv Polytechnic Institute. Series Instrument Making, 65 (1), 65–72. doi: https://doi.org/10.20535/1970.65(1).2023.283358
  21. Antunes de Sá, A., Marshall, R., Sousa, A., Viets, A., Deierling, W. (2020). An Array of Low‐Cost, High‐Speed, Autonomous Electric Field Mills for Thunderstorm Research. Earth and Space Science, 7 (11). doi: https://doi.org/10.1029/2020ea001309
Increasing sensitivity of the electrostatic fluxmeter sensor by determining its optimal configuration

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-12-13

Як цитувати

Повшенко, О. А., & Паздрій, О. Я. (2023). Підвищення чутливості сенсора електростатичного флюксиметру шляхом визначення його оптимальної конфігурації. Technology Audit and Production Reserves, 6(1(74), 21–27. https://doi.org/10.15587/2706-5448.2023.292919

Номер

Том 6 № 1(74) (2023): Виробничо-технологічні системи

Розділ

Електротехніка та промислова електроніка

Ліцензія

Авторське право (c) 2023 Oleksandr Povcshenko, Olha Pazdrii

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.