一種柔性加熱織物系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種柔性加熱織物系統(tǒng)。該柔性加熱織物系統(tǒng)包含柔性加熱織物和溫度控制系統(tǒng)。柔性加熱織物是通過在織物中織入金屬絲使其具有加熱功能，所述的加熱織物的特征在于導(dǎo)電金屬絲或金屬鍍層紗線以經(jīng)紗和緯紗的形式分布在織物中，且緯向?qū)щ娂喚€的長度能夠通過循環(huán)次數(shù)來控制，經(jīng)緯向?qū)щ娂喚€的交織點數(shù)可以通過并列經(jīng)紗的根數(shù)控制。所述的溫度控制系統(tǒng)包含智能手機、單片機系統(tǒng)、溫度傳感器微型電子開關(guān)和藍牙通訊模塊，其特征在于數(shù)字溫度傳感器不需要溫度信號調(diào)理模塊而直接由單片機讀取溫度數(shù)據(jù)，微型電子開關(guān)由三極管或可控硅構(gòu)成。該加熱織物系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)電阻的可調(diào)，并且具有柔軟、服用性好、溫度可控和制作簡單等優(yōu)點。
【專利說明】一種柔性加熱織物系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種柔性加熱織物系統(tǒng)，包括一塊或多塊柔性加熱織物和溫度測量及控制模塊。該柔性加熱織物系統(tǒng)包含柔性加熱織物和溫度測量及控制模塊兩個部分。其中柔性加熱織物是通過在織物中織入金屬絲使其具有加熱功能，溫度測量及控制模塊包含智能手機、微型處理器、電源、溫度傳感器、開關(guān)三極管或可控硅和電源管理及切換模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]從1929年開始，柔性加熱織物的理念就已經(jīng)被開發(fā)出來，專利1703005開發(fā)出了一種可變形的電熱板，通過將柔性電阻絲以螺旋形或者線圈的形式織入織物，以將熱量均勻的散發(fā)在電熱板的表面，但是這個電熱板必須有兩層具有不同導(dǎo)熱性能的可變形織物將其封閉起來，才能達到較好的加熱目的。專利4538054開發(fā)出了一種有相反布邊的電熱織物，這種加熱織物通過導(dǎo)電纖維的電阻、功率以及熱的歐姆定律等數(shù)學(xué)關(guān)系，再加上對織物尺寸大小等的設(shè)計能夠控制溫升和大小，并且能夠大批量生產(chǎn)，但不足之處就是電阻分布的不均勻，如果想要制成具有不同加熱能力的加熱元件，只能通過增加或者減少他們在長度方向上的尺寸。當(dāng)增加他們的尺寸以獲得更大的加熱能力時，制作太過麻煩且不一定能安裝在相關(guān)設(shè)備上。當(dāng)減少他們的尺寸以降低加熱能力時，又會導(dǎo)致太小而不足以提供相等的熱量給所要加熱的織物表面。在發(fā)明人范圍內(nèi)，未見有織物大小確定通過控制織物內(nèi)部金屬絲分布而設(shè)計出電阻大小可調(diào)及接觸點穩(wěn)定的發(fā)明。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問題是開發(fā)設(shè)計一種柔性加熱織物系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有柔軟且能夠自動控制溫度，加熱織物內(nèi)部的金屬絲或金屬鍍層紗線在織物內(nèi)部分布均勻且加熱織物的電阻可調(diào)。
[0004]本發(fā)明另一個要解決的技術(shù)問題是加熱織物中經(jīng)緯方向金屬絲之間的接觸穩(wěn)定性和織物中各個支路電阻大小的均勻性。
[0005]本發(fā)明再一個要解決的技術(shù)問題是加熱織物的智能加熱控制部件。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的柔性織物加熱系統(tǒng)包含柔性加熱織物和與該柔性加熱織物相連的溫度測量及控制模塊，柔性加熱織物的經(jīng)向和緯向?qū)щ娂喚€的交織方式由以前的單根相互交織變?yōu)槎喔喚€相互交織以提供穩(wěn)定的交織點；溫度測量及控制模塊包括智能手機、微型處理器、溫度傳感器、開關(guān)三極管或可控硅、電源和電源管理及切換模塊，溫度傳感器置于柔性加熱織物一側(cè)，溫度傳感器通過導(dǎo)線與微型處理器相連，柔性加熱織物通過導(dǎo)線、開關(guān)三極管或可控硅與電源以環(huán)狀方式相連。
[0007]柔性加熱機織物在經(jīng)向方向的兩側(cè)分別織入多根金屬絲或金屬鍍層紗線為加熱織物中的導(dǎo)線，而緯向均勻間隔織入長度可調(diào)的金屬絲或金屬鍍層紗線作為加熱電阻，緯向的金屬絲可以是單根在經(jīng)向金屬絲或金屬鍍層紗線之間以往復(fù)循環(huán)方式織入織物，當(dāng)要求加熱織物的電阻要求很小時，也可直接與兩側(cè)的金屬絲或金屬鍍層紗線接觸。而要增大加熱織物電阻時，單根金屬絲或金屬鍍層紗線可在經(jīng)向?qū)щ娂喚€之間循環(huán)多次以后再與其交織，從而實現(xiàn)加熱織物電阻可調(diào)的目的。
[0008]作為本發(fā)明的另一種改進，柔性加熱織物的電源由太陽能電池和鋰電池組合供電，太陽能電池和鋰電池由電源管理模塊進行管理和切換，太陽能電池和鋰電池通過開關(guān)三極管或可控硅與柔性加熱織物相連，溫度傳感器采用集成數(shù)字溫度傳感器。柔性加熱織物加熱功率的調(diào)節(jié)通過控制模塊中的軟件進行控制，并且溫度信號能夠同過無線通訊方式與智能手機等電子設(shè)備進行數(shù)據(jù)交換。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，該柔性加熱織物內(nèi)部金屬絲或金屬鍍層紗線分布均勻、電阻可調(diào)、金屬絲或金屬鍍層紗線之間接觸通過交織方式結(jié)合而更加穩(wěn)定，電源由太陽能電池和鋰電池組合而更節(jié)省能源，溫度測量及控制部分能夠準(zhǔn)確調(diào)節(jié)需要加熱目標(biāo)的加熱溫度。同時，本發(fā)明還具有結(jié)構(gòu)簡單、操作容易、人為影響因素小、可控性強等優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明:
[0011]圖1是本發(fā)明一種柔性加熱織物系統(tǒng)一種實施例的整體外觀結(jié)構(gòu)示意圖
[0012]圖2是本發(fā)明一種柔性加熱織物系統(tǒng)一種實施例的工作原理圖
[0013]圖3是本發(fā)明一種柔性加熱織物系統(tǒng)一種實施例的加熱織物織造方式一的導(dǎo)電紗線分布圖
[0014]圖4是本發(fā)明一種柔性加熱織物系統(tǒng)一種實施例的加熱織物織造方式二的導(dǎo)電紗線分布圖
[0015]圖5是本發(fā)明一種柔性加熱織物系統(tǒng)一種實施例的加熱織物的組織結(jié)構(gòu)意匠圖
[0016]圖6是本發(fā)明一種柔性加熱織物系統(tǒng)一種實施例的加熱織物的電阻分布示意圖
[0017]圖7是本發(fā)明一種柔性加熱織物系統(tǒng)一種實施例的三極管控制加熱織物電流的電路原理圖
[0018]圖8是本發(fā)明一種柔性加熱織物系統(tǒng)一種實施例的控制程序流程圖【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合實施例及其附圖詳述本發(fā)明，但本發(fā)明不受實施例的限制:
[0020]本發(fā)明的一種柔性加熱織物系統(tǒng)(參見圖1一5)，包含柔性加熱織物和溫度測量及控制模塊兩部分。其中柔性加熱織物I是通過在織物中織入銀絲或鍍銀紗線3和4使其具有加熱功能，所述的柔性加熱織物I的特征在于通過設(shè)計織物的組織圖、紋板圖和穿綜圖對織入織物中的導(dǎo)電紗線的交織方式和間隔距離進行定量的控制，從而達到精確控制加熱織物電阻大小和功率大小。所述的柔性加熱織物I按照如圖3、4所示的兩種編制方式進行編制，以下以圖4所示的編織方式為具體實施例進行說明。
[0021]該柔性織物加熱系統(tǒng)包含柔性加熱織物1、溫度測量及控制模塊2和智能手機19。其中柔性加熱織物I是按如圖5所示的組織圖編織而成的，通過在織物中的經(jīng)向和緯向分別織入金屬絲，其特征在于在織物中緯向銀絲或鍍銀紗線3電阻可以通過銀絲或鍍銀紗線的循環(huán)次數(shù)進行調(diào)節(jié)，經(jīng)向布邊的兩束金屬絲4的間距可調(diào)，經(jīng)向銀絲或鍍銀紗線4與緯向銀絲或鍍銀紗線3以如圖4所述的方式交織接觸，織物的緯向用包縫機縫合以防止纖維松散。所述的溫度測量及測量模塊2包含電源14、控制模塊18、溫度傳感器7、開關(guān)三極管8和智能手機19，所述的測量電路板模塊18包含電源管理和切換模塊15、微型處理器10、鍵盤11和顯示器12、USB通訊模塊21和藍牙通訊模塊20。其特征在于電源是太陽能電池13和鋰電池14組合電源，其切換通過電源管理和切換模塊15控制，所述的鋰電池14通過端口 17與開關(guān)三極管8與柔性加熱織物I相連。
[0022]本實施例所使用的經(jīng)向?qū)щ娂喚€4是直徑為0.1mm的銀絲或14tex鍍銀滌綸長絲的三股紗線，所使用的緯向?qū)щ娂喚€3是直徑為0.03mm的銀絲或14tex的鍍銀滌綸長絲，所使用的普通紗線16為緯紗和緯紗均為28tex的滌綸短纖紗線。經(jīng)紗和緯紗之間如圖5所示平紋組織形式交織。
[0023]對比這兩種引出電源的方式可知，由等效電路圖6可知，以A與B為引出點連接電源時各個緯向?qū)щ娂喚€中的電流因為AC和BD導(dǎo)線電阻的存在，遠離A、B兩點的緯紗中的電流較小，靠近A、B兩端的電流較大，而采用A、D或是B、C點作為電源的連接點則可以解決柔性加熱織物中電流不均的問題。
[0024]本發(fā)明一種柔性加熱織物系統(tǒng)的溫度控制電路如圖7所示，限流電阻15與處理器的輸入輸出引腳相連，控制開關(guān)三極管8的電流大小，柔性加熱織物I與開關(guān)三極管8的集電極連接并串聯(lián)在鋰電池14的正負極之間。
[0025]本發(fā)明一種柔性加熱織物系統(tǒng)具有很高的自動化程度。它包括溫度采集模塊、PID模塊計算加熱方波比例、加熱控制模塊等(參見圖8)，它能自動采集加熱織物表面溫度，實時監(jiān)控表面溫度的變化，在主循環(huán)模塊中依據(jù)變量值作出相應(yīng)處理，如未達到設(shè)定的溫度值，再通過程序控制加熱模塊進行加熱。溫度信號可以通過藍牙通訊模塊20發(fā)送給智能手機19，而且控制參數(shù)也能夠通過藍牙通訊方式發(fā)送藍牙通訊模塊20，通過微處理器12做出相應(yīng)的反應(yīng)，從而可以將溫度精確的控制在某一特定的范圍內(nèi)，達到精致加熱的目的。根據(jù)圖8所示的程序流程圖和上述說明，計算機編程人員不難寫出具體的程序。
[0026]本發(fā)明一種柔性加熱織物系統(tǒng)未述及之處適用于現(xiàn)有技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種柔性加熱織物系統(tǒng)，該柔性織物加熱系統(tǒng)包含柔性加熱織物I和溫度測量及控制模塊2兩部分。其中柔性加熱織物I是通過在織物中經(jīng)向和緯向分別織入金屬絲或金屬鍍層的紗線，其特征在于在織物中緯向的金屬絲或金屬鍍層紗線3的長度可通過循環(huán)次數(shù)進行調(diào)節(jié)，柔性加熱織物的電阻可通過調(diào)整金屬絲的長度和根數(shù)來設(shè)計，經(jīng)向布邊的兩束金屬絲或金屬鍍層紗線4的間距可調(diào)，經(jīng)向金屬絲或金屬鍍層紗線4與緯向金屬絲或金屬鍍層紗線3以交織的方式接觸，織物的緯向用包縫機縫合以防止纖維松散。所述的溫度測量及控制模塊2包含智能手機19、單片機10、溫度傳感器7、開關(guān)三極管8，鍵盤11和顯示器12。其特征在于電源是太陽能電池13和鋰電池14組合電源，其切換通過電路智能控制15，電池通過開關(guān)三極管8與柔性加熱織物I相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性加熱織物1，其特征在于所述的經(jīng)向和緯向的導(dǎo)電紗線是直徑在0.15mm以下的金屬絲或金屬鍍層的紗線，經(jīng)向金屬絲或金屬鍍層的紗線4與緯向金屬絲或金屬鍍層的紗線3采用平紋、斜紋、經(jīng)重平或緯重平組織形式交織。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和權(quán)利要求2所述的柔性加熱織物1，其特征在于緯向金屬絲或金屬鍍層的紗線能夠通過組織圖設(shè)計任意調(diào)節(jié)其長度，并能通過選擇金屬絲細度和根數(shù)來設(shè)計其電阻。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度測量及控制模塊2，其特征在于由太陽能電池和鋰電池的組合提供能源，并由切換電路15智能切換。
5.根據(jù)權(quán)利要求1和權(quán)利要求4所述的溫度測量及控制模塊2，其特征在于柔性加熱織物I的功率能夠通過開關(guān)三極管8以接通時間方波的占空比調(diào)節(jié)進行控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求1和權(quán)利要求4所述的溫度測量及控制模塊2，其太陽能電池能夠是硬質(zhì)或柔性的。
【文檔編號】H05B3/34GK103533683SQ201310476388
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月10日
【發(fā)明者】劉皓, 趙華菲, 李曉久, 吳麗, 陳小衛(wèi), 張美玲 申請人:天津工業(yè)大學(xué)