CN103533683B - 一种柔性加热织物系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种柔性加热织物系统。该柔性加热织物系统包含柔性加热织物和温度控制系统。柔性加热织物是通过在织物中织入金属丝使其具有加热功能，所述的加热织物的特征在于导电金属丝或金属镀层纱线以经纱和纬纱的形式分布在织物中，且纬向导电纱线的长度能够通过循环次数来控制，经纬向导电纱线的交织点数可以通过并列经纱的根数控制。所述的温度控制系统包含智能手机、单片机系统、温度传感器微型电子开关和蓝牙通讯模块，其特征在于数字温度传感器不需要温度信号调理模块而直接由单片机读取温度数据，微型电子开关由三极管或可控硅构成。该加热织物系统能够实现电阻的可调，并且具有柔软、服用性好、温度可控和制作简单等优点。

Description

一种柔性加热织物系统

技术领域

本发明涉及一种柔性加热织物系统，包括一块或多块柔性加热织物和温度测量及控制模块。该柔性加热织物系统包含柔性加热织物和温度测量及控制模块两个部分。其中柔性加热织物是通过在织物中织入金属丝使其具有加热功能，温度测量及控制模块包含智能手机、微型处理器、电源、温度传感器、开关三极管或可控硅和电源管理及切换模块。

背景技术

从1929年开始，柔性加热织物的理念就已经被开发出来，美国专利US1703005开发出了一种可变形的电热板，通过将柔性电阻丝以螺旋形或者线圈的形式织入织物，以将热量均匀的散发在电热板的表面，但是这个电热板必须有两层具有不同导热性能的可变形织物将其封闭起来，才能达到较好的加热目的。美国专利US4538054开发出了一种有相反布边的电热织物，这种加热织物通过导电纤维的电阻、功率以及热的欧姆定律等数学关系，再加上对织物尺寸大小等的设计能够控制温升和大小，并且能够大批量生产，但不足之处就是电阻分布的不均匀，如果想要制成具有不同加热能力的加热元件，只能通过增加或者减少他们在长度方向上的尺寸来实现。当增加他们的尺寸以获得更大的加热能力时，制作太过麻烦且不一定能安装在相关设备上。当减少他们的尺寸以降低加热能力时，又会导致太小而不足以提供相等的热量给所要加热的织物表面。在发明人范围内，未见有织物大小确定通过控制织物内部金属丝分布而设计出电阻大小可调及接触点稳定的发明。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明拟解决的技术问题是开发设计一种柔性加热织物系统，该系统具有柔软且能够自动控制温度，加热织物内部的金属丝或金属镀层纱线在织物内部分布均匀且加热织物的电阻可调。

本发明另一个要解决的技术问题是加热织物中经纬方向金属丝之间的接触稳定性和织物中各个支路电阻大小的均匀性。

本发明再一个要解决的技术问题是加热织物的智能加热控制部件。

为解决上述技术问题，本发明的柔性织物加热系统包含柔性加热织物和与该柔性加热织物相连的温度测量及控制模块，柔性加热织物的经向和纬向导电纱线的交织方式由以前的单根相互交织变为多根纱线相互交织以提供稳定的交织点；温度测量及控制模块包括智能手机、微型处理器、温度传感器、开关三极管或可控硅、电源和电源管理及切换模块，温度传感器置于柔性加热织物一侧，温度传感器通过导线与微型处理器相连，柔性加热织物通过导线、开关三极管或可控硅与电源以环状方式相连。

柔性加热机织物在经向方向的两侧分别织入多根金属丝或金属镀层纱线为加热织物中的导线，而纬向均匀间隔织入长度可调的金属丝或金属镀层纱线作为加热电阻，纬向的金属丝可以是单根在经向金属丝或金属镀层纱线之间以往复循环方式织入织物，当要求加热织物的电阻要求很小时，也可直接与两侧的金属丝或金属镀层纱线接触。而要增大加热织物电阻时，单根金属丝或金属镀层纱线可在经向导电纱线之间循环多次以后再与其交织，从而实现加热织物电阻可调的目的。

所述柔性加热织物的经向和纬向的导电纱线是直径在0.15mm以下的金属丝或金属镀层的纱线，经向金属丝或金属镀层的纱线与纬向金属丝或金属镀层的纱线采用平纹、斜纹、经重平或纬重平组织形式交织。

作为本发明的另一种改进，柔性加热织物的电源由太阳能电池和锂电池组合供电，太阳能电池和锂电池由电源管理模块进行管理和切换，太阳能电池和锂电池通过开关三极管或可控硅与柔性加热织物相连，温度传感器采用集成数字温度传感器。柔性加热织物加热功率的调节通过控制模块中的软件进行控制，并且温度信号能够同过无线通讯方式与智能手机等电子设备进行数据交换。

柔性加热织物的功率能够通过开关三极管以接通时间方波的占空比调节进行控制；太阳能电池可以是硬质或柔性的。

与现有技术相比，该柔性加热织物内部金属丝或金属镀层纱线分布均匀、电阻可调、金属丝或金属镀层纱线之间接触通过交织方式结合而更加稳定，电源由太阳能电池和锂电池组合而更节省能源，温度测量及控制部分能够准确调节需要加热目标的加热温度。同时，本发明还具有结构简单、操作容易、人为影响因素小、可控性强等优点。

附图说明

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：

图1是本发明一种柔性加热织物系统一种实施例的整体外观结构示意图；

图2是本发明一种柔性加热织物系统一种实施例的工作原理图；

图3是本发明一种柔性加热织物系统一种实施例的加热织物织造方式一的导电纱线分布图；

图4是本发明一种柔性加热织物系统一种实施例的加热织物织造方式二的导电纱线分布图；

图5是本发明一种柔性加热织物系统一种实施例的加热织物的组织结构意匠图；

图6是本发明一种柔性加热织物系统一种实施例的加热织物的电阻分布示意图；

图7是本发明一种柔性加热织物系统一种实施例的三极管控制加热织物电流的电路原理图；

图8是本发明一种柔性加热织物系统一种实施例的控制程序流程图。

具体实施方式

下面结合实施例及其附图详述本发明，但本发明不受实施例的限制：

本发明的一种柔性加热织物系统(参见图1-5)，包含柔性加热织物和温度测量及控制模块两部分。其中柔性加热织物1是通过在织物中织入银丝或镀银纱线3和4使其具有加热功能，所述的柔性加热织物1通过设计织物的组织图、纹板图和穿综图对织入织物中的导电纱线的交织方式和间隔距离进行定量的控制，从而精确控制加热织物电阻大小和功率大小。所述的柔性加热织物1按照如图3、4所示的两种编制方式进行编制，以下以图4所示的编织方式为具体实施例进行说明。

该柔性织物加热系统包含柔性加热织物1、温度测量及控制模块2和智能手机19。其中柔性加热织物1是按如图5所示的组织图编织而成的，通过在织物中的经向和纬向分别织入金属丝，在织物中纬向银丝或镀银纱线3电阻可以通过银丝或镀银纱线的循环次数进行调节，经向布边的两束金属丝4的间距可调，经向银丝或镀银纱线4与纬向银丝或镀银纱线3以如图4所述的方式交织接触，织物的纬向用包缝机缝合以防止织物松散。所述的温度测量及测量模块2包含电源14、控制模块18、温度传感器7、开关三极管8和智能手机19，所述的测量电路板模块18包含电源管理和切换模块15、微型处理器10、键盘11和显示器12、USB通讯模块21和蓝牙通讯模块20。电源是太阳能电池13和锂电池14组合电源，其切换通过电源管理和切换模块15控制，所述的锂电池14通过端口17与开关三极管8与柔性加热织物1相连。

柔性加热织物的功率能够通过开关三极管以接通时间方波的占空比调节进行控制；太阳能电池可以是硬质或柔性的。

柔性加热织物1的经向和纬向的导电纱线是直径在0.15mm以下的金属丝或金属镀层的纱线，经向金属丝或金属镀层的纱线4与纬向金属丝或金属镀层的纱线3采用平纹、斜纹、经重平或纬重平组织形式交织。

本发明的一个实施例中，所使用的经向导电纱线4是直径为0.1mm的银丝或14tex镀银涤纶长丝的三股纱线，所使用的纬向导电纱线3是直径为0.03mm的银丝或14tex的镀银涤纶长丝，所使用的普通纱线16为纬纱和纬纱均为28tex的涤纶短纤纱线。

在本实施例中，经纱和纬纱之间如图5所示平纹组织形式交织。

对比这两种引出电源的方式可知，由等效电路图6可知，以A与B为引出点连接电源时各个纬向导电纱线中的电流因为AC和BD导线电阻的存在，远离A、B两点的纬纱中的电流较小，靠近A、B两端的电流较大，而采用A、D或是B、C点作为电源的连接点则可以解决柔性加热织物中电流不均的问题。

本发明一种柔性加热织物系统的温度控制电路如图7所示，限流电阻15与处理器的输入输出引脚相连，控制开关三极管8的电流大小，柔性加热织物1与开关三极管8的集电极连接并串联在锂电池14的正负极之间。

本发明一种柔性加热织物系统具有很高的自动化程度。它包括温度采集模块、PID模块计算加热方波比例、加热控制模块等(参见图8)，它能自动采集加热织物表面温度，实时监控表面温度的变化，在主循环模块中依据变量值作出相应处理，如未达到设定的温度值，再通过程序控制加热模块进行加热。温度信号可以通过蓝牙通讯模块20发送给智能手机19，而且控制参数也能够通过蓝牙通讯方式发送蓝牙通讯模块20，通过微处理器12做出相应的反应，从而可以将温度精确的控制在某一特定的范围内，达到精致加热的目的。根据图8所示的程序流程图和上述说明，计算机编程人员不难写出具体的程序。

本发明一种柔性加热织物系统未述及之处适用于现有技术。

Claims (6)

1.一种柔性加热织物系统，其特征在于：该柔性织物加热系统包含柔性加热织物(1)和温度测量及控制模块(2)两部分，其中所述柔性加热织物(1)在经向方向的两侧分别织入多根金属丝或金属镀层纱线，在纬向均匀间隔织入长度可调的金属丝或金属镀层纱线，要增大加热织物电阻时，纬向的单根金属丝或金属镀层纱线在经向导电纱线之间循环多次以后再与其交织，经向布边的两束金属丝或金属镀层纱线(4)的间距可调，经向金属丝或金属镀层纱线(4)与纬向金属丝或金属镀层纱线(3)以交织的方式接触，织物的纬向用包缝机缝合以防止织物松散；所述的温度测量及控制模块(2)包含智能手机(19)、单片机(10)、温度传感器(7)、开关三极管(8)，键盘(11)和显示器(12)，电源是太阳能电池(13)和锂电池(14)组合电源，其通过切换电路(15)智能控制，电池通过开关三极管(8)与柔性加热织物(1)相连。

2.根据权利要求1所述的柔性加热织物系统，其特征在于：所述柔性加热织物(1)的经向的导电纱线为直径0.1-0.15mm的金属丝或金属镀层的纱线，纬向的导电纱线为直径0.03-0.15mm的金属丝或金属镀层的纱线，经向金属丝或金属镀层的纱线(4)与纬向金属丝或金属镀层的纱线(3)采用平纹、斜纹、经重平或纬重平组织形式交织。

3.根据权利要求1或2所述的柔性加热织物系统，其特征在于：所述柔性加热织物(1)通过设计织物的组织图、纹板图和穿综图对织入织物中的导电纱线的交织方式和间隔距离进行定量的控制，从而精确控制加热织物电阻大小和功率大小。

4.根据权利要求1所述的柔性加热织物系统，其特征在于：所述温度测量及控制模块(2)由太阳能电池和锂电池的组合提供能源，并由切换电路(15)智能切换。

5.根据权利要求1或4所述的柔性加热织物系统，其特征在于：柔性加热织物(1)的功率通过开关三极管(8)以接通时间方波的占空比调节进行控制。

6.根据权利要求1或4所述的柔性加热织物系统，其特征在于：所述太阳能电池是硬质或柔性的。