CN101349943B

CN101349943B - 织物操作控制器

Info

Publication number: CN101349943B
Application number: CN2008101189301A
Authority: CN
Inventors: 蒋毅; 周宏�; 陈晓; 祖媛媛; 曾长松
Original assignee: Quartermaster Research Institute of General Logistics Department of CPLA
Current assignee: Quartermaster Research Institute of General Logistics Department of CPLA
Priority date: 2008-08-26
Filing date: 2008-08-26
Publication date: 2010-08-04
Anticipated expiration: 2028-08-26
Also published as: CN101349943A

Abstract

本发明涉及一种织物操作控制器，其特征在于：所述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；所述上层导电织物采用面电阻小于100欧的导电织物；所述下层导电织物层采用面电阻为100欧至50千欧的导电织物；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。本发明采用纯织物组成操控器的人机操控界面，在使用时提供充裕的操作面积；在不使用期间，可随意进行折叠，有效减小携行体积。

Description

织物操作控制器

技术领域

本发明涉及一种织物操作控制器，尤指一种基于纺织织物，具有键盘、鼠标、触摸控制等功能的柔性电子设备操作控制器。

背景技术

21世纪是信息的世纪，手机、个人计算机、PDA、ATM取款机、门禁系统等一系列的新型电子设备不断融入人们的生活，协助我们处理日常的各种信息。而包括按键、键盘、鼠标、触摸屏在内的多种操作控制界面成为我们日常生活不可或缺的一部分。

人们对包括手机电子设备的微小型化、便携化的需求从没有今天这么迫切。但是由于人本身的特点，对操控设备、显示器等输入输出人机交互接口，却希望它能有更大接触面积，以便于操作和看清，避免误操作。大的接触面积和便携的性能之间存在很大的问题，作为主要输入方式的键盘、鼠标、触摸屏等操作控制设备，以硬质材料为主，不能实现折叠。现阶段通常采用减少按键数量和按键表面积来解决便携问题，但是其操作性能和功能大大降低。

不断涌现的以塑料、织物材料、充气方式的柔性键盘，如:专利CN101114194，CN1838036，CN2643463，CN201064058，为解决输入与便携问题提供了很好的思路：这些发明或采用柔性材料如塑料、织物，或者通过结构上的发明如充气键盘，通过改变键盘物理材质，使键盘更柔软，便于携带。

但是这些发明，都采用扫描式电气原理，其按键布局固定；按键较多时，电路复杂；同时由于上述发明的电路通常采用层压、印制、涂抹等方式将导电材料铜膜、导电涂料等方式固定于基材上，弯折角度过大或弯折过多次，会使电路层和基材层分离，可能造成电路断路，而失去操控功能。严格意义上讲，这些都不是完全的柔性键盘。采用扫描方式实现的键盘，仅能用作键盘，无法进行功能扩展，功能单一。

发明内容

为克服现有键盘便携性能及操控功能的不足，本发明提供一种基于织物的柔性操作控制器，采用5线式触屏控制原理，使用导电织物组成操控界面，厚度薄、质量轻、多次弯折不会影响其性能；同时还更换不同的驱动程序，还能实现键盘、鼠标、触摸控制器等多种功能。采用5线式原理利用一层导电织物进行X和Y轴位置测量，用一层低面电阻的导电织物层作为一个测量电压的探针，测量精确，可制成曲面形状，同时作为电极一层即使有划破或损伤也不影响测量精度。

本发明解决其技术问题所采用的方案是：

一种织物操作控制器，其特征在于：所述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；所述上层导电织物采用面电阻小于100欧的导电织物，构成检测电极，中部引出导线，连接至所述控制电路；所述下层导电织物层采用面电阻为100欧至50千欧的导电织物，其四角均设置电极，通过导线与所述控制电路相连；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：所述功能定义层，采用具有防水绝缘功能的涤棉迷彩布，采用缝制、印染加工方式将功能名、字符或图标嵌于功能定义层表面。

一种优选技术方案，其特征在于：所述上层导电织物层为镀银尼龙布、导电聚酯涂层无纺布或导电聚酯布。

一种优选技术方案，其特征在于：所述下层导电织物层为导电聚合物涂层无纺涤纶布、导电聚酯涂层的玻璃纤维或导电聚合物涂层的聚酯布。

一种优选技术方案，其特征在于：所述绝缘隔离栅层采用针织涤纶蚊帐布、具有毫米级栅孔的化纤、具有毫米级栅孔的尼龙或具有毫米级栅孔的塑料针织物。

一种优选技术方案，其特征在于：所述保护层采用的防水绝缘纺织材料为具有防水绝缘功能的涤棉迷彩布、涤纶布或无纺布。

一种优选技术方案，其特征在于：所述控制电路，采用5线电阻触摸屏控制芯片及接口芯片组成，实现参考电压的生成、接触点电压采集、转换，接触点位置计算，最后通过接口电路将数据向外部发送。

一种优选技术方案，其特征在于：所述上层导电织物层与所述下层导电织物层两者位置可以互换。

本发明采用五层织物形成操作控制器的操作界面，控制电路实现电路功能及USB、串口、蓝牙等常用接口与计算机、PDA、手机等电子设备连接。所述功能定义层和底层保护层在上下表面对操作控制器内部的导电织物进行防水、绝缘保护。上层导电织物层、中间绝缘隔离栅层及下层导电织物层形成织物操作控制器的操控部分界面：上层导电织物的一个电极与下层导电织物的4个电极，共5个电极根据5线触屏电路原理形成操控界面。在通常状态下，上下层织物之间由于绝缘栅层的存在而处于断开状态，此时上层导电织物电极无电压；当按键按下时，上下层导电织物通过绝缘隔离栅层的栅孔相导通，在下层导电织物4个电极分别施加一定的电压，通过检测上层导电织物电极的电压就能获取按点处位置，根据功能定义就能执行相应的按键功能。

本发明的有益效果是：采用纯织物组成操控器的人机操控界面，在使用时提供充裕的操作面积；在不使用期间，可随意进行折叠，可有效减小携行体积。该发明织物键盘的重量轻，可靠性高，携带方便，可通过驱动程序更改其功能，适用面广。

下面通过附图和具体实施方式对本发明做进一步说明，但并不意味着对本发明保护范围的限制。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图。

图2是本发明电路原理图。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，是本发明实施例的结构示意图。在图1中，101为功能定义层，采用具有防水绝缘功能的涤棉迷彩布，采用缝制印染等加工方式将功能名、字符或图标嵌于定义层表面。102为上层导电织物层，采用面电阻为0.5欧的镀银尼龙布。103为中间绝缘隔离栅层，采用具有毫米级栅孔的针织涤纶蚊帐布。104为下层导电织物层，采用面电阻为1200欧的EEONTEX公司生产的导电聚合物涂层无纺涤纶布。106为保护层，采用具有防水绝缘功能的涤棉迷彩布。107为控制电路，采用5线电阻触摸屏控制芯片及接口芯片组成，实现参考电压的生成、接触点电压采集、转换，接触点位置计算，最后通过接口电路将数据向外部发送。102表面有一电极108，104的四个角有109、110、111、112四个电极，这5个电极均为导电织物或铜膜采用缝制、粘贴或是层压方式将其固定于102、104表面，5个电极通过导线105与控制器107相连，实现操控器的电气连接。其中上层导电织物层102与下层导电织物层104两者位置可以互换，而不改变其功能和性能。

如图2所示，是本发明电路原理图。下面结合图2对本发明电气实现原理进行说明。上部分为下层导电织物104及其四个角电极109—112。当按键按下，测量按点横向位置时，电路简化为图2下部的左图，109与110等效于电极303，111与112等效于另电极304，上层导电织物电极对应于按键点309，309将303与304之间电阻分为307、308两部分，此时在电极303与304之间施加一定电压，对按压点309处电压进行检测，通过电阻分压原理就可得出309在横向上的相对位置。同理，在测定按压点在竖直方向上的相对位置时，等效电路如图下部分右图，此时109与112等效于电极301，110与111等效于电极302，按键位置为309，此时309将301与302之间电阻分为305与306两部分，通过在301、302之间加一额定电压，通过电阻分压原理就可以计算出309在竖直方向上的相对位置。控制电路实现上述电路控制功能，为织物电路提供电压，并对分压后电压的测量，进行模拟数字信号的转换，并计算位置信息，最后通过控制电路的输出接口向外输出操控数据。驱动程序通过两个方向上的相对位置及功能定义层的划分，就可计算出相应的按键值或控制操作。

实施例2

其它与实施例1相同，区别在于：所述上层导电织物层还可以采用面电阻为15欧的导电聚酯涂层无纺布，输出的电极可放置于织物表面任何部位。103为中间绝缘隔离栅层，采用具有毫米级栅孔的化纤。104为下层导电织物层，采用面电阻为125欧的导电聚酯涂层的玻璃纤维。106为保护层，采用具有防水绝缘功能的涤纶布。

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还可以采用面电阻为100欧的导电聚酯布，输出的电极可放置于织物表面任何部位。103为中间绝缘隔离栅层，采用具有毫米级栅孔的尼龙。104为下层导电织物层，采用面电阻为4千欧的导电聚合物涂层的聚酯布。106为保护层，采用具有防水绝缘功能的无纺布。

实施例4

其它与实施例1相同，区别在于：所述上层导电织物层还可以采用面电阻为15欧的导电聚酯涂层无纺布，输出的电极可放置于织物表面任何部位。103为中间绝缘隔离栅层，采用具有毫米级栅孔的塑料针织物。104为下层导电织物层，采用面电阻为10千欧的导电聚合物涂层的聚酯布。106为保护层，采用具有防水绝缘功能的涤纶布。

实施例5

其它与实施例1相同，区别在于：所述上层导电织物层还可以采用面电阻为100欧的导电聚酯布，输出的电极可放置于织物表面任何部位。103为中间绝缘隔离栅层，采用具有毫米级栅孔的化纤。104为下层导电织物层，采用面电阻为125欧的导电聚酯涂层的玻璃纤维。106为保护层，采用具有防水绝缘功能的涤纶布。

Claims

1.一种织物操作控制器，其特征在于：所述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，通过印染或刺绣方式将标识符置于其表面；所述上层导电织物采用面电阻小于100欧的导电织物，构成检测电极，中部引出导线，连接至所述控制电路；所述下层导电织物层采用面电阻为100欧至50千欧的导电织物，其四角均设置电极，通过导线与所述控制电路相连；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。

2.根据权利要求1所述的织物操作控制器，其特征在于：所述功能定义层，采用具有防水绝缘功能的涤棉迷彩布。

3.根据权利要求1或2所述的织物操作控制器，其特征在于：所述上层导电织物层为镀银尼龙布、导电聚酯涂层无纺布或导电聚酯布。

4.根据权利要求3所述的织物操作控制器，其特征在于：所述下层导电织物层为导电聚合物涂层无纺涤纶布、导电聚酯涂层的玻璃纤维或导电聚合物涂层的聚酯布。

5.根据权利要求4所述的织物操作控制器，其特征在于：所述绝缘隔离栅层采用针织涤纶蚊帐布、具有毫米级栅孔的化纤、具有毫米级栅孔的尼龙或具有毫米级栅孔的塑料针织物。

6.根据权利要求5所述的织物操作控制器，其特征在于：所述保护层采用的防水绝缘纺织材料为具有防水绝缘功能的涤棉迷彩布、涤纶布或无纺布。

7.根据权利要求6所述的织物操作控制器，其特征在于：所述控制电路，采用5线电阻触摸屏控制芯片及接口芯片组成，实现参考电压的生成、接触点电压采集、转换，接触点位置计算，最后通过接口电路将数据向外部发送。

8.根据权利要求7所述的织物操作控制器，其特征在于：所述上层导电织物层与所述下层导电织物层两者位置可以互换。