CN105140070A - 非接触式导电层的织物键盘开关 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种非接触式导电层的织物键盘开关，第一导电层及第二导电层是非接触式的，无需花费时间设计和构造带有孔洞部分的绝缘层，同时避免了上、下导电层纱线通过孔洞部分接触发生的大变形、大位移，以及由此带来的纱线滑移等开关不稳定问题；第一导电层及第二导电层无需直接接触即可实现键位识别，使用过程牢固稳定，有利于智能纺织品的发展以及实际应用。本发明通过分析上下导电层的两个独立电路来获得按键信息，方便准确判断按键位置。本发明所述的非接触式导电层的织物键盘开关的织造工艺不要求纱线的大变形和大位移，织造技术简单易行，成本低，在普通织机上即可实现连续织造，一次成型，便于工业化规模生产。

Description

非接触式导电层的织物键盘开关

技术领域

本发明属于织物开关领域，尤其是涉及一种非接触式导电层的织物键盘开关。

背景技术

用于计算机技术领域的织物键盘开关已经有一些文献报道。例如专利HK1015326报道了一种织物传感器，表层和底层的导电层通过带有孔洞的中间绝缘层隔开。又例如，专利200810152294.4,报道了“一种柔性织物键盘”。该织物键盘开关为连续交替织造的支撑单元和孔洞单元结构，所述孔洞单元与键盘按键位置一一对应。孔洞单元的上层织入浮长线较长的经向导线，构成开关行电路，孔洞单元的下层对应地织入浮长线较长的纬向导线，构成开关列电路。这些织物键盘开关的上下导电层在压力作用下，通过绝缘层上的孔洞接触导通；释放压力后，上导电层通过弹性回复，电路断开。

该类键盘存在的技术问题是：在绝缘层上需要织造孔洞部分，上下导电层才能通过此孔洞部分接触，形成导通电路。该类形成孔洞部分的原理对织造的工艺设计和工艺实现提出了严格的要求。同时上导电层需要通过孔洞部分接触下导电层，导致了上导电层的变形较大。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种非接触式导电层的织物键盘开关，以解决现有织物键盘开关的上下导电层需要发生实际物理接触，织造工艺复杂及导电纱线的变形大的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种非接触式导电层的织物键盘开关，

包括若干按键位置及若干非按键位置；

所述非按键位置为单层织物(12、11)；

各所述按键位置均包括双层织物，所述双层织物包括第一导电层(21)及第二导电层(22)，所述第一导电层(21)的经纱全部或部分采用具有压阻效应的导电纱线，位于同一列上的按键位置的第一导电层(21)共用一组具有压阻效应的导电纱线，构成开关的列电路；所述第二导电层(22)的纬纱全部或部分采用具有压阻效应的导电纱线，位于同一行上的按键位置的第二导电层(22)共用一组具有压阻效应的导电纱线，构成开关的行电路，所述第一导电层(21)与所述第二导电层(22)不接结，所述第一导电层(21)与所述第二导电层(22)之间设有无孔洞的绝缘间隔物(31)。

进一步的，所述导电纱线为涂覆有碳纳米管涂层的聚酯长丝或涂覆其他压敏材料的纤维长丝。

进一步的，所述绝缘间隔物(31)为硬质海绵、绝缘橡胶或绝缘合成树脂。

进一步的，所述单层织物(12、11)为平纹组织或斜纹组织；

所述第一导电层(21)及第二导电层(22)为平纹组织或斜纹组织。

本发明还提供一种非接触式导电层的织物键盘开关的检测装置，所述第一导电层(21)导电纱线的两端通过端线连接器连接第一电信号检测器，所述第二导电层(22)导电纱线的两端通过端线连接器连接第二信号检测器。当按压按键位置时所述第一导电层(21)及第二导电层(22)中导电纱线的电阻会有变化，第一电信号检测器及第二信号检测器就能检测出来电信号变化。如果某行的电信号发生了改变，可以推断一定是该行的某个位置受到了按压；同理，如果某列的电信号同时发生了改变，可以推断一定是该列的某个位置也同时受到了按压。根据矩阵式键盘的工作原理，可以推断出按键位置一定是处在该行和该列的交汇点上，即实现了按键的检测。

进一步的，所述第一电信号检测器为示波器或万用表，所述第二信号检测为示波器或万用表。

本发明还提供上述非接触式导电层的织物键盘开关的织造工艺，包括如下步骤：

1)先织造单层织物(12)；

2)单层织物(12)织造完成后，接着织造单层织物(11)、按键位置的第一导电层(21)、第二导电层(22)，第一导电层(21)及第二导电层(22)不接结，在第一导电层(21)及第二导电层(22)形成的间隙内填充绝缘间隔物(31)；

3)步骤2)织造完成后接着织造单层织物(12)，对按键位置进行固结；

4)调整双层织物的循环数，以调整按键的大小；调整单层织物(12)及单层织物(11)的循环数，以调整按键的位置；根据按键的数量和位置要求，循环上述步骤1)-3)，直到按键开关全部织造完毕。

进一步的，在步骤2)中为保证织造中第一导电层(21)及第二导电层(22)分开，在织第二导电层(22)时，第一导电层(21)的经纱需要全部提起，以保证当织造第二导电层(22)的纬纱时，第一导电层(21)经纱是抬起的，达到第一导电层(21)及第二导电层(22)不接结。

相对于现有技术，本发明所述的非接触式导电层的织物键盘开关及其制造工艺具有以下优势：

(1)本发明所述的非接触式导电层的织物键盘开关的第一导电层及第二导电层是非接触式的，无需花费时间设计和构造带有孔洞部分的绝缘层，避免了上、下导电层纱线通过孔洞部分接触发生的大变形、大位移，以及由此带来的纱线滑移等开关不稳定问题；第一导电层及第二导电层无需直接接触即可实现键位识别，使用过程牢固稳定，有利于智能纺织品的发展以及实际应用。

(2)在技术原理上，本发明通过分析上下导电层的两个独立电路来获得按键信息。本发明所述的非接触式导电层的织物键盘开关的检测装置方便准确判断按键位置。

(3)本发明所述的非接触式导电层的织物键盘开关的织造工艺不要求纱线的大变形和大位移，织造技术简单易行，成本低，在普通织机上即可实现连续织造，一次成型，便于工业化规模生产。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例提供的非接触式导电层的织物键盘开关的结构示意图；

图2为本发明实施例中一个单键的结构示意图；

图3为本发明实施例中图2的单键纬向剖面结构示意图；

图4为本发明实施例的单键织物组织结构示意图；

图5为本发明实施例的单键按键位置双层织物结构示意图；

图6为第一导电层的结构示意图；

图7为第二导电层的结构示意图；

图8为本发明织物键盘开关的控制技术原理图。

附图标记说明：

1-9-按键位置，21-第一导电层，22-第二导电层，41-表经，42-里纬，31-绝缘间隔物，11、12-单层织物。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明提供一种非接触式导电层的织物键盘开关，如图1-8所示；经向为X方向，纬向为Y方向，织物键盘开关的高度为Z方向。

如图1所示，织物键盘开关由按键位置和非按键位置组成，图1中的数字“1,2……,9”为按键位置，其他为非按键位置。按键位置由双层织物组成，双层织物中第一导电层21的表经41和第二导电层22的里纬42构成开关的列电路和行电路。表经41即第一导电层21的经纱，里纬42即第二导电层22的纬纱，表经41全部或部分采用具有压阻效应的导电纱线，里纬42全部或部分采用具有压阻效应的导电纱线，导电纱线为涂覆有碳纳米管涂层的聚酯长丝等。在双层的间隙通过硬质海绵31隔离第一导电层21和第二导电层22，形成非接触式的导电层。非按键位置处为单层织物11、12，固结和稳定按键位置。第一导电层21的表经41和第二导电层22的里纬42构成开关的上下导电层,硬质海绵31作为绝缘层，始终隔离上下导电层。绝缘层31只充当隔离上下导电层的作用，不需要预留孔洞部分。该织物键盘开关的导通，不是上下导电层通过绝缘层的孔洞部分接触，电路导通。当织物键盘开关的按键位置1-9受到按压时，第一导电层21的表经41和第二导电层22的里纬42全部或部分采用了具有压阻效应的导电纱线，因此导电纱线的电阻会产生变化，在表经41和里纬42的两端分别通过端线连接器连接第一电信号检测器及第二信号检测器，通过监测到的电阻变化判断开关的通断。电阻显著变化时，判断为开关导通；电阻无变化或者变化很小，判断为开关断开。

图2为织物键盘开关单键的结构示意图，其包括非按键位置处的单层组织11和12；按键位置处双层组织的第一导电层21。

图3为织物键盘开关的单键沿着纬向Y方向的剖面图。其包括非按键位置处的单层组织11，按键位置处双层组织的第一导电层21和第二导电层22。在双层组织间的填充物为绝缘间隔物31，本实施例中绝缘间隔物31为无孔洞的硬质海绵。

本发明设计的导电层非接触式的织物键盘开关为具有压阻效应的导电纱线与绝缘纱线连续织造成型的柔性织物；织物键盘开关由按键位置1-9和非按键位置组成，非按键位置为单层织物，按键位置1-9为双层织物，第一导电层21与第二导电层22不接结，在形成的间隙内填充绝缘间隔物31。该绝缘间隔物31可以隔离按键位置处的第一导电层21和第二导电层22。按键位置1-9处的第一导电层21采用单层组织，由表经41与表纬交织形成，其中表经41构成开关的列电路；第二导电层22采用单层组织，由里经与里纬42交织形成，其中里纬42构成开关的行电路。织物键盘开关的第一导电层21和第二导电层22之间通过绝缘间隔物31隔离，不接触。该绝缘间隔物31也作为上下导电层的绝缘层，此绝缘层不需要留出孔洞部分。上导电层的经纱41和下导电层的纬纱42采用具有压阻效应的导电纱线，在经纱41两端均通过端线连接器连接第一电信号检测器，纬纱42的两端通过端线连接器连接第二信号检测器，第一电信号检测器及第二信号检测器监测导电纱线由于变形而引起的电阻变化，通过电阻的变化情况判断开关的通断及位置。因此该种织物键盘开关的通断不需要第一导电层21和第二导电层22的实际物理接触，需要通过隔离层或绝缘层31的隔离。该隔离层或绝缘层31上不需要设计孔洞部分，因为第一导电层21和第二导电层22不需要通过孔洞部分接触，而是通过第一电信号检测器及第二信号检测器判断导电纱线的按压变形产生的电阻变化，从而判断开关通断。

下面给出本发明的具体实施例，该实施例只是对本发明技术方案的进一步说明，不构成对本发明权利要求保护范围的限制。

如图4所示，本实施例中织物键盘开关是由单层织物12、11和双层的第一导电层21及第二导电层22构成的一个组织循环。在一个组织循环中有A1、A2、A3、A4、a1、aⅠ、a2、aⅡ、a3、aⅢ、a4、aⅣ、A5、A6、A7、A8共16根经纱，A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8是单层织物12、11的经纱，a1、aⅠ、a2、aⅡ、a3、aⅢ、a4、aⅣ是双层平纹组织的经纱，其中a1、a2、a3、a4是双层平纹组织的第一导电层21的经纱，即图1中的表经41。aⅠ、aⅡ、aⅢ、aⅣ是双层平纹组织的第二导电层22的经纱，第一导电层21经纱与第二导电层22经纱穿综顺序为1表1里，即1：1；一个组织循环中有B1、B2、B3、B4、b1、bⅠ、b2、bⅡ、b3、bⅢ、b4、bⅣ、B5、B6、B7、B8共16根纬纱，B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7、B8是单层织物12、11的纬纱，采用平纹组织。b1、bⅠ、b2、bⅡ、b3、bⅢ、b4、bⅣ是双层织物的纬纱，采用平纹组织。b1、b2、b3、b4是双层织物的第一导电层21的纬纱，bⅠ、bⅡ、bⅢ、bⅣ是双层织物的第二导电层22的纬纱，即图1中的里纬42。第一导电层21与第二导电层22的打纬顺序为1表1里，即1：1。

按照织造工艺设计，按键位置处第一导电层21的经纱即表经41，全部或部分采用具有压阻效应的导电纱线，第二导电层22的纬纱即里纬42，全部或部分采用具有压阻效应的导电纱线，其他的纱线都采用绝缘纱线。本实施例中，如图4所示，第一导电层21的经纱a1、a2、a3、a4可以全部或部分采用导电纱线，作为列电路；第二导电层22的纬纱bⅠ、bⅡ、bⅢ、bⅣ可以全部或部分采用导电纱线，作为行电路。所述导电纱线材料选择具有压阻效应的导电纱线，如碳纳米管涂层聚酯长丝，该种导电纱线可以随着压力的改变，电阻发生改变，便于检测按键的位置和按键的发生。

按键位置处双层的平纹组织如图5所示，一个组织循环中有8根经纱，8根纬纱，双层平纹组织的第一导电层21平纹组织如图6，第二导电层22平纹组织如图7，第一导电层21与第二导电层22的经纱排列比为1:1的顺序穿综，第一导电层21与第二导电层22织物的打纬顺序为1:1。为保证织造中第一导电层21与第二导电层22分开，在织第二导电层22织物时，第一导电层21经纱需要全部提起，因此在组织图5中表经41与里纬42交织点处，表经41为经组织点。以保证当织造第二导电层22的纬纱时，表经41是抬起的，达到第一导电层21和第二导电层22不接结。

按照实际的织造工艺，将织物组织分为两部分，第一部分为单层的平纹组织即单层织物12；第二部分为单层的平纹组织即单层织物11与双层平纹组织即第一导电层21和第二导电层22的组合，如图4所示。为了实现织物键盘开关，需要首先织造第一部分单层织物12，当织造完单层织物12后，接着织造第二部分中单层织物11和双层键盘位置处的第一导电层21和第二导电层22，第一导电层21和第二导电层22不接结，在形成的间隙内填充绝缘间隔物31，如硬质海绵。当织造完第二部分后，接着织造第一部分单层织物12，对按键位置进行固结。这样既可实现导电层非接触式的一个单键。调整双层组织的循环数，可以调整按键的大小。调整单层织物11、12的循环数，可以调整按键的位置。根据按键的数量和位置要求，循环此织造工艺，直到按键开关全部织造完毕。

本发明采用碳纳米管纱线作为导电材料，具有较高的精度和较好的线性特性。按键位置上下导电层的第一导电层21的表经41即列电路两端通过端线连接器连接第一电信号检测器，第二导电层22的里纬42即行电路通过端线连接器连接第二电信号检测器，借助对电信号变化的监测以检测导电纱线的形变发生位置，如图8所示。如果某行的电信号发生了改变，可以推断一定是该行的某个位置受到了按压；同理，如果某列的电信号同时发生了改变，可以推断一定是该列的某个位置也同时受到了按压。根据矩阵式键盘的工作原理，可以推断出按键位置一定是处在该行和该列的交汇点上，即实现了按键的检测。

本发明还提供一种非接触式导电层的织物键盘开关的应用，1-9号按键位置均与一控制器相连，分别控制不同的电路；本实施例中，当按压5号按键位置时，控制器检测到5号按键位置开关开通后，启动温度调节器；当按压3号按键位置时，控制器检测到3号按键位置开关开通后启动压力调节器；同理，其他按键位置(1、2、4、6、7、8、9)被按压后，控制器检测到某个按键位置开关开通后，启动该按键位置控制的电路。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种非接触式导电层的织物键盘开关，其特征在于：

包括若干按键位置及若干非按键位置；

所述非按键位置为单层织物(12、11)；

各所述按键位置均包括双层织物，所述双层织物包括第一导电层(21)及第二导电层(22)，所述第一导电层(21)的经纱全部或部分采用具有压阻效应的导电纱线，位于同一列上的按键位置的第一导电层(21)共用一组具有压阻效应的导电纱线，构成开关的列电路；所述第二导电层(22)的纬纱全部或部分采用具有压阻效应的导电纱线，位于同一行上的按键位置的第二导电层(22)共用一组具有压阻效应的导电纱线，构成开关的行电路，所述第一导电层(21)与所述第二导电层(22)不接结，所述第一导电层(21)与所述第二导电层(22)之间设有无孔洞的绝缘间隔物(31)。

2.根据权利要求1所述的非接触式导电层的织物键盘开关，其特征在于：所述导电纱线为涂覆有碳纳米管涂层的聚酯长丝或涂覆其他压敏材料的纤维长丝。

3.根据权利要求1所述的非接触式导电层的织物键盘开关，其特征在于：所述绝缘间隔物(31)为硬质海绵、绝缘橡胶或绝缘合成树脂。

4.根据权利要求1所述的非接触式导电层的织物键盘开关，其特征在于：所述单层织物(12、11)为平纹组织或斜纹组织；

所述第一导电层(21)及第二导电层(22)为平纹组织或斜纹组织。