Analisis Proses Penjanaan dan Menyahcas Badan Manusia Yang Berkaitan Dengan Cas Statik Menggunakan Model Badan Manusia
4 MODEL ASAS BADAN MANUSIA UNTUK NYAHCAS ELEKTROSTATIK.
6.2 Keputusan 1 Proses mengecas
6.2.2 Proses nyahcas
Rajah 9 menunjukkan litar yang akan digunakan untuk tujuan simulasi bagi proses nyahcas. Suis S1 akan terbuka selepas 1 ms (di mana selepas kemuatan badan cas penuh) sementara suis S2 pula akan tertutup selepas 1ms, di mana pada ketika ini proses nyahcas akan berlaku.
Rajah 9: Proses mengecas dan nyahcas
Rajah 10: Keluaran rujukan dari PSpice menunjukkan keluaran arus bagi kes yang normal bagi seseorang manusia. (4.5181A)
Time 0s 0.5ms 1.0ms 1.5ms 2.0ms -I(C1) 0A 2.5mA 5.0mA Cbody min(150pF) Cbody max(300pF) Time 0s 20ns 40ns 60ns 80ns 100ns 120ns I(Lk) + I(Ck) 0A 2.5A 5.0A (3.0548n,4.5181)
146 |
L I S 2 0 1 6
Rajah 11: Keluaran untuk nilai minimum dan maksimum bagi kemuatan tangan (C tangan). Rajah 11 menunjukkan tangan yang kecil (C tangan) menyahcas lebih tinggi (5.1906A) berbanding tangan yang besar(3.4319A) Maka, nilai C tangan yang rendah akan menghasilkan paras nyahcas yang lebih tinggi berbanding C tangan yang tinggi.
Rajah 12: Nilai kearuhan(L) yang min.(0.05uH) dan max. (0.2uH)
Rajah 12 menunjukkan tidak banyak perbezaan proses nyahcas bagi nilai kearuhan tangan(L hand) yang minimum(4.5122A) dan maksimum (4.4827A) kerana nilainya adalah terlalu kecil.
Rajah 13: Nilai rintangan tangan (R tangan) yang minimum(20Ω) dan maksimum(200Ω) Rajah 13 menunjukkan rintangan tangan(R tangan) yg tinggi akan menghasilkan paras nyahcas yang lebih rendah (4.4525A) berbanding R tangan yg rendah (4.6204A), ini disebabkan rintangan yang besar akan menghadkan arus yang melaluinya, jika dikaitkan dengan tubuh manusia pula tangan yang kecil akan menghasilkan rintangan yang lebih tinggi berbanding tangan yang besar di mana rintangan yang dihasilkannya adalah lebih rendah. Konsepnya adalah sama seperti sebatang paip air yang kecil mempunyai tekanan yang tinggi berbanding paip air yang besar.
Rajah 14 menunjukkan kemuatan badan(C badan) yang tinggi menyahcas lebih tinggi (13.553A) berbanding C badan yang rendah(4.5166A) jika dikaitkan dengan bentuk badan/saiz dengan ketinggian
Time 0s 20ns 40ns 60ns 80ns 100ns 120ns I(Ck) + I(Lk) 0A 2.0A 4.0A 6.0A Chand min Chand max (2.8332n,5.1906) (3.4795n,3.4319) 0s 20ns 40ns 60ns 80ns 100ns 120ns I(Lk) + I(Ck) 0A 2.5A 5.0A
Lhand min (0.05uH) Lhand max (0.2uH) (3.1675n,4.4827) (3.0235n,4.5122) Time 0s 20ns 40ns 60ns 80ns 100ns 120ns I(Lk) + I(Ck) 0A 2.5A 5.0A
Rhand max(200 ohm) Rhand min(20 ohm) (3.0475n,4.4525) (2.9995n,4.6204)
147 |
L I S 2 0 1 6
amplitud nyahcas dapatlah dibuat kesimpulan bahawa badan manusia yang tinggi akan menghasilkan paras nyahcas yang lebih tinggi berbanding orang yang rendah
Rajah 14: Keluaran utk nilai kemuatan badan (C body) yg min (60pF) dan max. (300pF)
Rajah 15: Keluaran untuk nilai kearuhan badan (L body) min. (0.4uH) dan max. (2uH) Rajah 15 menunjukkan nilai kearuhan badan(L badan) yang maksimum akan mempunyai masa menaik yang lebih lama (6.1805ns) berbanding nilai L badan yang minimum(2.1246ns), tetapi L badan yang tinggi akan menghadkan arus puncak nyahcas, ini menunjukkan bahawa L badan yang rendah akan menghasilkan kecerunan yang lebih baik berbanding kearuhan badan yang tinggi. Jika dikaitkan dengan bentuk badan/saiz dengan ketinggian amplitud nyahcas pula dapatlah dibuat kesimpulan bahawa orang yang tinggi akan menyahcas pada kadar yang lebih perlahan berbanding orang yang rendah.
Rajah 16: Keluaran nilai kerintangan badan (R badan) yg min. (500Ω) dan max. (1500Ω) Rajah 16 menunjukkan nilai kerintangan badan(R badan) yang tinggi(1500Ω) akan menghadkan arus puncak nyahcas (1.8476A) (manusia yang kurus mempunyai R badan yang tinggi berbanding dengan manusia yang gemuk), dari rajah yang sama juga menunjukkan bahawa R badan yang minimum (500Ω) mempunyai ayunan kerana kearuhan dan rintangan(8.4071A). Nilai rintangan yang
Time 0s 20ns 40ns 60ns 80ns 100ns 120ns I(Lk) + I(Ck) 0A 5A 10A 15A Cbody min(60pF) Cbody max(300pF) (3.0053n,13.553) (3.0413n,4.5166) Time 0s 20ns 40ns 60ns 80ns 100ns 120ns I(Lk) + I(Ck) 0A 2.5A 5.0A
Lbody max (2uH) Lbody min (0.4uH)
(33.155n,2.4468) (27.948n,2.4214) (6.1805n,3.7717) (2.1246n,4.8287) Time 0s 20ns 40ns 60ns 80ns 100ns 120ns I(Lk) + I(Ck) 0A 5A 10A -2A
Rbody min (500 ohm) Rbody max (1500 ohm) (1.7699n,1.8476)
148 |
L I S 2 0 1 6
kecil akan menghasilkan gelombang kurang redam manakala rintangan yang tinggi akan menghasilkan gelombang teredam lebih. Dari segi aspek yang lain pula, kerintangan badan yang minimum akan menyahcas lebih cepat berbanding rintangan badan yang tinggi.
7 CADANGAN
Selepas mengkaji kebolehan badan manusia untuk mengecas dan nyahcas, ianya amat berguna untuk membangunkan peralatan atau pemakaian yang boleh digunakan untuk mengurangkan cas statik pada badan seseorang dan mempercepatkan nyahcas elekrostatik. Tujuannya adalah untuk mengelakkan peralatan elektrik dan elektronik daripada mengalami kerosakan kesan daripada cas statik. Maka, untuk projek pada masa akan datang, dicadangkan supaya projek ini diteruskan dengan merekacipta sesuatu alat, pemakaian atau peralatan elektrik yang boleh mengurangkan cas statik pada badan manusia.
8 KESIMPULAN
Kemuatan badan manusia bergantung kepada ketinggian dan saiz badannya. Dengan lain perkataan kemuatan badan manusia berkadar terus dengan ketinggian dan saiznya. Semakin tinggi seseorang itu maka akan semakin tinggilah nilai kemuatannya, semakin pendek seseorang itu maka semakin kecillah nilai kemuatannya. Dari analisis yang telah dijalankan ianya menunjukkan bahawa orang yang rendah akan mengecas dengan lebih cepat berbanding orang yang tinggi. Dalam proses nyahcas pula, orang yang tinggi mempunyai amplitud puncak nyahcas yang lebih tinggi berbanding dengan orang yang rendah.
Rintangan badan manusia bergantung kepada luas permukaannya. Luas permukaan yang besar akan menghasilkan rintangan yang kecil begitu jugalah sebaliknya. Ini bermakna semakin kurus seseorang itu, semakin tinggilah nilai rintangan badannya berbanding dengan orang yang gemuk. Dengan kata yang lain, rintangan badan seseorang itu berkadar songsang dengan luas permukaannya. Dari analisis yang telah dijalankan ianya menunjukkan bahawa badan manusia yang mempunyai luas permukaan yang besar atau gemuk mempunyai amplitud puncak nyahcas yang lebih tinggi berbanding dengan orang yang kurus.
Kearuhan badan manusia pula bergantung kepada ketinggian seseorang, semakin tinggi seseorang itu maka semakin tinggilah nilai kearuhannya begitu jugalah sebaliknya. Dari analisis yang telah dijalankan, ianya menunjukkan bahawa paras nyahcas untuk orang yang pendek adalah lebih tinggi berbanding orang yang tinggi.
Paras nyahcas arus juga bergantung kepada bekalan voltan, bekalan voltan yang tinggi akan menghasilkan paras arus nyahcas yang tinggi. Di dalam konteks kehidupan manusia sehari-harian, adalah perlu untuk memilih bahan yang sesuai seperti lantai, tapak kasut dan pakaian agar cas yang dikumpulkan oleh seseorang manusia adalah seminimum yang boleh.
Secara keseluruhannya, analisis ini menunjukkan bahawa orang yang lebih rendah akan mengecas dengan lebih cepat berbanding orang yang tinggi. Dalam proses nyahcas pula, orang yang kurus akan nyahcas dengan lebih cepat diikuti dengan orang yg rendah. Orang yang paling lambat nyahcas pula adalah orang yang tinggi. Dari segi jumlah pengumpulan cas pula, orang yang tinggi mengumpul paling banyak cas manakala orang yang kurus paling sedikit mengumpul cas.
Akhir sekali, objektif untuk kajian ini telahpun dicapai kerana semua objektif telah dapat dilaksanakan dengan jayanya seperti mengkaji litar elektrik yang sesuai dengan badan manusia, mendapatkan nilai litar elektrik untuk badan manusia dan mengenalpasti mekanisme yang mempengaruhi penghasilan cas kepada badan manusia.
149 |
L I S 2 0 1 6
Heinrich A. Kunz (1982). “Electrostatic Charging and Simulation of The Discharging Process.” Luterbach: IEEE Electromagnetic Compatibility Symposium Record.
K Chakravarki and G.J. Pontrelli (1973). “The Measurement of Carpet Static.” Fiber Division, Technical Center: Allied Chemical Corporation.
M. Franz (1998). “MicroSim PSPICE 2nd Edition.” U.S.A. Prentice Hall
Madzy T. (1975). “Static Discharge Modelling.” Montreux: IEEE Electromagnetic Compatibility Symposium Record.
Michael Mardiguian (2009). “Electrostatic Discharge, Understand, Simulate and Fix ESD Problems.” 3rd Edition. Virginia: Interference Control Technologies Inc.
V .Prasad Kodali (1996). “Engineering Electromagnetic Compatibility, Principles, Measurements & Technologies.” New York: IEEE Press
W. Boxleitner (1989). “Electrostatic Discharge and Electronic Equipment: A Practical Guide to Designers to prevent ESD Problem.” New York: IEEE Press.
150 | L I S 2 0 1 6