Artículo disponible en inglés.
El sistema de monitoreo ESD StatIQ™ es el primero de su tipo en proporcionar monitoreo inalámbrico de voltaje corporal en tiempo real para todos los usuarios en un área protegida contra ESD (EPA).
Los productos tradicionales de monitoreo ESD tienen limitaciones que los hacen difíciles de emplear y poco confiables. El sistema de monitoreo ESD StatIQ™ supera estas limitaciones con su diseño innovador, que consiste de un brazalete portátil que mide la carga electrostática del usuario en tiempo real. Cuando la carga del usuario supera un umbral preestablecido, el brazalete emite una alarma audible. El brazalete también registra datos sobre todos los eventos ESD, incluyendo la hora, la fecha, la ubicación y la gravedad del evento para una mejor transparencia y una resolución eficiente de problemas.
Los datos de los brazaletes se transmiten de forma inalámbrica a un concentrador central, que luego los envía a un servidor basado en la nube. Esto permite a los usuarios acceder a los datos desde cualquier dispositivo conectado a Internet. Los datos recopilados mejoran las prácticas de mitigación de la EDS gracias a que proporcionan a los administradores de EDS un seguimiento de los eventos a lo largo del tiempo para identificar tendencias y abordar problemas.
StatIQ™ es el sistema de monitoreo ESD más avanzado disponible hoy. Al proporcionar seguimiento inalámbrico en tiempo real para todos los usuarios en una EPA, las empresas de todos los tamaños pueden aprovechar sin problemas los beneficios de esta tecnología innovadora.
Mediciones convencionales de voltaje del cuerpo humano
Los sistemas estándar de la industria para medir el voltaje del cuerpo humano se basan en una sonda de mano que está conectada por cable a un voltímetro de superficie. Este voltímetro mide el potencial eléctrico de una placa cargada conectada al usuario, para no drenar ni afectar la carga en el cuerpo. Algunos de estos medidores son dispositivos de mano, pero aún requieren una referencia atada a tierra.
Ahora imagine tener acceso a estos datos en tiempo real para todos los usuarios de una instalación que no requiere ataduras, esto es posible gracias al sistema de monitoreo ESD StatIQ™.
Mediciones del campo eléctrico corporal
Las mediciones de voltaje eléctrico son, por definición, una medida de la diferencia o delta del potencial eléctrico. Por lo tanto, las mediciones de tensión requieren una referencia a tierra. La carga eléctrica, por otro lado, es absoluta. Cuando el cuerpo humano está a un potencial distinto de cero, contiene una carga electrostática neta q. Debido a que el cuerpo es un conductor, esta carga se distribuye a lo largo de su superficie con una densidad de carga superficial local σ [Culombios/m2 ], donde q = ∫ σdA. Esta densidad de carga no se puede medir directamente, pero debido a las propiedades fundamentales de la electrostática, se puede inferir midiendo el campo eléctrico local en la superficie. Considere la superficie gaussiana en un conductor en la Figura 4. Se sabe que el campo eléctrico adyacente a la superficie es perpendicular porque cualquier componente ortogonal reorganizaría la distribución de carga hasta que el campo sea perpendicular. Por el mismo argumento, el campo eléctrico dentro del conductor es cero. Si la ley de Gauss en la Ec. 1 se aplica a la superficie cilíndrica de la Figura 4 con una altura infinitesimal y un radio pequeño R, Ec. 3 resulta porque el producto escalar existe solo en el borde superior del cilindro. Esto dicta que el campo eléctrico E medido en la superficie de un conductor está directamente correlacionado con la densidad de carga superficial subyacente σ.
El monitor de voltaje corporal inalámbrico StatIQ ™ contiene un molino de campo patentado de tamaño y precisión sin precedentes que mide el campo eléctrico local y la densidad de carga subyacente en el brazo del usuario. A medida que gira el obturador del molino de campo, los pares de electrodos estacionarios se exponen y ocluyen alternativamente del campo eléctrico externo. La señal de CA resultante se amplifica y filtra en hardware, mientras que los algoritmos de software determinan la magnitud y polaridad resultantes del campo eléctrico con alta precisión. La medición es especialmente independiente de la deriva y el desplazamiento de las partículas de aire iónico, ya que ambos electrodos las absorben por igual, lo cual es importante en los EPA que dependen del uso de ionizadores de aire.
Relación entre el potencial electrostático y la densidad de carga
Entonces, ¿cómo se relaciona la densidad de carga del cuerpo humano con su potencial eléctrico? La carga total está relacionada con el voltaje por q = CV, donde C es la autocapacitancia del cuerpo. Para una esfera simple, la capacitancia se puede calcular como C = R/k (donde k es la constante de Coulomb), y la carga se distribuye por igual a lo largo de la superficie de la esfera. Para un objeto complejo como el cuerpo humano, la distribución de carga no es lineal y depende en gran medida de su geometría. Se puede calcular numéricamente resolviendo la forma diferencial de la ley de Gauss (ecuación de Poisson).
Al comparar meticulosamente los datos del monitor inalámbrico de voltaje corporal StatIQ™ con las mediciones de voltaje del cuerpo humano, se ha verificado empíricamente que la medición de campo en la parte superior del brazo rastrea el voltaje del cuerpo humano con alta linealidad. En las extremidades con geometrías afiladas (como manos y pies), pueden existir altas concentraciones de carga, por lo que la banda StatIQ™ se encuentra en la parte superior del brazo, cuya posición no varía drásticamente en relación con el núcleo del cuerpo.
Por lo tanto, la medición de la banda StatIQ™ puede usarse como un proxy para el potencial eléctrico del cuerpo humano, en la medida en que sea necesario para determinar condiciones ESD indeseables.
Vbody ∝ Earm (4)
La gráfica en la Figura 6 muestra una comparación de las mediciones de campo E de banda StatIQ™ [V/m] multiplicadas por un factor constante de acuerdo con la capacitancia promedio del cuerpo humano (que proporciona una buena conversión de V/m a V para la mayoría de los tamaños corporales), en comparación con las mediciones de voltaje del cuerpo humano de un voltímetro de CC de superficie AlphaLab SVM2. También se usaron otros sistemas como el Prostat PGA-710 para las pruebas, pero se descubrió que el Alphalab tenía la menor deriva, la respuesta más rápida y la mayor precisión. Las mediciones concuerdan con una alta precisión mientras el usuario realiza cuatro secuencias de prueba para caminar: dos en un piso conductor y dos en una alfombra no elástica.
Son posibles desviaciones mínimas entre la tensión del cuerpo humano y la medición de la densidad de carga local, por ejemplo, cuando la capacitancia del usuario cambia ligeramente debido a posiciones corporales variables. Existe otro escenario en el que los objetos cercanos dan como resultado cargas inducidas en el cuerpo y la distribución de cargas se vuelve no simétrica. Sin disminuir el valor de las mediciones de voltaje corporal, nos hemos dado cuenta de que la medición de la densidad de carga es más indicativa de eventos ESD inminentes que el voltaje corporal. Por ejemplo, el ingeniero cargado en la Figura 7, que está a punto de freír un sensor costoso, experimentará una mayor densidad de carga en la ubicación del evento ESD inminente debido a las cargas inducidas de la pieza de trabajo conectada a tierra.
Detección ESD con el Monitor de Voltaje Corporal Inalámbrico StatIQ™
Los dispositivos de detección de eventos ESD existentes se basan en la detección de ondas electromagnéticas generadas durante la aparición de un evento ESD. Para convertir esto en una caída de tensión, se requiere un conocimiento preciso de la distancia desde el medidor hasta la ubicación del evento ESD. Se basan en que el dispositivo es estacionario en relación con una pieza de trabajo específica para recopilar datos útiles de eventos ESD solo para esa pieza de trabajo específica.
El molino de campo eléctrico de la banda StatIQ ™ tiene una frecuencia de muestreo interna de 1200 Hz (período de 832 µs). Por lo tanto, el microcontrolador puede detectar la tasa de cambio en el campo eléctrico y, por lo tanto, el voltaje del cuerpo humano, con gran precisión. Esto permite un algoritmo de detección ESD que identifica cambios rápidos de voltaje que solo pueden ocurrir por una transferencia repentina de carga desde un evento de conexión a tierra. Estos eventos se distinguen de las transferencias de carga triboeléctricas y atmosféricas y pueden detectarse a deltas de voltaje mucho más pequeños de lo que es humanamente perceptible como un choque electrostático. Son estos eventos ESD de bajo voltaje los más preocupantes en un entorno ESD, ya que pasan desapercibidos y pueden causar daños latentes a la electrónica. Con el sistema StatIQ™ pendiente de patente, estos eventos se identifican de manera fácil y confiable.
La captura de pantalla anterior del tablero de instrumentos StatIQ™ muestra a un usuario que se cargó al levantarse de una silla que no cumple con los requisitos, caminar durante 30 segundos sobre un piso que no cumple con los requisitos y, en consecuencia, tocar un punto de tierra. Las alarmas se generan cuando se supera el umbral de tensión preestablecido y cuando se produce el evento ESD de puesta a tierra. El usuario también es alertado de estos peligros ESD a través de alarmas audibles y, por lo tanto, puede evitar fácilmente daños a activos electrónicos sensibles en el laboratorio.
Monitor de voltaje corporal inalámbrico StatIQ™ de PAC
El sistema de monitoreo ESD StatIQ™ es el sistema de monitoreo ESD más avanzado del mercado. Al proporcionar monitoreo de voltaje corporal inalámbrico en tiempo real para todos los usuarios en un área protegida contra ESD (EPA), los usuarios se aseguran de que todos estén protegidos contra daños por ESD, que pueden ser costosos y perjudiciales para las empresas.
Si está buscando un sistema de monitoreo ESD que le brinde una mejor movilidad y tranquilidad, StatIQ™ es la solución perfecta para usted. Solicite una demostración gratuita hoy mismo para obtener más información sobre cómo StatIQ™ puede proteger su negocio de daños ESD.
Traducido al español por Michelle Monárrez.
