织物键盘开关X型结构的研究_图文

1、织物键盘开关X 型结构的研究郭 倩,张美玲,刘双宝,王 瑞(天津工业大学,天津300160摘 要:键盘是计算机重要的组成部分,织物键盘具有柔软特性,可克服传统键盘不可折叠、弯曲、洗涤等缺点。依据硬质键盘开关行列矩阵电路的原理,X 型结构三维异型截面织物的设计以实现开关织物化,达到柔性效果。其由上导电层、绝缘层、下导电层构成,通过上下两层界面中分别织入经纬向金属丝,形成代替上下传导层的功能,经上机织造形成织物及分析测试,能够实现键盘开关功能。关键词:织物键盘;三维织物;X 型结构 中图分类号:T S105.1+1 文献标识码:A 文章编号:1009 3028(201001 0025 04 柔性织

2、物键盘是纺织品与电子学科交叉的产物,属于电子纺织品发展的方向之一,它有机地把纺织材料与电子材料完美地结合在一起,既不失电子材料应有的功能,又保持着纺织材料的特色。本课题研究X 型三维异型截面织物的设计,实现开关织物化,以达到柔性效果。而且具备以下优势:生产成本相对低下,更易广泛应用;原理结构简单更易生产及维修。1 三维异型截面织物设计原理本文所设计的三维异型截面织物键盘开关,研发原理是依据硬质键盘行列矩阵排列的电路原理,如图1,将导电金属丝与普通纱线一起织成织物,分别形成上导电层与下导电层,中间层为普通纱线形成的绝缘层,经织造形成连续交替的支撑单元和孔洞单元结构,其孔洞单元与键盘按键位置一一对

3、应。在孔洞单元的上层织物植入里面浮长线较长的经向导线,构成开关的列电路;在孔洞单元的下层织物对应地植入里面浮长线较长的纬向导线,构成开关的行电路。对于孔洞单元的织物结构,当按键层上的任一按键受压时,该按键对应孔洞单元的上层经向导线与下层纬向导线能够有效接触,导通键盘开关电路;对于支撑单元的织物结构,当按键层上的任一按键释压时,与该按键对应孔洞单元相邻的支撑单元能够使对应孔洞收稿日期:2009 12 18基金项目:天津工业大学大学生创新性实验计划资助项目(08003作者简介:郭 倩(1988 ,女,河北唐山人,学士。单元恢复原状,断开键盘开关电路。图1 织物键盘结构图2 X 型织物的设计与织造2

4、.1 X 型织物设计X 型织物正是在三维异型截面织物原理的基础上进行设计。为了直观地表现所设计的X 型织物的各系统经纬纱的交织情况,其截面示意图如下:在截面示意图中,可以清楚地看到,织物主要结构呈 X !型结构,根据其截面直观形状,称之为X 型三维织物。其中 47!代表47根纬纱, 18!代表各层经纱。其中X 型组织结构主要起支撑作用,为上下层传导作用的部分支撑起一定的空间。为了使支撑部分的组织结构紧密,特设计X 型的支撑部分的组织为平纹组织,直到三个X 型支撑结构完成后,各系统经纱分成上下两层,其中1、2、3、4系统经纱为上层经纱,5、6、7、8系统经纱是下层经纱,织物经密是原来各层的2倍。

5、为了使其传导层作用的上层经纱金属丝和下层的纬纱金属丝在按压状态下能够良好地接触,上下层均采用3/1的斜纹组织。3/1组织较2/1或者1/1组织更有利于金属丝显露在表面,其原理为:由于组织为3/1,经纱的经纬向浮长均为3,因此上层织物的经纱金属丝在该层织物正反面浮长均为3,由于下层织入的纬纱金属丝需要与上层的经向金属丝进行交叉接触,所以织入该层的纬纱金属丝能够最大地与下层金属丝接触,以达到良好的效果。 图2 X 型织物截面示意图表1 织造工艺参数棉(tex筘号综片数每筘齿穿入数幅宽(cm总经根数(根402106888.2704根据设计需要,纬纱金属丝在30、33、34、37、41、42、45或者

6、其它循环的序号时织入,具体情况根据变化的方案而定。在设计中,有几种变化的方案,X 型支撑部分的组织不变的前提下,增加上下层的循环,即第纬到第第29纬的组织不变,第30纬到第45纬的组织作一定的循环,循环情况可根据具体方案而定。本次织造不作循环,在第30、33、34、37、3841、42、采用二维织机CSW 03型电脑织样机织造三维织物,利用多层经纱的各层经纱开口运动规律不同,进行X 型织物的试织,织造过程中应注意以下要点:合理分层,在X 型织物中,直接根据组织需要和织造条件对经纱进行分层。X 型织物基于四层织物的织造原理进行设计,将经纱分为4层,1、2层系统经纱为一层,3、4层系统经纱为一层,

7、5、6层系统经纱为一层,7、8层系统经纱为一层。经过分层,直接可以织造。合理吊综,为了使织物的组织有比较紧密的效果,将分层的经纱所吊的重锤选用合适的重量,织造出来的上下层织物外观效果都比较平整。中层经纱长度和张力的控制,在织造过程中,X 型织物中间的3、4、5、6系统的经纱织造变化比较大,经纱屈曲变化波动较大,所需要经纱用量也比1、2系统和7、8系统的经纱用量都大。3、4、5、6系统经纱在织造过程中受张力影响也比较大,还需要对其张力进行人为的改变,合理调节经纱张力。经纬纱金属丝的控制,将整理的普通经纱全部上机,根据设计要求找出上层经纱金属丝的具体位置。要保证金属丝的顺利织造,确保不会中断。3

8、X 型织物开关的测试及分析3.1 X 型织物开关成品分析上机织造后的织物正面图如图3所示,织物截面图如图4所示。织物正面外观平整,显示出明显的3路金属丝,其将与下层纬纱金属丝形成行列矩阵排列;织物截面形成清晰的X 型结构,正是通过3个 X !中层的支撑,使得在起传导层作用的上层与下层之间有着良好的空间。在这空间的作用下,上下层没有接触,其中上、下层起计算机键盘的上、下传导层的作用,正是在这一定空间效果的作用下,上下传导层才能在没有接触工作的情况下起绝缘作用。X 型织物开关成品经密:上下层平纹部分织物经密=172根%8cm =215根/10cm,上下层3/1斜纹部分织物经密=215根/10cm

9、2=430根/10cm(各层的结构与纬纱交织的经纱系统数为:上下层平纹结构系统经纱数为2,上层斜纹结构与下层斜纹结构部分系统经纱数为4。成品纬密:上下层平纹部分织物纬密=18根%1 8cm =100根/10cm;上下层3/1斜纹部分织物纬密=9根%0 9cm=100根/10cm 。根据织物正反面的表面效果以及各织物成品的截面效果分析,X 型织物成品的外观效果以及织物结构符合各类设计方案的要求。3.2 X 型织物开关成品测试经过对X 型织物成品开关外观效果及织物结构的分析符合设计要求后,对其织物成品开关进行性能测试,本次测试通过VC890C+数字万用表对其织物中行列矩阵金属丝欧姆档是否显示读数判

10、断导通情况与否,记录数据如表2。表2 X 型织物导通率测试表序号测试次数通路次数导通率(%1009494注:以上测试均为累加式测试。通过表2发现随着测试次数的增加,通路次数发生变化,导通率增大,反映了在不经过人为疏松织物结构的情况下,随着按压次数的增大,X 型织物开关愈容易导通。从而我们对其导通压力与恢复伸长关系进一步测试,采用LLY 06F 型键盘载荷测试仪测试,测试曲线如图5所示。本次曲线在隔距6mm 、循环次数10次条件下测试所得,从图中分析可知,X 型织物开关具有很好的恢复性能,随着按压次数的增加,压力曲线 与恢复曲线差异性愈来愈小,这也反映了在一定按压次数内随着按压次数的增加,X 型

11、织物开关愈容易导通,从侧面论证了表2的正确性。图5 强力 伸长曲线3.3 结果分析经过对X 型织物开关的成品进行分析测试,X 型结构能够完成上机织造,且导通率与恢复性能均较好,能够实现键盘开关功能,还兼有织物的特点如:手感舒适、无噪音、可水洗、可折叠、便于携带等。4 结束语本课题通过对X 型结构织物开关的设计、织造、分析、测试等实验工作,实现X 型结构织物开关织物化、柔性化的目的,为电子纺织品的研究解决软开关问题,对未来电子纺织品的广泛应用具有一定的积极作用。经改进,异型截面织物开关装置可以与任何现有的以开关形式的开关、键盘、按钮、旋钮或传感器来进行控制或操作的电子装置对接。从而实现异型截面织

12、物开关技术的商业应用,拥有巨大的市场发展空间。参考文献:1 E lek Sen 公司.IDEO 公司供稿,张洁译.ElekT ex 智慧传导织物J .艺术与设计#产品设计,2003,(1:72 73.2 G FIS HER.何志贵,魏丽琼译.电子纺织品的软开关J.国外纺织技术.2001,(3:39 40.3 张美玲,王瑞.柔性织物键盘矩阵孔状效应的设计与开发J .天津工业大学学报,2007,(12:10 12.4 蔡陛霞.织物结构与设计M .北京:中国纺织出版社,2008.5 黄故.棉织原理M .北京:中国纺织出版社,2005.6 杜立娜,王瑞.织物键盘开关的设计与开发J .山东纺织科技,20

13、08,(5:1 5.带边字经二重织物生产实践王树英1,孙世涛2(1.山东科技职业学院,山东潍坊261053;2.高密大昌纺织有限公司,山东潍坊261500摘 要:文章通过对经二重织物添加边字的试织,结合设备及边字丝线特点,在多次试验的基础上,确定了较为合理的工艺参数,并简要介绍了生产注意事项。关键词:经二重;边字;丝线;张力中图分类号:TS115.4 文献标识码:B 文章编号:1009 3028(201001 0028 02织物边字设计一直是精纺毛织物产品设计的重要组成部分,而在棉织物或经二重织物上应用的比较少。良好的边字设计不仅可以美化装饰产品而且能在一定程度上起到提高产品档次的作用。多年来

14、我们研制的T/R(80/204页斜纹经二重系列产品一直出口外销,是我们的拳头产品,为适应新形势和客户的要求,我们决定将产品的某些特征如原料成分、产品名称、生产厂家、产品商标等反映在织物上,从而将此课题提上了议事日程。1 织物边字的设计1.1 织物边字的形式4页斜纹经二重织物属中厚型织物,选用有衬底双面边字设计,即边字浮在经纱的衬底上面。天地头处经纱的组织一根采用经面缎纹组织,另一根采用纬面缎纹组织,经纬面缎纹丝线按1&1收稿日期:2009 12 05作者简介:王树英(1959 ,女,山东潍坊人,高级工程师。间隔排列。这样边字天地头的正反面组织点平衡,不会产生卷边!现象。1.2 织物边字

15、的原料边字丝线的选择原则是:断裂伸长适中、弹性恢复快、强力较高且与地经接近。这样织造时边字纱和地经纱配合相对比较好,否则常常会由于边字丝线与地经伸长相差较大而难以织造。对边字丝线的要求是:颜色鲜艳、亮丽、湿热不褪色、不粘色、耐酸碱,为此我们选用(8 33tex2粘胶丝线。1.3 织物边字组织的选择双面边字的衬底经纱组织与起字经纱的组织采用五枚二飞经面缎纹和五枚三飞纬面缎纹搭配,同时两种组织的配合中当不需要起字经纱浮在织物表面时,应使起字经纱的组织点夹在衬底经纱组织点中间,保证起字经纱不露底。目前大多数织物都是采用卷装,消费者在选购面料时先看到的是织物的反面,为了引起消费者的注意,边字的反面效果

16、也显得很重要,而双面边字正好能达到这一效果,只是颜色及字体与正面相反。Study on Fabric Keyboard S witch X type Yarn StructureG UO Qian,ZH A N G M ei ling,L I U Shuang bao,WAN G Rui(T ianjin Po ly technic U niver sity,T ianjin300160,ChinaAbstract:Keyboard is an important part for computer.Fabric keyboard can overcome many disadvantages

17、 of conventional keyboard such as not foldable,bending and washable etc.According to the ranks of hard key board switch matrix circuit theory,X type yarn structure,three dimensional shaped cross section fabric is de signed to realize the fabric sw itch technology to achieve flexible results.T hey are constituted by the upper con ductive fabric,insolated fabric and bottom conductive fabric.Through test and a