CN101339454B - 柔性织物操作控制器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种柔性织物操作控制器，其特征在于：所述柔性织物操作控制器包括织物操控界面和控制电路；所述织物操控界面自上而下依次包括功能定义层、上层导电织物层、绝缘隔离栅层、下层导电织物层以及保护层；所述控制电路包括织物操控界面的接口电路、数据处理电路及输出接口控制电路；所述控制电路和所述电极通过细导线电气连接。本发明的有益效果是：采用面电阻测量原理，使用导电织物为传感器件，生产工艺简单，可靠性高，功能设置灵活、扩展方便。电路设计简单，接口形式灵活，适用面广。
Description
技术领域
本发明涉及一种柔性织物操作控制器，尤指基于导电织物，兼具键盘输入和鼠标控制功能的柔性织物操作控制器。作为操作控制输入设备，可连接计算机及其它具有信息处理功能设备，为其提供一种基于织物的柔性交互手段。
背景技术
目前，随着电子技术的快速发展，庞大的电子设备逐渐小型化、低功耗化、高度集成化，手机、PDA、乃至超便携计算机不断涌现，并逐步融入大众的生活。方便实用的电子设备已成为人们日常生活中不可或缺的设备，但人们熟悉的常用输入设备：标准键盘、鼠标等传统计算机输入设备，却由于其巨大的体积、坚硬的外壳，带来很大的携带不便，难以进入便携电子设备领域。便携电子设备只能采用按键有限的小键盘、触摸屏作为其输入设备，因为其布局的局限性，功能大打折扣，使用起来十分不便。输入设备的便携性能与功能之间成为矛盾中不可调和的两个方面。
为此，人们一直追求更优的输入设备。近期，出现了一种柔性织物键盘，实现了可折叠的织物键盘，在携带尺寸、重量和功能上有一定的改进(专利公开号：CN1838036)，但其采用传统扫描式键盘的电气原理及编码方式，灵活度差、键盘布局固定。仅能用做键盘输入，功能单一，同时电路布局布线复杂。采用银浆涂画或是将导线缝织于织物作为导电通路，抗弯折、可靠性方面离实用仍有一定距离。严格意义上，该键盘并不属于完全的织物键盘。
发明内容
本发明的目的在于提供一种有效解决常用操控设备便携性能与操控性能之间矛盾的柔性织物操作控制器。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种柔性织物操作控制器，其特征在于：所述柔性织物操作控制器包括织物操控界面和控制电路；所述织物操控界面自上而下依次包括功能定义层、上层导电织物层、绝缘隔离栅层、下层导电织物层以及保护层；所述功能定义层是根据操控功能定义的按键、鼠标和/或功能键标识符，采用防水绝缘织物，通过印染、刺绣等方式将标识符置于其表面；所述上层导电织物层和下层导电织物层是具有几百至十几千欧面电阻的导电织物；所述上层导电织物层和下层导电织物层安装有电极，与控制电路相连；所述绝缘隔离栅层采用具有栅孔的绝缘织物；所述保护层，采用防水绝缘纺织材料，与所述功能定义层结合对内部电路进行保护；所述控制电路包括织物操控界面的接口电路、数据处理电路及输出接口控制电路；所述控制电路和所述上层导电织物层和下层导电织物层上的电极通过细导线电气连接。
一种优选技术方案，其特征在于：所述上层导电织物层和下层导电织物层为碳纤维织物。
一种优选技术方案，其特征在于：所述上层导电织物层和下层导电织物层为具有导电涂层的织物。
一种优选技术方案，其特征在于：所述绝缘隔离栅层采用塑料网格、化纤网格或棉织物网格实现。
一种优选技术方案，其特征在于：所述电极采用镀银导电织物，采用缝制或层压方式，分别固定于上层导电织物层的左右两端和下层导电织物层的前后两侧，形成横向、竖向的输出电极。
一种优选技术方案，其特征在于：所述电极用铜膜，采用层压方式，分别固定在上层导电织物层的左右两端和下层导电织物层的前后两侧，形成横向、竖向的输出电极。
本发明的柔性织物操作控制器的操控部分采用表面电阻测量原理，完全采用纺织织物构成，可实现键盘、鼠标、触摸板等多种功能。操控设备轻柔、可折叠，便于携带，同时还可方便与服装等集成，为穿戴计算机提供输入。设备的微型控制电路，处理操控数据，可通过串口、USB、蓝牙等接口与其他信息设备进行数据交换。设备通过软件计算输出按键值及行为模式，配置灵活，扩展能力强。可根据需求，通过修改软件重新定义输入操控区域及含义，在不改变操作控制器实物的前提下，满足人们各种个性化输入设备需求。
本发明的有益效果是：采用织物形成操控界面，在获得强大操控功能的同时，兼具织物的性能，质量轻、体积小、可折叠、便携带，同时易于与服装等其它织物相集成。采用面电阻测量原理，使用导电织物为传感器件，无需固定的导电通路，生产工艺简单，可靠性高，功能设置灵活、扩展方便。电路设计简单，接口形式灵活，适用面广。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，但并不意味着对本发明保护范围的限制。
附图说明
图1是本发明柔性织物操作控制器实施例1的结构示意图。
图2是本发明中绝缘隔离栅层的结构示意图。
图3是本发明中控制电路工作原理图。
图4是本发明中键盘的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，是本发明柔性织物操作控制器的结构示意图。图1中：101为功能定义层、102为上层导电织物层、103为绝缘隔离栅层、104为下层导电织物层、105为电极、106为保护层、107为控制电路。功能定义层101中含有的数字及图标为其功能符号，兼具保护功能。该层以网格或其它形式将有效操控区域进行划分，根据操控对象和操控效率对每个局部区域功能进行定义，也可按标准键盘、鼠标、或是触摸板的定义进行定义。该层采用防水绝缘织物，通过缝制、印染方式将符号置于织物上，同时可对内部织物进行保护。102和104分别为上层导电织物层和下层导电织物层，采用面电阻为数百至十几千欧的导电织物碳纤维织物制成。103为绝缘隔离栅层，其采用栅格形式，在不进行操控时将上导电织物层102和下导电织物层104进行电气隔离；当有按压操作时，上下两层导电织物通过受压部分栅格的孔洞电气导通。所述绝缘隔离栅层103采用塑料网格实现。105为电极，选用镀银导电织物，采用缝制方式，分别固定于上层导电织物层的左右两端和下层导电织物层的前后两侧，形成横向、竖向的输出电极。106为保护层，采用常规的防水绝缘功能织物，该保护层是纺织品经过拒水整理形成的功能性纺织品，通常的棉织物、化纤织物通过涂层、敷膜等工艺手段均可以形成防水保护层织物，与101配合对操控器整体进行保护。107为控制电路，采用四线电阻触摸屏测量电路，对操控信息进行采集处理。采用USB、串口、蓝牙等常用接口与计算机、PDA、手机等便携处理设备连接，为其提供输入。105与107之间通过细导线实现电气连接。
图2是本发明中绝缘隔离栅层的结构示意图。图2中的栅格系采用绝缘材料编织形成，所述绝缘隔离栅层厚度及栅孔大小均约数百微米，将上下导电织物层进行隔离。按压状态下，上导电织物层102和下导电织物层103通过绝缘隔离栅层的栅格导通连接。
图3是本发明的电气工作原理图，上、下导电织物层在电气原理上等效于一个电阻。图1中下层导电织物层104的两个电极105等效于301、302两个端点，下层导电织物层的电阻等效于端点301和302所连接的电阻。图1中上层导电织物层102的两个电极105等效于电极303、304，上层导电织物层的电阻等效于端点303和304所连接的电阻。309为101所定义的功能按键区域通过垂直投影在102、103、104等三层中对应区域，当按键被按下时，上述对应区域相接触。301、302之间电阻在309区域分为两段——电阻305及电阻306。此时，通过在301、302端加一个电压，检测303或304端电压，根据分压原理可分别计算出电阻305、电阻306的电阻值，从而可计算出按压点309在竖直方向上的相对位置。同理通过在303、304两端加一电压，求得电阻307及电阻308的电阻值，进而计算出按压点309在横向上的相对位置。通过两个方向上的相对位置及功能定义层的划分，就可推算出相应的按键值，或控制操作，实现控制输入。控制电路107为电路提供电压，测量分压后的电压，进行模拟数字信号的转换，并计算位置信息，最后通过输出接口向外输出操控数据。
图4是本发明中键盘的结构示意图，采用该布局图对柔性织物操作控制器的功能定义层进行划分，就可以实现标准的键盘输入功能。
实施例2
其它与实施例1相同，区别在于：所述绝缘隔离栅层103采用化纤网格实现。所述电极105用铜膜，采用层压方式，分别固定在上层导电织物层的左右两端和下层导电织物层的前后两侧，形成横向、竖向的输出电极。
实施例3
其它与实施例1相同，区别在于：所述上层导电织物层102和下层导电织物层104，分别采用面电阻为几百到十几千欧导电涂层的导电织物。所述绝缘隔离栅层103采用棉织物网格实现。所述电极105采用镀银导电织物，采用缝制或层压方式，分别固定在上层导电织物层的左右两端和下层导电织物层的前后两侧，形成横向、竖向的输出电极。
本发明的有益效果是：采用织物形成操控界面，在获得强大操控功能的同时，兼具织物的性能，质量轻、体积小、可折叠、便携带，同时易于与服装等其它织物相集成。采用面电阻测量原理，使用导电织物为传感器件，无需固定的导电通路，生产工艺简单，可靠性高，功能设置灵活、扩展方便。电路设计简单，接口形式灵活，适用面广。
Claims (6)
1.一种柔性织物操作控制器，其特征在于：所述柔性织物操作控制器包括织物操控界面和控制电路；所述织物操控界面自上而下依次包括功能定义层、上层导电织物层、绝缘隔离栅层、下层导电织物层以及保护层；所述功能定义层是根据操控功能定义的按键、鼠标和/或功能键标识符，采用防水绝缘织物，通过印染、刺绣方式将标识符置于其表面；所述上层导电织物层和下层导电织物层是具有几百至十几千欧面电阻的导电织物；所述上层导电织物层和下层导电织物层安装有电极，与控制电路相连；所述绝缘隔离栅层采用具有栅孔的绝缘织物；所述保护层，采用防水绝缘纺织材料；所述控制电路包括织物操控界面的接口电路、数据处理电路及输出接口控制电路；所述控制电路和所述上层导电织物层和下层导电织物层上的电极通过细导线电气连接。
2.根据权利要求1所述的柔性织物操作控制器，其特征在于：所述上层导电织物层和下层导电织物层为碳纤维织物。
3.根据权利要求1所述的柔性织物操作控制器，其特征在于：所述上层导电织物层和下层导电织物层为具有导电涂层的织物。
4.根据权利要求1-3任一项所述的柔性织物操作控制器，其特征在于：所述绝缘隔离栅层采用塑料网格、化纤网格或棉织物网格。
5.根据权利要求4所述的柔性织物操作控制器，其特征在于：所述电极采用镀银导电织物，采用缝制或层压方式，分别固定于上层导电织物层的左右两端和下层导电织物层的前后两侧，形成横向、竖向的输出电极。
6.根据权利要求4所述的柔性织物操作控制器，其特征在于：所述电极用铜膜，采用层压方式，分别固定在上层导电织物层的左右两端和下层导电织物层的前后两侧，形成横向、竖向的输出电极。
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