织物键盘开关的机织实现方法及相关性能研究

摘要

键盘是计算机最重要的外部输入设备之一，是计算机硬件的重要组成部分，是人们使用计算机的主要工具。它由一组排列成矩阵方式的按键开关组成，通过键盘用户可以输入文本、数字甚至简单的命令。本课题主要针对传统刚性触点式键盘开关的结构特点，设计和制备了双层织物键盘开关、三层织物键盘开关和三维机织物键盘开关，以探讨解决刚性键盘存在的击键响声大，手感较差，击键时用力较大，容易使手指疲劳，键盘磨损较快，体积大、笨重、携带不方便、沾污后不易清洁等缺点。
　　 本课题采用机织方法将导电纱线和普通绝缘纱线织入设计结构中的特定位置，形成键盘开关的经纬向电路层。使按键位置处的上下电路层在未按压状态时不接触，电路断开；按压对应按键位置时上下电路层接触，电路导通。采用复合方法和三维机织物的方法制备织物键盘开关。其中双层织物键盘开关和三层织物键盘开关的导电织物层采用不同的组织进行织造，三层织物键盘开关的中间绝缘层织造3种厚度，布有5种尺寸孔洞，将各织物层采用缝合方法形成复合织物键盘开关。三维机织物键盘开关是利用三维机织物的结构特点，设计了5种织物结构，将导电纱线和绝缘纱线织入织物中，使织物键盘开关整体一次织造成型。其中，三维机织物键盘开关的织造工艺，是通过对传统织机进行一系列的改造而实现的。
　　 在织物键盘开关的测试过程中，结合键盘的实际使用情况，对织物键盘开关的导通压力、压缩弹性和导通率进行了测试。探讨了织物键盘开关的导通压力、压缩弹性、导通率与导电层织物层的组织、中间绝缘层厚度和开口尺寸、三维机织物结构的关系。
　　 研究结果表明，用机织方法制备织物键盘开关达到传统触点式键盘开关的性能要求是可行的。织物键盘开关的成功研制为开发可穿戴计算机的输入设备提供了新途径，也可为智能纺织品融入到未来社会的医疗、保健、通讯、航天、军事、运动、娱乐等各个领域中提供参考和依据。

目录

文摘

英文文摘

声明

学位论文的主要创新点

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 织物键盘及织物开关的研究现状

1.2.1 织物键盘研究现状

1.2.2 织物开关研究现状

1.3 本课题研究的内容和意义

1.3.1 课题的内容

1.3.2 研究的意义

第二章 复合方法制备织物键盘开关

2.1 传统触点式键盘开关的结构特点

2.1.1 机械簧片式

2.1.2 干簧管式

2.1.3 薄膜式

2.2 设计思路

2.3 材料选择

2.3.1 导电纤维

2.3.2 普通纤维

2.4 双层织物键盘开关的设计与织造

2.4.1 平纹组织导电织物层的设计与织造

2.4.2 斜纹组织导电织物层的设计与织造

2.4.3 二重组织导电织物层的设计与织造

2.4.4 凸条组织导电织物层的设计与织造

2.5 三层织物键盘开关的设计与织造

2.5.1 绝缘层的设计思路

2.5.2 预留孔绝缘层的织造

2.5.3 导电织物层的设计与织造

2.6 织造中注意的问题

2.7 织物键盘开关复合成型

2.8 小结

第三章 三维机织物方法制备织物键盘开关

3.1. 三维机织物结构特点与织造方法

3.1.1 三维机织物的结构特点

3.1.2 三维机织物的织造方法

3.2 设计思路

3.3 三维机织物键盘开关结构设计

3.3.1 纵向截面的结构图绘制

3.3.2 三维机织物中金属丝的分布

3.3.3 三维机织物上机图的绘制

3.3.4 总经根数及筘号的确定

3.4 三维机织物键盘开关的织造

3.4.1 开口、引纬和打纬机构的调整

3.4.2 卷曲与送经机构的改进

3.5 织物键盘开关的外观效果

3.5.1 侧视外观效果

3.5.2 俯视外观效果

3.6 小结

第四章 织物键盘开关的测试与分析

4.1 导通压力与压缩弹性的测试

4.1.1 测试装置原理

4.1.2 测试方法

4.1.3 导通压力测试结果与分析

4.1.4 压缩弹性测试结果与分析

4.2 导通率的测试

4.2.1 导通率的定义

4.2.2 测试装置的工作原理

4.2.3 测试方法

4.2.4 复合织物键盘开关的测试结果与分析

4.2.5 三维机织物键盘开关的测试结果与分析

4.3 小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 存在的问题

5.3 应用前景

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

致谢