CN108291334B - 实现电容性网格的纺织织物 - Google Patents

实现电容性网格的纺织织物 Download PDF

Info

Publication number
CN108291334B
CN108291334B CN201680059316.5A CN201680059316A CN108291334B CN 108291334 B CN108291334 B CN 108291334B CN 201680059316 A CN201680059316 A CN 201680059316A CN 108291334 B CN108291334 B CN 108291334B
Authority
CN
China
Prior art keywords
yarns
textile
insulated
conductive
fabric
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201680059316.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108291334A (zh
Inventor
O·科巴诺鲁
D·伊矣多耿
A·K·阿吉尔曼
J·厄利尔玛茲
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanko Tekstil Isletmeleri Sanayi ve Ticaret AS
Original Assignee
Sanko Tekstil Isletmeleri Sanayi ve Ticaret AS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanko Tekstil Isletmeleri Sanayi ve Ticaret AS filed Critical Sanko Tekstil Isletmeleri Sanayi ve Ticaret AS
Publication of CN108291334A publication Critical patent/CN108291334A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108291334B publication Critical patent/CN108291334B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D03—WEAVING
    • D03D—WOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
    • D03D1/00—Woven fabrics designed to make specified articles
    • D03D1/0088—Fabrics having an electronic function
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D03—WEAVING
    • D03D—WOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
    • D03D11/00—Double or multi-ply fabrics not otherwise provided for
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D03—WEAVING
    • D03D—WOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
    • D03D15/00—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used
    • D03D15/40—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used characterised by the structure of the yarns or threads
    • D03D15/47—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used characterised by the structure of the yarns or threads multicomponent, e.g. blended yarns or threads
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2101/00—Inorganic fibres
    • D10B2101/20—Metallic fibres
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2201/00—Cellulose-based fibres, e.g. vegetable fibres
    • D10B2201/01—Natural vegetable fibres
    • D10B2201/02—Cotton
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2331/00—Fibres made from polymers obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. polycondensation products
    • D10B2331/02—Fibres made from polymers obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. polycondensation products polyamides
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2331/00—Fibres made from polymers obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. polycondensation products
    • D10B2331/04—Fibres made from polymers obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. polycondensation products polyesters, e.g. polyethylene terephthalate [PET]
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2401/00—Physical properties
    • D10B2401/18—Physical properties including electronic components
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2403/00—Details of fabric structure established in the fabric forming process
    • D10B2403/02—Cross-sectional features
    • D10B2403/024—Fabric incorporating additional compounds
    • D10B2403/0243—Fabric incorporating additional compounds enhancing functional properties
    • D10B2403/02431—Fabric incorporating additional compounds enhancing functional properties with electronic components, e.g. sensors or switches

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Woven Fabrics (AREA)

Abstract

公开了一种纺织织物，其包括由绝缘的纺织纱线(24)隔开的第一组导电的外部绝缘的纱线(22)；第二组非绝缘的导电纱线(23)；交织第一组纱线(22)和第二组纱线(23)的多根纺织纱线，其中交织的纺织纱线的一部分是非绝缘的导电纱线(23)，以便与第二组纱线的非绝缘的导电纱线(23)形成电气接地网格，并且交织的绝缘纱线的一部分是绝缘的纺织纱线(24)。

Description

实现电容性网格的纺织织物
发明领域
本发明涉及一种实现电容性网格的纺织织物。
特别地，实现电容性网格的纺织织物可穿戴在人体皮肤上。
发明背景
众所周知，纺织品研究是指通过将纤维交织制成的任何材料，并且传统上处理结构以及材料的类型和用于创建那些结构的方法。
现代电子纺织(e-textile)应用是已知的，其中电气或电子技术与多种应用的纺织技术相结合，诸如用于监控穿着者的健康、用于提供防盗功能、用于监控穿着者的身体活动等等的传感器。
大多数传感器由待放置到服装上的独立部分组成，处于固态(不可拉伸)或非透气条件，并且不实现湿气管理或可染性特征，该可染性特征通常是时装或纺织物的基本特征。
US 8,823,395 B2公开了一种电子纺织品和一种用于确定电子纺织品的功能区域的方法。
电子纺织品包括纺织品基材，该纺织品基材具有第一多个导体、第二多个导体和多个电容器，每个电容器包括由电介质隔开的来自第一多个导体的导体和来自第二多个导体的导体，其中电容器大体横跨电子纺织品的整个表面分布。
该电子纺织品可被测试以确定导电纱线之间的电容器是否是装置的功能区域的一部分。测试程序在于向选择的导电纱线发送电压以检测包括在选择的交叉纱线之间的电容器的电容以及评估其是否是功能区域的一部分，即为了确定调查的LED是否是可接触的。
GB 2 443 208公开了一种纺织品压力传感器，该纺织品压力传感器是柔性的、适用于对局部施加的力产生精确的和可重复的测量。
该纺织品压力传感器通过测量在导电芯上具有绝缘涂层的两根交叉的包芯纱之间的实际电容来进行操作。
US 8,395,317公开了一种具有多层经纱的纺织产品，其具有包括导电经纱的上部阵列的上部经纱层、包括导电经纱的下部阵列的下部经纱层以及布置在上部经纱层和下部经纱层之间的中间经纱层。
纺织品进一步包括纬纱，其中第一组导电纬纱与导电经纱的上部阵列交叉，使得在它们之间实现电接触，并且第二组导电纬纱与导电经纱的下部阵列交叉，使得在它们之间实现电接触。此类纺织产品适用于若干个相同的部件诸如LED或传感器，即适用于将LED堆叠在用于照明应用的织物上。
在纺织品应用中，设计用于人体皮肤的电容式传感器是有问题的，因为检测元件诸如导电电极容易寄生地和电容地耦接到身体。此类传感器显得无用，因为手指/手部电容的增加无法使检测节点的时间常数发生显著的变化。
发明概述
本发明的一个目的在于克服现有技术的缺点以创建可穿戴在人体皮肤上的触摸屏式纺织织物表面，其能够抑制穿戴纺织品的人体皮肤的部分的寄生电容，使得手指接触可被检测到。另一个目的在于创建可穿戴在人体皮肤上的单向和双向纺织品滑动(swipe)传感器。
再一个目的在于在创建传感器织物的同时，至少保持服装的最少基本特征，诸如透气性、湿气管理、拉伸性、可染性和时尚吸引力。
本发明用一种纺织织物来达到这些和其他目的，该纺织织物包括：
-由绝缘的纺织纱线隔开的第一组导电的、外部绝缘的纱线；
-第二组非绝缘的导电纱线；
-交织第一组纱线和第二组纱线的多根纺织纱线，其中交织的纺织纱线的一部分是非绝缘的导电纱线，以便与第二组纱线的非绝缘的导电导线形成电气接地网格，并且交织的纺织纱线的一部分是绝缘的纺织纱线。
上述实施例的效果是，电气接地网格用作为屏障来衰减电容性网格下方的腿部或其他身体部分的寄生电容，使得手指接触可被检测到。
有利地，根据本发明的纺织织物允许对可穿戴在人体皮肤上的电容式传感器的手指接触进行改善的检测。
根据上述实施例，第一组导电的、外部绝缘的纱线、绝缘的纺织纱线和第二组非绝缘的导电纱线形成单个纺织层。有利地，上述实施例提供一种纺织层，该纺织层能够实现感测外部的接触、在其下将身体部分的寄生电容绝缘和接地、同时是极薄的层的功能。
上述实施例的另一个优点是，如上所述的纺织织物能够用作多方向滑动敏感电容式传感器。
本发明另外的实施例提供了一种滑动敏感电容式传感器，其包括：
-具有第一组导电的、外部绝缘的纱线的纺织织物；
-第二组非绝缘的导电纱线；以及
交织第一组纱线和第二组纱线的多根纺织纱线，其中交织的纺织纱线的一部分是非绝缘的导电纱线，以便与第二组纱线的非绝缘的导电纱线形成电气接地网格，并且交织的纺织纱线的一部分是绝缘的纺织纱线，
其中第一组的纱线以大体平行的方式沿一个方向布置并且连接到输入级，该输入级被配置为测量由于与将其电容寄生地耦接到纱线的电容的外部物体的相互作用而引起的第一组的纱线的电容的变化。
有利地，上述实施例提供了一种双层纺织品，该双层纺织品能够用作双向滑动敏感电容式传感器。换句话说，上述实施例提供了一种能够检测沿织物的平面中的任何方向的滑动接触的电容式传感器。
本发明又一实施例提供了一种滑动敏感电容式传感器，其包括：
-具有第一组导电的、外部绝缘的纱线的纺织织物，
-形成电气接地网格的第二组非绝缘的导电纱线，
-交织第一组纱线和第二组纱线的多根纺织纱线，其中交织的纺织纱线的一部分是非绝缘的导电纱线，以便与第二组纱线的非绝缘的导电纱线形成电气接地网格，并且交织的纺织纱线的一部分是绝缘的纺织纱线，
其中第一组的纱线以大体平行的方式沿第一方向和第二方向布置并且连接到输入级，该输入级被配置为测量由于与将其电容寄生地耦接到纱线的电容的外部物体的相互作用而引起的第一组的纱线中的每根的电容的变化。
有利地，上述实施例提供了一种多方向滑动敏感电容式传感器。
上述实施例的另一个优点是纺织织物的改善的接地功能，因为纺织织物的底部(即纺织织物与织物所覆盖的身体部分接触的部分)仅呈现非绝缘的纺织纱线和绝缘的纺织纱线。
本发明的又一个目的在于根据权利要求15和16所述的制品(优选地服装)。该制品的特点是包括如上所讨论的纺织织物。
本发明的再有的目的在于一种根据权利要求17所述的方法，其用于制造充当如上所讨论的滑动传感器和制品的纺织织物。所述方法包括以下步骤：制造包括沿织物的至少一个第一区域延伸的至少一组导电的和外部绝缘的纱线的编织纺织织物，所述第一区域具有根据权利要求1所述的第一编织结构，其中所述导电的、外部绝缘的纱线还沿至少一个第二区域延伸，所述第二区域具有不同于所述第一编织结构的第二编织结构；沿在第二区域中延伸的至少一条切割线切割因此获得的织物，以获得多个滑动传感器纺织部分。
优选的实施例是从属权利要求的目的。
附图简介
现在将参考所附非限制性附图以示例的方式更详细地描述发明，其中相同的数字表示相同的元件，并且其中：
图1示出了根据本发明第一实施例的编织纺织织物的重复单元；
图2a示出了具有经纱电容感测纱线的图1所示编织纺织织物的俯视图；
图2b示出了具有经纱和纬纱电容感测纱线的图1所示编织纺织织物的俯视图；
图3示出了根据本发明第二实施例的编织纺织织物的重复单元；
图4-5分别示出了图3所示编织纺织织物的仰视图和俯视图；
图6示出了根据本发明第三实施例的编织纺织织物的重复单元；
图7-8分别示出了图6所示编织纺织织物的仰视图和俯视图；
图9a示出了一种编织滑动传感器纺织品；
图9b示出了图9a所示纺织品的剖视图；
图9c示出了从图9a所示编织纺织品获得的一件滑动传感器纺织品；
图10示出了用作接触传感器的图6所示接地方案的模型；
图11是根据本发明实施例的纺织织物的输入级的电路方案；
图12是根据本发明实施例的纺织单向滑动传感器的电路方案；以及
图13是根据本发明另一实施例的纺织双向滑动传感器的电路方案。
附图详述
现在将参考随附的附图描述示例性实施例而非旨在限制应用和使用。
在以下描述和附图中，例如在措辞“接地网格”中使用的措辞“接地”或“接地端子”(GND)是指电路的电势的任何地电平，或者是指不必为电路的地电平的电势的任何其他稳定的电平。
图1中示出了根据本发明第一实施例的编织纺织织物的重复单元。
图1的编织纺织织物10包括第一组导电的、外部绝缘的纱线22和第二组非绝缘的导电纱线23。
通过多根交织的纺织纱线交织第一组纱线22和第二组纱线23，其中交织的纺织纱线中的一些是非绝缘的导电纱线，以便与第二组纱线的非绝缘的导电纱线23形成电气接地网格。
此外，交织的纺织纱线的一部分是常规的绝缘纺织纱线24.
因此，交织的纺织纱线包括绝缘的纱线和非绝缘的纱线二者。以这种方式形成电气接地网格。
此外，在图1的纺织织物10中，第一组纱线20的导电的、外部绝缘的纱线22由绝缘的纺织纱线24隔开。
在图1的实施例中，第一组纱线22和第二组纱线23是经纱，并且交织的纺织纱线23、纺织纱线24是纬纱。
在图1的另一个可能的实施例中，第一组纱线22和第二组纱线23是经纱，并且交织的纺织纱线22、纺织纱线23、纺织纱线24是纬纱。
然而，在另选的实施例中，第一组纱线22和第二组纱线23可以是纬纱，并且交织的纺织纱线23、纺织纱线24或者交织的纺织纱线22、纺织纱线23、纺织纱线24可以是经纱。
在图1的纺织织物中，第一组导电的、外部绝缘的纱线22、绝缘的纺织纱线24和第二组非绝缘的导电纱线23形成单个纺织层20。
第一组纱线的导电的、外部绝缘的纱线22优选地包芯有导电中心25和绝缘的外表面27。
第一组纱线的导电的、外部绝缘的纱线22的导电芯25优选地由选自钢、铜、银或导电聚合物的材料制成。例如，导电芯能够是铜单丝。优选地，单丝能够在30μm至40μm的范围中勾选(tick)，更优选地为35μm。根据另一个示例，导电芯能够是两根铜单丝，其中检测测量是基于两根单丝相对于彼此的互电容。
第一组纱线的导电的、外部绝缘的纱线22的绝缘的外表面27优选地由选自棉、聚酯、聚氨酯、丙烯或另一种树脂的至少一种材料制成。
关于导电的、外部绝缘的纱线22的线性质量密度，包芯纱线能够呈现在Ne120/1至Ne2/1的范围中、优选地在Ne20/1-Ne6/1的范围中的棉、聚酯或粘胶纤维共混物。
非绝缘的导电纱线23优选地由钢或铜制成、或由缠绕棉周围的钢和/或铜制成、或由钢和/或铜棉共混物制成。根据另一个实施例，导电纱线能够是任何不绝缘的电阻材料，例如由导电材料涂覆或具有分散的导电杂质诸如但不限于炭黑、石墨烯、CNT、金属杂质或它们的组合的热塑性纺织纱线。例如，本发明的实施例包括在80旦尼尔尼龙6中具有碳杂质的导电纱线(6单丝商品名为来自
Figure BDA0001623773750000061
(Shakespeare Conductive
Figure BDA0001623773750000062
)的RESISTAT F902、R080MERGE系列)或来自贝卡尔特公司(Bekaert)的钢纱线。
最后，绝缘的纱线24优选地由选自棉、聚酯、尼龙或它们的功能性衍生物的纺织材料制成。
此外，第一组纱线的导电的、外部绝缘的纱线22形成由绝缘的纺织纱线24隔开的电容元件的序列，该绝缘的纺织纱线24可以是普通的或常规的纺织纱线诸如棉或其他纺织材料，如图2a至2b所描绘的，图2a至2b示出了图1的编织纺织织物的俯视图的两个可能的实施例。
图2a示出了一种编织纺织织物，其中导电的、外部绝缘的纱线22仅为经纱。
根据该第一实施例，滑动传感器纺织品能够提供沿至少一个方向的信息，该信息除沿平行于纱线22的方向的信息之外包括沿正交于纱线22的方向的信息。
图2b示出了一种编织纺织织物，其中导电的、外部绝缘的纱线22是经纱和纬纱。
根据该第二实施例，滑动传感器纺织品能够提供沿至少一个方向的信息，该信息包括沿正交于纱线22的方向的信息和沿平行于纱线22的方向的信息。换句话说，滑动传感器能够提供沿纺织品的平面上的任何方向的信息。
非绝缘的导电纱线23形成电连接到电气接地基准以提供电气接地网格的接触纱线的密集序列。
正如将在下文中更好地解释的，上述实施例能够用于单向纺织滑动传感器。
本发明的第二实施例在图3中示出，并且被表示为纺织织物100。
在纺织织物100中，第一组导电的、外部绝缘的纱线22形成第一纺织层120，并且第二组非绝缘的导电纱线23形成第二纺织层130，第二纺织层130叠加到第一纺织层120。
在图3的实施例中，通过交织的纺织纱线将第一纺织层120和第二纺织层130编织在一起。
在图3的实施例中，交织的纺织纱线的一部分是非绝缘的导电纱线23，以便与第二纺织层130的第二组纱线的非绝缘的导电纱线23形成电气接地网格，并且交织的纺织纱线的一部分是绝缘的纺织纱线24。
同样对于该实施例，第一组纱线22和第二组纱线23可以是经纱，并且交织的纺织纱线23、纺织纱线24或者交织的纺织纱线22、纺织纱线23、纺织纱线24是纬纱。
然而，在另选的实施例中，第一组纱线22和第二组纱线23可以是纬纱，并且交织的纺织纱线23、纺织纱线24或者交织的纺织纱线22、纺织纱线23、纺织纱线24可以是经纱。
在图4中示出了图3的编织纺织织物的仰视图，以便示出由通过经纱非绝缘的导电纱线23与纬纱非绝缘的导电纱线23交织而形成的电气接地网格。
底层还示出了绝缘的纱线24和因其绝缘的外表面27而绝缘的导电的、外部绝缘的纱线22。
在图5中示出了图3的编织纺织织物的俯视图。在这种情况下，经纱导电的、外部绝缘的纱线22与纬纱导电的、外部绝缘的纱线22交织，以便形成能够感测两个不同方向例如两个互相垂直的方向上的滑动的传感器层。
本发明的第三实施例在图6中示出，并且被表示为纺织织物200。
在纺织织物200中，第一组纱线22形成第一纺织层120，并且第二组纱线23形成第二纺织层130。
图6的纺织织物200进一步包括第三组结构绝缘纱线55，其形成插入第一纺织层120和第二纺织层130之间的中间纺织层140。
此外，图6的纺织织物200进一步包括交织第一纺织层和第二纺织层及结构纱线55的第三中间层140的多根结构绝缘纱线65。
中间纺织层140是由普通的纺织纱线55、纺织纱线65诸如棉、聚酯等等并且作为任何普通的纺织品机织在一起的实际纺织层。
在图6的实施例中，通过交织的纺织纱线将第二纺织层130编织在一起，其中交织的纺织纱线的一部分是非绝缘的导电纱线23，以便与第二纺织层130的第二组纱线的非绝缘的导电纱线23形成电气接地网格，并且交织的纺织纱线的一部分是绝缘的纺织纱线24。
在图7中示出了图6的编织纺织织物的仰视图，以便示出通过经纱非绝缘的导电纱线23与纬纱非绝缘的导电纱线23交织而形成的电气接地网格。
通过交织的纺织纱线将第一纺织层120编织在一起，其中交织的纺织纱线的一部分是导电的、外部绝缘的纱线22，该导电的、外部绝缘的纱线22与纬纱导电的、外部绝缘的纱线22交织以形成传感器层。
在图8中示出了图6的编织纺织织物的俯视图。
在这种情况下，经纱的导电的、外部绝缘的纱线22与纬纱的导电的、外部绝缘的纱线22交织以形成传感器层，该传感器层能够感测两个互相垂直的方向上的滑动。
在任何情况下，同样对于图6的实施例，第一组纱线22和第二组纱线23可以是经纱，并且交织的纱线可以是纬纱。然而，在另选的实施例中，第一组纱线22和第二组纱线23可以是纬纱，并且交织的纱线可以是经纱。
图6的纺织品实施例可用于双向纺织滑动传感器。
图9a-c示出了一种制造纺织织物诸如上面参考图1至8所公开的织物的可能的方法。能够通过如图9a所示编织成纺织品来制造根据本发明的纺织织物。编织纺织织物包括用于提供纺织织物的滑动感测特性的至少一组导电的、外部绝缘的纱线22。
导电的、外部绝缘的纱线22沿织物的至少一个第一区域31延伸，所述第一区域具有根据权利要求1所述的第一编织结构；纱线22还沿至少一个第二区域32延伸，所述第二区域具有不同于所述第一编织结构的第二编织结构。
更详细地说，在所述第一区域31中，导电的、外部绝缘的纱线22与非绝缘的导电纱线23和绝缘的纺织纱线24交织。在所述第二区域32中，导电的、外部绝缘的纱线22不与其他纱线交织。
根据本发明的方法的另一个步骤，沿至少一条切割线30切割如上所述的织物以获得多个滑动传感器纺织部分11，所述切割线30在所述第二区域32中延伸。
一旦已获得滑动传感器纺织部分11，在滑动传感器纺织部分11的所述第二区域中延伸的导电纱线22就连接到输入级70，根据下文中更好地描述的实施例，该输入级70优选地连接到微控制器80。可移除纱线22的电绝缘的一部分以实施连接。合适的微控制器在本领域中是已知的；PCT/EP2016/068187中公开了一种合适的微控制器。
滑动传感器纺织部分11连同输入级70和微控制器80一起形成滑动敏感纺织品500、滑动敏感纺织品600。
换句话说，滑动传感器纺织部分11是一件适于穿戴和感测电容变化的织物。滑动敏感纺织品500、滑动敏感纺织品600是通过包括滑动传感器纺织部分11、输入级70和微控制器80而能够检测电容变化并且存储和/或处理相关的数据的纺织品的。图10示出了用作纺织接触或滑动传感器的图6的织物的接地方案的示例性模型。
特别地，编织纺织织物200放置在人体皮肤300上，例如在腿上，其中非绝缘的导电纱线23的接地网格接触人体皮肤300并因此接触放置在人体皮肤300的远侧位置中的导电的、外部绝缘的纱线22。
层120的导电的、外部绝缘的纱线22的导电芯25彼此电绝缘。
然而，当相对高电容物体诸如人体手指400与导电的、外部绝缘的纱线22的层形成接触时，寄生电容耦接现象可能发生。
同时，非绝缘的导电纱线23的接地网格作为屏障来衰减电容性网格下方的腿部的寄生电容，使得手指接触可被探测到。
图11是用于处理来自电容传感器的信号的输入级70的电路方案。
在该示例中，输入级70包括用于接收来自电容传感器诸如编织纺织品10的信号的输入端子S以及接地端子(GND)。这两个端子连接到电接触器。输入级包括连接到微控制器80的两个另外的端子，即端子SP，端子RP。
SP端子和RP端子被电阻RTAU隔开，该电阻RTAU具有包括在0.1MΩ和40MΩ之间的范围中的值，并且通过电阻RESD将RP端子与纺织传感器隔开，该电阻RESD可具有包括在0.01MΩ和1MΩ之间的范围中的值，该电阻RESD与纺织传感器串联提供静电放电保护。
转至电路的电容器，为了稳定，从传感器引脚SP到地面GND的小电容器CS1(100pF至.01μF)改善稳定性和可重复性。
与人体电容并联的另一个小电容器CS2(20pF至400pF)是所期望的，因为其进一步稳定读数。
在操作中，微控制器80向SP(发送引脚)端子发送基准信号，例如布尔(Boolean)信号以改变逻辑状态。RP(接收引脚)端子用时间延迟复制逻辑状态的这个变化，该时间延迟是接收引脚RP的时间常数的函数，该接收引脚RP的时间常数转而主要随着传感器的电容值而变化。
更详细地说，微控制器80由软件控制，该软件将发送引脚SP切换到新的状态，并接着等待接收引脚RP改变至与发送引脚SP相同的状态。软件变量在循环内递增以计时接收引脚的状态变化。然后软件报告此类变量的值，其可以是任意单位。
当发送引脚SP改变状态时，其将最终改变接收引脚RP的状态。发送引脚SP的状态的改变和接收引脚RP的状态的改变之间的延迟通过由R*C定义的RC时间常数确定，其中R主要是电阻RTAU的值，并且C主要是接收引脚RP处的电容。
如果人体手指400(或任何其他电容提供物体)连接到纺织传感器，则改变接收引脚RP处的电容的值C，因为人体手指400(或任何其他电容提供物体)的寄生电容C手指被添加到值C，从而导致由传感器感测的总电容的新值C’＝C+C手指。
该事实转而将系统的RC时间常数改变为R*C’，并且因此由于人体手指400(或任何其他电容提供物体)的存在(即由于人体手指400与纺织传感器的相互作用)，通过传感器测得发送引脚SP的状态的改变和接收引脚RP的状态的改变之间不同的延迟。
图12是根据本发明的实施例的纺织单向滑动传感器500的电路方案。
图12的传感器500包括纺织织物诸如先前参考图1-2所述的纺织织物10，该纺织织物10具有第一组导电的、外部绝缘的纱线22和形成电气接地网格的第二组非绝缘的导电纱线。
第一组纱线和第二组纱线形成单个纺织层并且通过多根绝缘的纱线编织在一起。
由于下文将变得显而易见的理由，因此第一组的导电的、外部绝缘的纱线22沿Y轴(并且为方便起见用数字22x表示)布置。
纱线22x中的每根纱线连接到如参考图11所述的相应的输入级70。
输入级70中的每个转而连接到具有相应的接收引脚iRPi的微控制器80，其中i的范围为1至N。
因此，如果人体手指400(或任何其他电容提供物体)沿图12中的X方向经过，则与人体手指400相互作用的纱线22x的接收引脚RPi中的每个感测到不同的电容，如由包括纱线22x和各自的输入级70的系统中的每个的RCi时间常数的变化所测量的。
以这种方式，可提供沿轴X的单向纺织滑动传感器。
图13是根据本发明的另一个实施例的纺织双向滑动传感器600的电路方案。
图13的传感器600包括纺织织物诸如如先前所述的图3-5的纺织织物100或图6-8的纺织织物200。
例如，纺织织物200具有第一组导电的、外部绝缘的纱线22和形成电气接地网格的第二组非绝缘的纱线。
第一组纱线和第二组纱线形成单个纺织层，并且通过多根绝缘的纱线编织在一起。
由于下文中将变得显而易见的理由，因此第一组的导电的、外部绝缘的纱线22沿两个互相垂直的方向(即Y轴(并且为方便起见用22x表示)和X轴(并且为方便起见用22y表示))布置。
纱线22y中的每根连接到如参考图11所述的相应的输入级70。用于纱线22y的输入级70中的每个转而连接到具有各自的接收引脚iRPi的微控制器，其中i的范围为1至M。
此外，纱线22x中的每根连接到如参考图11所述的相应的输入级70。用于纱线22y的输入级70中的每根转而连接到具有各自的接收引脚iRPM+i的微控制器，其中i的范围为M+1至N。
在操作中，如果人体手指400(或任何其他电容提供物体)沿图13中的X方向经过，则如由包括纱线22x和各自的输入级70的系统中的每个的RCi时间常数的变化所测量的，与人体手指400相互作用的纱线22x的接收引脚RPi中的每个感测到不同的电容。
如果人体手指400(或任何其他电容提供物体)沿图13中的Y方向经过，则如由包括纱线22y和单独的输入级70的系统中的每个的RCM+i时间常数的变化所测量的，与人体手指400相互作用的纱线22y的接收引脚RPM+i中的每个感测到不同的电容。
以这种方式，可提供沿轴X和轴Y的双向纺织滑动传感器。
当然，传感器600的微控制器80能够结合来自方向轴X和方向轴Y二者的信息以检测相对于那些轴的沿对角线方向的移动。
已参考编织纺织织物描述了发明的各个实施例。
然而，相同的发明概念能够应用到适用于实现接地屏蔽寄生电容基接触传感器织物的相同设想的针织纺织品或非机织纺织品。
例如，根据本发明的纺织织物能够包括适用于实现接地层的非机织纺织品和适用于实现电容性网格接触传感器的机织纺织品或针织纺织品。
虽然在上面概述和详细描述中已经呈现了至少一个示例性实施例，但是应当明白存在大量的变型。还应当明白的是，示例性实施例或多个示例性实施例仅是示例，并且不旨在以任何方式限制范围、适用性或配置。相反，上面的概述和详细描述将为本领域技术人员提供用于实施至少一个示例性实施例的便捷的路线图，应当理解，在不脱离所附权利要求及其法律等同物中阐述的范围的情况下，可对示例性实施例中所述元件的功能和布置做出各种改变。

Claims (22)

1.一种纺织织物，所述纺织织物包括：
-第一组导电的、外部绝缘的纱线(22)，所述第一组纱线由绝缘的纺织纱线(24)隔开；
-第二组非绝缘的导电纱线(23)；
-多根纺织纱线，所述多根纺织纱线交织所述第一组纱线(22)和所述第二组纱线(23)，其中所述交织的纺织纱线的一部分是非绝缘的导电纱线(23)，以便与所述第二组纱线的所述非绝缘的导电纱线(23)形成电气接地网格，并且所述交织的纺织纱线的一部分是绝缘的纺织纱线(24)。
2.根据权利要求1所述的纺织织物，其特征在于，所述第一组导电的、外部绝缘的纱线(22)、所述绝缘的纺织纱线(24)和所述第二组非绝缘的导电纱线(23)形成单个纺织层(20)。
3.根据权利要求1所述的纺织织物，其特征在于：
-所述第一组纱线(22)形成第一纺织层(120)，
-所述第二组纱线(23)形成叠加到所述第一纺织层(120)的第二纺织层(130)，其中通过所述交织的纺织纱线将所述第一纺织层(120)和所述第二纺织层(130)编织在一起，并且其中所述交织的纺织纱线的一部分是非绝缘的导电纱线(23)，以便与所述第二纺织层(130)的所述第二组纱线的所述非绝缘的导电纱线(23)形成电气接地网格，并且所述交织的纺织纱线的一部分是绝缘的纺织纱线(24)。
4.根据权利要求3所述的纺织织物，其特征在于，所述交织的纺织纱线的一部分是导电的、外部绝缘的纱线(22)，其与所述第二纺织层(130)的所述第二组纱线交织以形成电容传感器层。
5.根据权利要求4所述的纺织织物，其特征在于，所述纺织织物还包括：
-第三组结构绝缘的纱线(55)，所述第三组纱线形成插入所述第一纺织层(120)和所述第二纺织层(130)之间的第三中间纺织层(140)；
-多根结构绝缘的纱线(65)，所述多根结构绝缘的纱线交织所述第一纺织层和所述第二纺织层及第三组结构纱线(55)的所述第三中间纺织层(140)。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的纺织织物，其特征在于，所述绝缘的纱线(24、65、55)由选自棉、聚酯、尼龙和它们的功能性衍生物的纺织材料制成。
7.根据权利要求1至5中的任一项所述的纺织织物，其特征在于，所述第一组纱线的所述导电的、外部绝缘的纱线(22)包芯有导电芯(25)和绝缘的外表面(27)。
8.根据权利要求7所述的纺织织物，其特征在于，所述第一组纱线的所述导电的、外部绝缘的纱线(22)的所述导电芯(25)由选自钢、铜、银或导电聚合物的材料制成。
9.根据权利要求7所述的纺织织物，其特征在于，所述第一组纱线的所述导电的、外部绝缘的纱线(22)的所述绝缘的外表面(27)由选自棉、聚酯、聚氨酯或丙烯的材料制成。
10.根据权利要求1至5中的任一项所述的纺织织物，其特征在于，所述非绝缘的导电纱线(23)由钢或钢-棉共混物制成。
11.根据权利要求1至5中的任一项所述的纺织织物，其特征在于，所述非绝缘的导电纱线(23)由缠绕棉周围的钢制成。
12.根据权利要求1至5中的任一项所述的纺织织物，其特征在于，所述纺织织物是机织纺织品或针织纺织品。
13.一种滑动敏感纺织品(500)，所述纺织品包括：
-纺织织物，所述纺织织物具有权利要求1或2的结构，其中所述第一组的所述纱线(22)以大体平行的方式沿第一方向(Y)布置并且连接到输入级(70)，所述输入级(70)被配置为测量由于与将其电容寄生地耦接到所述第一组的所述纱线(22)的所述电容的外部物体的相互作用而引起的所述第一组的所述纱线(22)中的每根纱线的电容的变化。
14.一种滑动敏感纺织品(600)，所述纺织品包括：
-纺织织物，所述纺织织物具有权利要求4或5的结构，其中所述第一组的所述纱线(22)以大体平行的方式沿第一方向(Y)和第二方向(X)布置并且连接到输入级(70)，所述输入级(70)被配置为测量由于与外部物体的相互作用而引起的所述第一组的所述纱线(22)中的每根纱线的电容的变化。
15.根据权利要求13或14所述的滑动敏感纺织品(500、600)，其特征在于，对于所述第一组的所述纱线(22)中的每根纱线，所述滑动敏感纺织品(500)包括连接到微控制器(80)的电路，其中所述电路包括连接到所述微控制器(80)的发送引脚(SP)和接收引脚(RP)，并且所述微控制器被配置为切换所述发送引脚(SP)的状态和计算直到所述接收引脚(RP)改变到所述发送引脚(SP)的相同状态为止发生的时间延迟。
16.一种制品，所述制品包括根据权利要求1至15中的任一项的纺织织物。
17.根据权利要求16所述的制品，其特征在于，所述制品是服装。
18.一种用于制造根据权利要求1至12中的任一项的纺织织物的方法，所述方法包括以下步骤：
a)制造编织纺织织物，所述织物包括沿所述织物的至少一个第一区域(31)延伸的至少一组导电的、外部绝缘的纱线(22)，所述第一区域具有第一编织结构，其中所述导电的、外部绝缘的纱线(22)沿至少一个第二区域(32)延伸，所述第二区域具有不同于所述第一编织结构的第二编织结构；
b)沿至少一条切割线(30)切割步骤a)的所述织物，以便获得多个滑动传感器纺织部分(11)，所述切割线在所述第二区域(32)中延伸。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：
c)将在步骤b)中获得的所述滑动传感器纺织部分(11)的所述第二区域中延伸的所述导电的、外部绝缘的纱线(22)连接到输入级(70)和/或微控制器(80)，以便获得根据权利要求13至15中任一项所述的滑动敏感纺织品(500、600)。
20.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，将所述滑动传感器纺织部分(11)添加到制品。
21.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，将所述滑动敏感纺织品(500、600)添加到制品。
22.根据权利要求20或21所述的方法，其特征在于，所述制品是服装。
CN201680059316.5A 2015-11-09 2016-11-08 实现电容性网格的纺织织物 Active CN108291334B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP15193723 2015-11-09
EP15193723.2 2015-11-09
PCT/EP2016/076942 WO2017080984A1 (en) 2015-11-09 2016-11-08 A textile fabric implementing a capacitive grid

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108291334A CN108291334A (zh) 2018-07-17
CN108291334B true CN108291334B (zh) 2021-01-26

Family

ID=54541999

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680059316.5A Active CN108291334B (zh) 2015-11-09 2016-11-08 实现电容性网格的纺织织物

Country Status (10)

Country Link
US (2) US11566351B2 (zh)
EP (1) EP3374551B1 (zh)
JP (1) JP7033063B2 (zh)
CN (1) CN108291334B (zh)
DK (1) DK3374551T3 (zh)
ES (1) ES2765243T3 (zh)
HK (1) HK1258701B (zh)
PL (1) PL3374551T3 (zh)
PT (1) PT3374551T (zh)
WO (1) WO2017080984A1 (zh)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016106074A1 (de) * 2016-04-04 2017-10-05 Pilz Gmbh & Co. Kg Gewebe mit mehreren Gewebelagen
DE102016106071A1 (de) * 2016-04-04 2017-10-05 Pilz Gmbh & Co. Kg Gewebe mit mehreren Gewebelagen und Verfahren zu dessen Herstellung
EP3492933A1 (en) 2017-11-29 2019-06-05 Nokia Technologies Oy An apparatus for sensing comprising a flexible substrate
GB201802651D0 (en) * 2018-02-19 2018-04-04 Intelligent Textiles Ltd Conductive textile assembly with ground plane structure
WO2020064720A1 (en) * 2018-09-25 2020-04-02 Sanko Tekstil Isletmeleri San. Ve Tic. A.S. Capacitive touch sensor
CN111044083B (zh) * 2018-10-12 2023-08-29 美宸科技股份有限公司 可穿戴式传感器及其形成方法、传感器模组
CN109234887A (zh) * 2018-12-03 2019-01-18 张坤 一种输出信号强度高的传感织物及其批量织造方法
US11199931B2 (en) * 2019-03-22 2021-12-14 Sanko Tekstil Isletmeleri San. Ve Tic. A.S. Capacitive touch sensor
CN114600060B (zh) 2019-10-28 2024-04-16 谷歌有限责任公司 具有输入表面区分的用于交互式对象的触摸传感器
IT201900021993A1 (it) * 2019-11-22 2021-05-22 Martur Italy Srl Fodera intelligente per sedile per veicoli e sedile per veicoli comprendente tale fodera intelligente
WO2022260594A2 (en) * 2021-06-07 2022-12-15 National University Of Singapore Wearable sensor, method of sensing using a wearable sensor and method for forming a wearable sensor
CN114959988B (zh) * 2022-04-18 2023-06-02 江南大学 一种检测多方向受力的电容阵列传感织物及其制备方法
CN115341321A (zh) * 2022-06-14 2022-11-15 山东魏桥纺织科技研发中心有限公司 纺织基柔性压力加热传感面料及制备工艺和应用、压力加热传感器及智能加热枕头

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA004494B1 (ru) * 2000-04-03 2004-04-29 Брунел Университи Проводниковая восприимчивая к давлению ткань
JP2006234716A (ja) 2005-02-28 2006-09-07 Aichi Prefecture シート状センサ装置
EP1891254A2 (en) * 2005-05-31 2008-02-27 Koninklijke Philips Electronics N.V. A fully textile electrode lay-out allowing passive and active matrix addressing
EP2074872A2 (en) 2006-10-10 2009-07-01 Koninklijke Philips Electronics N.V. Textile for connection of electronic devices
GB2443208A (en) 2006-10-27 2008-04-30 Studio 1 Ventures Ltd Textile pressure sensor
JP5467322B2 (ja) 2006-12-11 2014-04-09 国立大学法人名古屋大学 感圧シート
US8823395B2 (en) 2008-09-19 2014-09-02 Koninklijke Philips N.V. Electronic textile and method for determining a functional area of an electronic textile
US20110073353A1 (en) * 2009-09-29 2011-03-31 Tex-Ray Industrial Co., Ltd. Conductive fabric and method for forming the same
JP5493070B2 (ja) 2009-10-15 2014-05-14 株式会社槌屋 導電性織物
CN107447326A (zh) * 2009-12-14 2017-12-08 艾利丹尼森公司 标签和从回收材料制造标签的方法
US9108387B2 (en) * 2011-06-30 2015-08-18 The Boeing Company Electrically conductive structure
WO2014041032A1 (en) * 2012-09-11 2014-03-20 L.I.F.E. Corporation S.A. Wearable communication platform
WO2014208294A1 (ja) 2013-06-25 2014-12-31 住友理工株式会社 静電容量型センサ
DE102013113816A1 (de) * 2013-12-11 2015-06-11 Leibniz-Institut Für Photonische Technologien Elektronische Anordnung mit einem durch Längselemente und Querelemente gebildeten textilen Trägersubstrat und Verfahren zu dessen Herstellung
US20170029985A1 (en) 2014-04-16 2017-02-02 Teijin Limited Transducer including fibers and outputting and inputting an electric signal
DE102014211239A1 (de) * 2014-06-12 2015-12-17 Benecke-Kaliko Ag Folie mit integrierter Sensorik
US20160284436A1 (en) * 2015-03-26 2016-09-29 Google Inc. Conductive Thread for Interactive Textiles
CN105887287B (zh) * 2016-04-19 2017-12-12 东华大学 具有无线信号传输功能的压缩传感织物的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
PT3374551T (pt) 2020-01-24
CN108291334A (zh) 2018-07-17
ES2765243T3 (es) 2020-06-08
US20180327939A1 (en) 2018-11-15
US20230127108A1 (en) 2023-04-27
US11566351B2 (en) 2023-01-31
DK3374551T3 (en) 2020-01-27
WO2017080984A1 (en) 2017-05-18
EP3374551A1 (en) 2018-09-19
JP7033063B2 (ja) 2022-03-09
JP2018534445A (ja) 2018-11-22
HK1258701B (zh) 2020-07-17
PL3374551T3 (pl) 2020-04-30
EP3374551B1 (en) 2019-10-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108291334B (zh) 实现电容性网格的纺织织物
US6452479B1 (en) Detector contructed from fabric
CA2599137C (en) Electrical components and circuits constructed as textiles
US8925393B2 (en) Device intended for measuring pressure from a flexible, foldable, and/or extendable object made of a textile material and comprising a measurement device
US9448127B2 (en) Device for measuring pressure from a flexible, pliable, and/or extensible object made from a textile material comprising a measurement device
US20060258247A1 (en) Pressure sensing fabric
KR20170003101A (ko) 압력 감지 센서 및 이를 포함하는 압력 감지 장치
JP7186179B2 (ja) 成型編地および成型編地の使用
CN108731856A (zh) 柔性触觉传感器
KR20160118110A (ko) 복합센서
CN113286990A (zh) 用于结合在基础织物层中的绝缘温度传感器的系统
JP2020009418A (ja) 静電容量式タッチセンシング用の位置検出用複合糸
CN110941371B (zh) 电容式触摸传感器、包括其的制品及检测触摸事件的方法
KR20180083220A (ko) 압력 측정이 가능한 직물 및 이를 이용한 압력 측정 장치
US11199931B2 (en) Capacitive touch sensor
EP2743387A1 (en) Fabric product and sensing fabric made thereof
WO2020109353A1 (en) Large area touch fabric
WO2021106227A1 (ja) 接圧センサ、それを備えたニット製品、および接圧センサの製造方法
CN111251668A (zh) 智能针织物及控制系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant