Equivalent Model of the DC Resistance of Nonwoven-Based Embroidery Conductive Lines with Embroidery Parameters

• Autorzy: Zhang Yaya , Hu Jiyong , Yan Xiong

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0013.7312

Warianty tytułu

PL

Równoważny model rezystancji prądu stałego dla włóknin z liniami przewodzącymi uwzględniający parametry procesu haftowania

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Although embroidering technology is generally used to manufacture electronic components, previous works only give the fitting relationship between embroidery parameters and their direct current (DC) resistance. However, to manufacture embroidered electronic components in scale, the relationship between their DC resistance and embroidery parameters must be known in the computer aided embroidery system. This study investigated the effect of embroidery parameters, including stitch spacing, stitch length and embroidery tension, on the DC resistance of embroidery conductive lines using a peripheral needle, and established their equivalent resistance model in terms of the properties of conductive yarns and embroidery parameters. To verify the model, conductive lines with different embroidery parameters were embroidered on polyester nonwoven, and their DC resistance were tested and fitted. The results show that DC resistance can be effectively controlled by adjusting embroidery parameters. The model proposed is verified and can be used to predict the DC resistance of conductive lines with predesigned parameters.

PL

Technologia haftowania jest szeroko stosowana do produkcji elementów elektronicznych, jednakże dotychczas opublikowane prace opisywały jedynie związek pomiędzy parametrami haftu a ich rezystancją prądu stałego (DC). Jednak, aby wyprodukować haftowane elementy elektroniczne musi być znany związek między ich rezystancją prądu stałego a parametrami haftu. W pracy przedstawiono wyniki badań wpływu parametrów haftu, w tym odstępu ściegu, długości ściegu i napięcia haftu, na rezystancję linii przewodzących. Ustalono równoważny model rezystancji z uwzględnieniem właściwości przędz przewodzących i parametrów procesu haftowania. Aby zweryfikować model na włókninie poliestrowej wyhaftowano linie przewodzące stosując różne parametry haftu, a następnie zbadano ich rezystancję na prąd stały. Wyniki pokazały, że rezystancję prądu stałego można skutecznie kontrolować poprzez dostosowanie parametrów haftu. Zaproponowany model został zweryfikowany i może być wykorzystany do przewidywania rezystancji prądu stałego linii przewodzących o wstępnie zaprojektowanych parametrach.

Słowa kluczowe

EN

textiles; conductive line; embroidery parameter; direct current resistance

PL

tekstylia; linia przewodząca; parametr haftu; rezystancja prądu stałego

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Łódzki Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Fibres & Textiles in Eastern Europe
• Rocznik: 2020
• Tom: Vol. 28, no. 2 (140)
• Strony: 35--42
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Zhang Yaya

• Ministry of Education, Donghua University, Key Laboratory of Textile Science &Technology, Shanghai 201620, P.R. China

autor

Hu Jiyong

• Ministry of Education, Donghua University, Key Laboratory of Textile Science &Technology, Shanghai 201620, P.R. China
• Ministry of Education, Donghua University, Key Laboratory of High Performance Fibres & Products, Shanghai 201620, P.R. China

autor

Yan Xiong

• Ministry of Education, Donghua University, Key Laboratory of Textile Science &Technology, Shanghai 201620, P.R. China

Bibliografia

• 1. Hall PS, Hao Y. Antennas and Propagation for Body-Centric Wireless Communications: Artech House, Inc., 2012.
• 2. Kaufmann T, Fumeaux C. Wearable Textile Half-Mode Substrate-Integrated Cavity Antenna Using Embroidered Vias. IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters 2013; 12: 805-8.
• 3. Klemm M, Locher I, Troster G. A Novel Circularly Polarized Textile Antenna for Wearable Applications. Microwave Conference, 2004 European 2004. p. 137-40.
• 4. Ouyang Y, Chappell WJ. High Frequency Properties of Electro-Textiles for Wearable Antenna Applications. Trans IEEE Antennas & Propagation. 2014; 56: 381-9.
• 5. Cottet D, Grzyb J, Kirstein T, Troster G. Electrical Characterization of Textile Transmission Lines. IEEE Transactions on Advanced Packaging 2003; 26: 182-90.
• 6. Patron D, Mongan W, Kurzweg TP, Fontecchio A, Dion G, Anday EK, et al. On the Use of Knitted Antennas and Inductively Coupled RFID Tags for Wearable Applications. IEEE Transactions on Biomedical Circuits & Systems 2016;PP:1-.
• 7. Locher I, Troster G. Screen-printed Textile Transmission Lines. Textile Research Journal. 2007; 77: 837-42.
• 8. Chauraya A, Whittow WG, Vardaxoglou JC, Li Y. Inkjet Printed Dipole Antennas on Textiles for Wearable Communications. IET Microwaves Antennas & Propagation 2013; 7: 760-7.
• 9. Ginestet G, Brechet N, Torres J, Moradi E, Ukkonen L, Bjorninen T, et al. Embroidered Antenna-Microchip Interconnections and Contour Antennas in Passive UHF RFID Textile Tags. IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters 2017;16: 1205-8.
• 10. Baum TC, Ziolkowski RW, Ghorbani K, Nicholson KJ. Embroidered Active Mi crowave Composite Preimpregnated Electronics–Pregtronics. IEEE Transactions on Microwave Theory & Techniques 2016; 64: 3175-86.
• 11. Acti T, Chauraya A, Zhang S, Whittow WG, Seager R, Vardaxoglou JC, et al. Embroidered Wire Dipole Antennas Using Novel Copper Yarns. IEEE Antennas & Wireless Propagation Letters 2015; 14: 638-41.
• 12. Wang Z, Zhang L, Bayram Y, Volakis JL. Embroidered Conductive Fibres on Polymer Composite for Conformal Antennas. IEEE Transactions on Antennas & Propagation 2012; 60: 4141-7.
• 13. Shafti A, Manero RBR, Borg AM, Althoefer K, Howard MJ. Embroidered Electromyography: A Systematic Design Guide. IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering 2017; 25: 1472-80.
• 14. Xu Z, Kaufmann T, Fumeaux C. Wearable Textile Shielded Stripline for Broadband Operation. IEEE Microwave and Wireless Components Letters 2014; 24: 566-8.
• 15. Moradi E, Bjorninen T, Ukkonen L, Rahmat-Samii Y. Effects of Sewing Pattern on the Performance of Embroidered Dipole-Type RFID Tag Antennas. IEEE Antennas & Wireless Propagation Letters 2012; 11: 1482-5.
• 16. Kiourti A, Volakis JL. High-Accuracy Conductive Textiles for Embroidered Antennas and Circuits. IEEE International Symposium on Antennas and Propagation & Usnc/ursi National Radio Science Meeting 2015; p. 1194.
• 17. Kursun Bahadir S. Effect of Textile Pretreatment Processes on the Signal Transferring Capability of Textile Transmission Lines. FIBRES & TEXTILES in Eastern Europe 2015; 23, 2(110): 55-62.
• 18. Choi JH, Kim Y, Lee K, You CC. Various wearable embroidery RFID tag antenna using electro-thread. IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium; 2008. p. 1-4.
• 19. Rui W, Jiyong H, Huiping Z, Jinlin Y, Xiong Y. Effect of process parameters on DC resistance of fabric-based embroidered transmission line. Technical Textiles 2016; 34: 6-11.
• 20. Moradi B, Fernandez-Garcia R, Gil I. E-Textile Embroidered Metamaterial Transmission Line for Signal Propagation Control. Materials 2018; 11.
• 21. Pozar M D. Microwave Engineering, 3rd. IEEE Potentials 2005; 8: 11-3.
• 22. Zhang, Shiyu. Design Advances of Embroidered Fabric Antennas. Loughborough University, 2014.
• 23. Seager R, Dias T, Zhang S, Acti T, Vardaxoglou Y, Whittow W, et al. Effect of the Fabrication Parameters on the Performance of Embroidered Antennas. IET Microwaves, Antennas & Propagation 2013; 7: 1174-81.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).