WO2012155622A1 - 一种阵列式阀门 - Google Patents

Description

一种阵列式阀门 技术领域 本发明涉及一种阵列式阀门， 特别的涉及基于电流变液的阵列式阀门。 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 液为固态时， 处于关断状态， 不传递力。

由于每个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（盲文字符的行点位数和列点位数的乘积）。 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。

与盲用电子书的开发瓶颈相似， 为了在有限的尺寸下， 对若干点进行独立控制， 需要为每一个点配置对应的电流变液阀以及相应的开关管， 都会涉及到制造成本、散 热等问题。 发明内容 本发明的主要目的在于提供一种阵列式阀门，该阵列式阀门在极大降低开关管的 数量的基础上， 实现每个阀门的独立控制， 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： 本发明提供了一种阵列式阀门， 包括若干阀门组和控制模块； 其中： 每个所述阀门组用于控制相应的控制点； 每个所述阀门组包括 N个以上串联的 电流变液单体阀门； 其中， N不小于 2;

所述控制模块， 包括若干控制线以及用于控制每一条控制线的开关管， 所述每个 阀门组分别被 N条控制线穿过， 所述每个阀门组中的每个电流变液单体阀门对应其 中一条控制线；所述控制模块用于通过所述开关管经由所述控制线控制对应的阀门组 的通断。

根据本发明的一个实施形式， 在上述的方案中， 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， 在上述的方案中， 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， 在上述的方案中， 当所述阀门组中的相邻的电流变 液单体阀门之间的相邻的电极板极性相反时，所述相邻的电流变液单体阀门之间还设 置绝缘层。

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

根据本发明的一个实施形式， 在上述的方案中， 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， 在上述的方案中， 所述阀门组中电流变液单体阀门 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， 在上述的方案中， 所述 N为 2。

采用本发明的技术方案，将现有技术中每个电流变液单体阀门需要采用一个开关 管的控制方式，通过电流变液单体阀门串联的方式，转换为每一条控制线需要一个开 关管的控制方式， 该阵列式阀门在极大降低开关管的数量的基础上， 实现每个阀门的 独立控制， 一方面降低了系统成本， 另一方面大大降低开关管的热量， 一举解决了散 热的问题。 附图说明 图 1示出本发明一种实施例中电流变液单体阀门的结构剖面示意图；

图 2示出本发明一种实施例中阀门组的结构剖面示意图；

图 3a示出本发明一种实施例中阀门组和控制线的连接方式的拓扑示意图的主视 图； 以及

图 3b示出本发明一种实施例中阀门组和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。

一种阵列式阀门， 包括若干阀门组和控制模块； 其中：

每个所述阀门组用于控制相应的控制点； 每个所述阀门组包括 N个以上串联的 电流变液单体阀门。控制点可以包括但不限于盲用电子书上的点位或者其他可以通过 阀门组通断控制状态的物体， 其中 N不小于 2。

所述控制模块， 包括若干控制线以及用于控制每一条控制线的开关管， 所述每个 阀门组分别被 N条控制线穿过， 所述每个阀门组中的每个电流变液单体阀门对应其 中一条控制线；所述控制模块用于通过所述开关管经由所述控制线控制对应的阀门组 的通断。 所述开关管优选为功率开关管。

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 1， 所述电流变液单体阀门包括上下两层电极板 11、

12和两层电极板之间的绝缘层 13， 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 14。 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 了提高阵列式阀门加工的一致性， 阀门组可以采用复制的方式加工得到多个。

在上述方案中， 所述阀门组中 N个电流变液单体阀门串联是指 N个电流变液单 体阀门的电流变液通道相连通。 实现 N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 N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 N 个电流变液单体阀门上下排列在一起， 并将 N个电流变液单体阀门的电流变液通道 直接连通。 采用将 N个电流变液单体阀门上下排列在一起的方式时， 如果相邻的电 流变液单体阀门之间的相邻的电极板的极性相异，则在相邻的电流变液单体阀门之间 的相邻的电极板之间还设置绝缘层。如果相邻的电流变液单体阀门之间的相邻的电极 板的极性相同，则在相邻的电流变液单体阀门之间的相邻的电极板之间无需设置绝缘 层， 进一步的， 还可以将相邻的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 2， 以阀门组包括三个串联的电流变液单体阀门为例， 相邻 的电流变液单体阀门共用同一电极板， 其中第一电流变液单体阀门 21和第二电流变 液单体阀门 22共用电极板 23， 第二电流变液单体阀门 22和第三电流变液单体阀门 24共用电极板 25， 且第一电流变液单体阀门的电流变液通道 211、 第二电流变液单 体阀门的电流变液通道 221和第三电流变液单体阀门的电流变液通道 241直接连通。

采用本发明的技术方案，将现有技术中每个电流变液单体阀门需要采用一个开关 管的控制方式，通过电流变液单体阀门串联的方式，转换为每一条控制线需要一个开 关管的控制方式， 可以极大的降低开关管的数量， 同时实现每个阀门的独立控制。例 如， 以每个阀门组由两个电流变液单体阀门串联而成，对应于阵列式阀门的控制点为 78行 *56列， 总共需要 78*56=4368个控制阀门， 却仅需要 78+56=134个开关管。 一 方面可以降低系统成本， 另一方面通过降低开关管的热量， 一举解决了散热的问题。

下面以一个具体实施方式说明本发明阵列式阀门的工作原理：

参见图 3a、 3b, 以阀门组包括四个串联的电流变液单体阀门为例。 每个阀门组 的电流变液单体阀门 301、 302、 303、 304的通断由四条控制线 311、 312、 313、 314 来控制。 具体的， 控制模块控制每一条控制线对应的开关管， 开关管控制对应的控制 线施加开通电压后， 该控制线连接的所有电流变液单体阀门都开通， 反之则关断。 当 且仅当一个阀门组对应的所有控制线都施加开通电压时， 该阀门组才开通。 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

权 利 要 求

1. 一种阵列式阀门， 其特征在于， 包括若干阀门组和控制模块； 其中： 每个所述阀门组用于控制相应的控制点； 每个所述阀门组包括 N个以上串 联的电流变液单体阀门； 其中， N不小于 2;

所述控制模块， 包括若干控制线以及用于控制每一条控制线的开关管， 所述 每个阀门组分别被 N条控制线穿过， 所述每个阀门组中的每个电流变液单体阀 门对应其中一条控制线；所述控制模块用于通过所述开关管经由所述控制线控制 对应的阀门组的通断。

2. 根据权利要求 1 所述的阵列式阀门， 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所述的阵列式阀门， 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 所述的阵列式阀门， 其特征在于， 当所述阀门组中的相 邻的电流变液单体阀门之间的相邻的电极板极性相反时，所述相邻的电流变液单 体阀门之间还设置绝缘层。

5. 根据权利要求 3 所述的阵列式阀门， 其特征在于， 当所述阀门组中的相 邻的电流变液单体阀门之间的相邻的电极板极性相同时，所述相邻的电流变液单 体阀门之间相邻的电极板一体成型。

6. 根据权利要求 2所述的阵列式阀门， 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。

7. 根据权利要求 2所述的阵列式阀门， 其特征在于， 所述阀门组中电流变 液单体阀门串联是指其中的电流变液通道相连通。

8. 根据权利要求 1所述的阵列式阀门， 其特征在于， 所述 N为 2。