CN102222430A - 一种盲用电子书 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种盲用电子书，包括用于显示盲文字符的显示模块、阵列式阀门模块、驱动模块和控制模块；其中，所述显示模块，包括用于显示盲文字符的基本点位；所述阵列式阀门模块包括若干阀门组，所述阀门组的通断用于控制对应基本点位的凸起与否；所述驱动模块，用于产生所述显示模块显示盲文字符所需的动力；所述控制模块用于根据接收到的电子数据，通过所述开关管经由所述经控制线和纬控制线控制每一个基本点位对应的阀门组的通断，并控制所述驱动模块工作。采用本发明的技术方案，显示多行盲文字符时，所需开关管的数量大幅度减少，生产盲用电子书的造价极大降低，便于大规模投产，让视障人群可以享受到阅读的快乐。

Description

一种盲用电子书

技术领域

本发明涉及一种盲用电子书，特别地涉及基于电流变液的盲用电子书。

背景技术

随着计算机和网络技术的普及，信息时代已经来临，然而对于视障人群而言，目前主要通过听的方式使用电子信息，难以享受到阅读的快乐。

为了建立“信息无障碍”的和谐社会，满足视障人群的阅读需求，需要将电子存储的数据转换为盲文字符显示，即盲用电子书。盲文字符的每一个字符由1～6个突起的基本点位安排在一个有6个点位的长方形里，要显示盲文字符需要解决如何控制基本点位的凸起、盲用电子书尺寸以及散热等问题。

为了智能控制基本点位的凸起，引入了电流变液阀。电流变液是一种在电场作用下可以产生液态、固态或准固态相变的液体，即在电场的作用下可以从液态快速转变为固态或准固态。电流变液阀可以在电流变液为液态时，处于开通状态，传递力；电流变液为准固态时，处于关断状态，不传递力。

由于每个基本点位需要一个对应的电流变液阀，每个电流变液阀通过一个开关管控制；随着显示数量的增多，开关管的数量急剧增加，以单页可以显示25行、40列的电子书为例，开发可以显示相同字数的盲用电子书所需要的开关管数量为：25*40*6＝6000个(盲文字符的行基本点位数和列基本点位数的乘积)。目前，由于无法在有限的盲用电子书尺寸下解决散热的问题，因此限制了仅可以制作单行输出的电子书，而且售价高达5万元，难以普及。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种盲用电子书，该盲用电子书可以显示多行盲文字符，且成本低，能耗小。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供了一种盲用电子书，包括用于显示盲文字符的显示模块、阵列式阀门模块、驱动模块和控制模块；其中，

所述显示模块，包括至少两行以上用于显示盲文字符的显示单元，每个所述显示单元包括用于显示盲文字符的基本点位；

所述阵列式阀门模块，置于所述显示模块下方，所述阵列式阀门模块包括若干阀门组，所述阀门组与所述显示模块上的基本点位一一对应，所述阀门组的通断用于控制对应基本点位的凸起与否；每个所述阀门组包括两个串联的电流变液单体阀门；

所述驱动模块，用于产生所述显示模块显示盲文字符所需的动力；

所述控制模块，包括经控制线、纬控制线以及用于控制每一经控制线和每一纬控制线的开关管，所述经控制线连接每一行基本点位对应的阀门组中的一个电流变液单体阀门，所述纬控制线连接每一列基本点位对应的阀门组中的另一个电流变液单体阀门；所述控制模块用于根据接收到的电子数据，通过所述开关管经由所述经控制线和纬控制线控制每一个基本点位对应的阀门组的通断，并控制所述驱动模块工作。

根据本发明的一个实施形式，在上述方案中，所述电流变液单体阀门包括极性相反的两个电极，所述两个电极之间设置电流变液通道，电流变液通过所述电流变液通道进行力的传递。

根据本发明的一个实施形式，在上述方案中，所述极性相反的两个电极包括上下两层电极板，所述电流变液单体阀门还包括所述两层电极板之间的绝缘层，所述上下两层电极板交错纵向贯穿形成通道，所述绝缘层纵向贯穿形成通道，所述上下两侧电极板中的通道与所述绝缘层中的通道连通形成电流变液通道。

根据本发明的一个实施形式，在上述方案中，所述阀门组中的相邻的两个电流变液单体阀门之间相邻的电极板极性相同时，所述相邻的电极板一体成型。

根据本发明的一个实施形式，在上述方案中，所述极性相反的两个电极包括第一柱状电极和置于所述第一柱状电极内的轴向贯穿通孔内的第二柱状电极，所述通孔为所述电流变液通道。

根据本发明的一个实施形式，在上述方案中，所述阀门组中两个电流变液单体阀门串联是指其中的电流变液通道相连通。

根据本发明的一个实施形式，在上述方案中，所述驱动模块包括电机、传递机构和活塞，所述传递机构的输入端与所述电机相连，所述传递机构的输出端与所述活塞相连，所述传递机构用于将所述电机的旋转运动转换为所述活塞的直线运动。

根据本发明的一个实施形式，在上述方案中，所述驱动模块还包括压力传感器和自锁装置，所述压力传感器用于向所述控制模块反馈所述驱动模块输出的动力是否达到显示盲文字符所需的动力；所述自锁装置用于在达到显示盲文字符所需的动力时，保持所述活塞的位置。

根据本发明的一个实施形式，在上述方案中，所述自锁装置为微螺距丝杆。

根据本发明的一个实施形式，在上述方案中，所述开关管为功率开关管。

采用本发明的技术方案，显示多行盲文字符时，所需开关管的数量大幅度减少，从而降低盲用电子书的生产成本。进一步的，开关管所占用电子书的尺寸极大减小，从而可以生产尺寸小的便携式盲用电子书。更进一步的，开关管所释放的热量也大幅度降低，克服散热的问题，一方面降低能耗、环保，另一方面也延长了盲用电子书的寿命。由此可见，采用本发明的技术方案，生产盲用电子书的造价极大降低，便于大规模投产，让视障人群可以享受到阅读的快乐。

附图说明

图1示出本发明一种实施例中盲用电子书的结构示意图；

图2示出本发明一种实施例中驱动模块的分解结构示意图；

图3示出本发明一种实施例中显示模块的结构示意图；

图4示出本发明另一种实施例中显示模块的结构示意图；

图5示出本发明一种实施例中电流变液单体阀门的的结构示意图；

图6示出本发明一种实施例中两个电流变液单体阀门串联的结构示意图；

图7a示出本发明一种实施例中阵列式阀门模块和经、纬控制线的连接方式的拓扑示意图的主视图；以及

图7b示出本发明一种实施例中阵列式阀门模块和经、纬控制线的连接方式的拓扑示意图的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

请参见图1，一种盲用电子书，包括用于显示盲文字符的显示模块11、阵列式阀门模块12、驱动模块14和控制模块15；其中：

所述显示模块11，包括至少两行以上用于显示盲文字符的显示单元，每个显示单元包括用于显示盲文字符的基本点位。由于不同国家和地区对于盲文字符基本点位之间的间距可能有不同的要求，因此，盲文字符的显示符合相对应的标准。

所述阵列式阀门模块12，置于所述显示模块下方，所述阵列式阀门模块包括若干阀门组，所述阀门组与所述显示模块上的基本点位一一对应，所述阀门组的通断用于控制对应基本点位的凸起与否；每个所述阀门组包括两个串联的电流变液单体阀门。

所述驱动模块14，用于产生所述显示模块显示盲文字符所需的动力。可以采用多种方式产生动力。在本实施例中，采用直流电机(下称电机)产生动力。参见图2，驱动模块包括：电机211、活塞201、将电机的旋转运动转变为活塞的直线运动的转换机构。转换机构可以采用多种方式实现，在本实施例中，采用的转换机构包括轴节202、滑块203、滑块204、传动轴205、支撑轴承206、轴承外套固定座207、支撑轴承208、联轴节209和电机固定板210。活塞201通过联轴节202与滑块203联接在一起；滑块副203和滑块204采用法兰式接口，采用螺钉联接；当传动轴205旋转时，滑块204沿着传动轴205的轴线方向运动；传动轴205通过联轴节209与电机211联接在一起。滑块204的运动方向与电机211的旋转方向对应，可以通过控制电机211的旋转方向来控制滑块204的运动方向；即，通过改变电机211的旋转方向，可以控制滑块204向前或者是向后实现直线往复运动，从而将电机211的旋转运动转变为活塞201的直线往复运动。其中，支撑轴承206、支撑轴承207、支撑轴承208共同为传动轴205提供支撑，确保传动轴205稳定旋转。电机固定板210的作用是联接电机和盲用电子书基体，为电机提供一个稳定的支撑，保证电机211的输出有效地传递到活塞201。

进一步的，驱动模块还可以包括压力传感器和自锁装置，其中，压力传感器用于向所述控制模块反馈所述驱动模块输出的动力是否达到显示盲文字符所需的动力；所述自锁装置用于在达到显示盲文字符所需的动力时，保持所述活塞的位置。在本实施例中，采用微螺距丝杆作为自锁装置。滑块204与带有微螺距丝杆的传动轴205上的丝杆是一对运动副，由于传动轴205带有微螺距丝杆，具有自锁作用；当从活塞201端面传来压力时，不需电机输出功率，滑块204也不会发生移动，仅当需要改变活塞位置的时候电机才运行，能耗小。

所述控制模块15，包括经控制线、纬控制线以及用于控制每一经控制线和每一纬控制线的开关管，所述经控制线连接每一行基本点位对应的阀门组中的一个电流变液单体阀门，所述纬控制线连接每一列基本点位对应的阀门组中的另一个电流变液单体阀门；所述控制模块用于根据接收到的电子数据，通过所述开关管经由所述经控制线和纬控制线控制每一行基本点位对应的阀门组的通断，并控制所述驱动模块工作。其中，控制模块接收电子数据的方式可以包括但不限于通过USB口、R232或R485串口接收来自数据储存介质或者计算机主机的电子数据。所述开关管优选为功率开关管。

本实施例通过阵列式阀门模块以及控制模块，在减少开关管数量的基础上，为每个盲文字符基本点位提供独立的阀门控制。只有当每个阀门组中串联的两个电流变液单体阀门同时开通时，驱动模块产生的动力才能传递给显示模块，显示模块上对应的盲文字符基本点位才有可以通过触摸方式感知的凸点；而当每个阀门组中串联的两个电流变液单体阀门中任何一个关闭时，驱动模块产生的动力不能传递给显示模块，显示模块上对应的盲文字符基本点位没有可以通过触摸方式感知的凸点。当每个阀门组中串联的两个电流变液单体阀门中任何一个关闭时，显示模块上对应的盲文字符基本点位的显示状态保持不变。

根据本发明的一个实施形式，在上述方案中，所述显示模块上的基本点位可以采用多种方式，包括但不限于变形膜和/或带复位弹簧的滑杆。例如，参见图，3，采用变形膜31的情况下，可以在盲文凸点所需的位置上，通过压力作用使得变形膜外凸形成球冠状凸点。对于本领域技术人员而言，可知变形膜的变形抗力小于基于电流变液的阀门的抗剪切力。参见图4，采用带复位弹簧的圆柱状滑杆41的情况下，通过推力作用使得弹簧收缩，滑杆向上凸起形成凸点；推力撤消后，通过复位弹簧恢复力作用使得滑杆复位，凸点消失。对于本领域技术人员而言，可知驱动滑杆向上凸起的推力要大于滑杆的滑动阻力和复位弹簧的抗力之和。

根据本发明的一个实施形式，在上述方案中，电流变液单体阀门包括极性相反的两个电极，两个电极之间设置电流变液通道，电流变液通过电流变液通道进行力的传递。两个电极之间的排列方式包括但不限于：左右排列、上下排列或者内外排列，可以对齐排列也可以交错排列。下面以内外排列和上下排列两种方式为例进行说明，左右排列的方式与内外排列方式的原理相类似。

内外排列的方式：极性相反的两个电极包括第一柱状电极和置于第一柱状电极内的轴向贯穿通孔内的第二柱状电极，通孔为电流变液通道。

上下排列的方式：请参见图5，所述电流变液单体阀门包括上下两层电极板51、52和两层电极板之间的绝缘层53，所述上下两层电极板的极性相反，所述上下两层电极板交错纵向贯穿形成通道，所述绝缘层纵向贯穿形成通道，所述上下两侧电极板中的通道与所述绝缘层中的通道连通形成电流变液通道54。优选的，上下两层电极板为平板电极，可以获得均匀一致的电场分布，从而降低外加电场的电压，进而降低电子书的能耗和成本。电极板可以采用任何导电的材料制成。为了便于大规模进行投产，可选的采用印制电路板的工艺制作电极板。电极板和绝缘层中的通道可以采用多种加工工艺制成，包括但不限于激光模切工艺或者定制刀具模切工艺等。绝缘层的材料有多种，只要满足上下两层电极板电压的耐压需求即可，在本实施例中，采用绝缘强度为3kV/mm的双面胶带，在满足绝缘性能的同时，还有密封作用。进一步的，为了提高电子书加工的一致性，阀门组可以采用复制的方式加工得到多个。

根据本发明的一个实施形式，在上述方案中，所述阀门组中两个电流变液单体阀门串联是指两个电流变液单体阀门的电流变液通道相连通。实现两个电流变液单体阀门串联有多种方式，例如，包括但不限于将两个电流变液单体阀门的电流变液通道通过管道连通；或者，将两个电流变液单体阀门上下排列在一起，并将两个电流变液单体阀门的电流变液通道直接连通。采用将两个电流变液单体阀门上下排列在一起的方式时，如果两个电流变液单体阀门之间的相邻的电极板的极性相异，则在相邻的电极板之间还设置绝缘层；如果两个电流变液单体阀门之间的相邻的电极板的极性相同，则在相邻的电极板之间无需设置绝缘层，进一步的，还可以将两个电流变液单体阀门之间的相邻的电极板一体成型，即共用同一电极板。参见图6，为共用同一电极板的阀门组示意图，其中第一电流变液单体阀门61和第二电流变液单体阀门62共用电极板63，且第一电流变液单体阀门的电流变液通道611和第二电流变液单体阀门的电流变液通道621直接连通。采用本发明的技术方案，显示多行盲文字符时，所需开关管的数量大幅度减少，从而降低盲用电子书的生产成本。仍然以单页可以显示25行、40列的电子书为例，采用本发明的技术方案，开发可以显示相同字数的盲用电子书所需要的开关管数量为仅155个(盲文字符的行基本点位数和列基本点位数之和，其中，一个盲文字符的6个基本点位分别为横向2个基本点位，纵向3个基本点位，因此，总共是75行、80列)。进一步的，开关管所占用电子书的尺寸极大减少，从而可以生产尺寸小的便携式盲用电子书。更进一步的，开关管所释放的热量也大幅度降低，克服散热的问题，一方面降低能耗、环保；另一方面也提高了盲用电子书的可靠性，同时延长了盲用电子书的寿命。由此可见，采用本发明的技术方案，生产盲用电子书的造价极大降低，便于大规模投产，让视障人群可以享受到阅读的快乐。

下面以一个具体实施方式说明本发明盲用电子书的工作原理：

参见图7a、7b，当控制模块从外部接收到需要显示的电子数据时，根据电子数据的内容，控制每一经控制线703的开关管和/或每一纬控制线704的开关管，从而控制阵列式阀门模块中的每一阀门组的电流变液单体阀门701、702的通断。具体的：开关管控制其中一条经线控制线703施加开通电压后，该经线控制线703连接的所有电流变液单体阀门701都开通，反之则关断；在本实施例中电流变液单体阀门开通即为电极板之间不施加控制电场，电流变液处于液体状态。同理，开关管控制其中一条纬控制线704施加开通电压后，该纬控制线704连接的所有电流变液单体阀门702都开通，反之则关断。当且仅其中一个盲文字符基本点位705对应的经线控制线703和纬控制线704都施加开通电压时，该基本点位才能受到动力。

控制模块将与需要凸起的基本点位下方串联的两个电流变液单体阀门701、702都开通后，通知驱动模块输出动力。

当驱动模块中的压力传感器提供的反馈信号向控制模块表示已经达到显示模块所需的显示动力时，从外部传递过来的电子数据以盲文字符的形式显示在显示模块上；同时，驱动模块停止输出动力，依靠驱动模块中的自锁装置保持凸点显示所需压力。进而，控制模块给阵列阀门模块发控制信号，关闭相应的电流变液单体阀门，保持盲文字符的显示状态。在盲文字符显示时，采用机械结构中固有的自锁作用来保持凸点显示所需压力，一方面降低了驱动模块的损耗，另一方面，也降低了盲用电子书的电能消耗。既延长了盲用电子书的使用寿命，并且更加节能。

尽管以上参照具体实施方式详细描述了本发明，但是对于本领域技术人员而言，在本文的教示下可以对本发明作出各种修改和变形，而不脱离本发明的实质和范围。

Claims (10)

1.一种盲用电子书，其特征在于，包括用于显示盲文字符的显示模块、阵列式阀门模块、驱动模块和控制模块；其中，

所述显示模块，包括至少两行以上用于显示盲文字符的显示单元，每个所述显示单元包括用于显示盲文字符的基本点位；

所述阵列式阀门模块，置于所述显示模块下方，所述阵列式阀门模块包括若干阀门组，所述阀门组与所述显示模块上的基本点位一一对应，所述阀门组的通断用于控制对应基本点位的凸起与否；每个所述阀门组包括两个串联的电流变液单体阀门；

所述驱动模块，用于产生所述显示模块显示盲文字符所需的动力；

所述控制模块，包括经控制线、纬控制线以及用于控制每一经控制线和每一纬控制线的开关管，所述经控制线连接每一行基本点位对应的阀门组中的一个电流变液单体阀门，所述纬控制线连接每一列基本点位对应的阀门组中的另一个电流变液单体阀门；所述控制模块用于根据接收到的电子数据，通过所述开关管经由所述经控制线和纬控制线控制每一个基本点位对应的阀门组的通断，并控制所述驱动模块工作。

2.根据权利要求1所述的盲用电子书，其特征在于，所述电流变液单体阀门包括极性相反的两个电极，所述两个电极之间设置电流变液通道，电流变液通过所述电流变液通道进行力的传递。

3.根据权利要求2所述的盲用电子书，其特征在于，所述极性相反的两个电极包括上下两层电极板，所述电流变液单体阀门还包括所述两层电极板之间的绝缘层，所述上下两层电极板交错纵向贯穿形成通道，所述绝缘层纵向贯穿形成通道，所述上下两侧电极板中的通道与所述绝缘层中的通道连通形成电流变液通道。

4.根据权利要求3所述的盲用电子书，其特征在于，所述阀门组中的相邻的两个电流变液单体阀门之间相邻的电极板极性相同时，所述相邻的电极板一体成型。

5.根据权利要求2所述的盲用电子书，其特征在于，所述极性相反的两个电极包括第一柱状电极和置于所述第一柱状电极内的轴向贯穿通孔内的第二柱状电极，所述通孔为所述电流变液通道。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的盲用电子书，其特征在于，所述阀门组中两个电流变液单体阀门串联是指其中的电流变液通道相连通。

7.根据权利要求1所述的盲用电子书，其特征在于，所述驱动模块包括电机、传递机构和活塞，所述传递机构的输入端与所述电机相连，所述传递机构的输出端与所述活塞相连，所述传递机构用于将所述电机的旋转运动转换为所述活塞的直线运动。

8.根据权利要求7所述的盲用电子书，其特征在于，所述驱动模块还包括压力传感器和自锁装置，所述压力传感器用于向所述控制模块反馈所述驱动模块输出的动力是否达到显示盲文字符所需的动力；所述自锁装置用于在达到显示盲文字符所需的动力时，保持所述活塞的位置。

9.根据权利要求8所述的盲用电子书，其特征在于，所述自锁装置为微螺距丝杆。

10.根据权利要求1所述的盲用电子书，其特征在于，所述开关管为功率开关管。

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