CN106667607A - 电动牙刷 - Google Patents

Abstract

一种电动牙刷，该电动牙刷包括：控制器、供电电路、开关按键、电机及监测装置，开关按键用于启停定时提醒功能和定时关机功能；控制器用于在定时提醒时间届满时，以预设时间周期向电机输出具有预设时间间隔的停止指令及启动指令，以使电机间歇式工作；监测装置用于获取运动状态；控制器还用于在电机间歇式地工作预设时间段后，判断运动状态是否为使用状态；若是，则延长定时关机时间为预设延时关机时间。上述电动牙刷，集合了定时提醒和定时关机功能，其定时提醒功能不需要增加振动装置，利用电机间歇式工作产生震感，不需要增加其他的振动器件，巧妙有效地提醒用户感知到刷牙时间到了，并根据运动状态的控制电机为工作状态或者为待机状态。

Description

电动牙刷

技术领域

本发明涉及电子产品技术领域，特别是涉及一种电动牙刷。

背景技术

随着人们生活品质的提高，电动牙刷和其他数码电子产品都慢慢走入了寻常百姓家庭。调查显示，电动牙刷与普通牙刷相比，清洁效果更为有效。可以更彻底清除牙菌斑、减少牙龈炎、牙周病和牙龈出血等口腔疾病，也是目前欧美许多国家普遍流行的日用品。相比于普通牙刷,电动牙刷具有使用方便，保护牙龈，清洁效果好等优势，越来越多的用户开始习惯使用电动牙刷。现在市面上的电动牙刷按照原理主要包括旋转式电动牙刷、声波电动牙刷等，按照电池类型可以分为可充电式电动牙刷和不可充电式电动牙刷。

目前，现有的市面上的各类电动牙刷，一般都只有清洁等基础功能，没有更多的附加功能。尤其是刷牙时间的定时提醒功能，这个对用户来说非常重要的功能，很多电动牙刷产品却都不具备。根据医疗实验研究，在刷牙刚开始的时间段内，牙垢的数量随着清洁时间的延长而减少。但刷牙时间超过一段时间后，牙垢不会继续减少，而且会破环原有的牙齿保护膜。所以我们必须就刷牙时间对用户给出建议，指导用户更好的使用电动牙刷。而世界卫生组织也建议用户刷牙时间不要长于某一个时限。

此外，电动牙刷在使用、仓储和运输途中，很容易被误操作接触到开关，造成电源耗尽，影响用户体验。譬如使用后用户忘记关闭电源开关，仓储中由于堆叠误触发开关等。现在市面上的电动牙刷一般都没有定时关机功能，或者仅仅通过定时器功能直接定时关机。这样的缺点就是无法有效节约电力，甚至如果部分用户使用时间过长，产品会按照定时器强行关机，给用户的使用造成不便。综上所述，现有技术的缺点包括：

1、现有市场上大部分产品都不带有定时提醒和定时关机功能。

2、部分带有定时提醒功能的产品都是通过LED灯光闪烁来实现，但用户在使用过程中由于手握产品，无法看到LED提醒灯光。

3、部分带有定时关机功能的产品都是直接通过定时器来关机，但如果用户确实有需要长时间使用产品，会对用户造成不便。

发明内容

基于此，有必要针对上述的技术问题，提供一种电动牙刷。

一种电动牙刷，该电动牙刷包括：控制器、供电电路、开关按键、电机及监测装置，所述控制器分别与所述供电电路、所述电机、所述开关按键及所述监测装置电性连接；所述开关按键用于启停定时提醒功能和定时关机功能；所述控制器用于在所述定时提醒时间届满时，以预设时间周期向所述电机输出具有预设时间间隔的停止指令及启动指令，以使所述电机间歇式工作；所述监测装置用于获取运动状态；所述控制器还用于在所述电机间歇式地工作预设时间段后，判断所述运动状态是否为使用状态；若是，则延长所述定时关机时间为预设延时关机时间；若否，则在所述定时关机时间届满时，控制所述电机停止工作。

在其中一个实施例中，所述电动牙刷还包括工作指示灯，所述工作指示灯与所述控制器连接，所述控制器还用于在所述定时提醒时间届满时，开启所述工作指示灯。

在其中一个实施例中，所述供电电路包括相连接的电池和无线充电保护电路，所述电池和所述无线充电保护电路分别与所述控制器连接。

在其中一个实施例中，所述电池为可充电锂离子电池或者干电池。

在其中一个实施例中，所述监测装置为陀螺仪传感器和/或加速度传感器。

在其中一个实施例中，所述电动牙刷还包括驱动器，所述控制器通过所述驱动器与所述电机连接。

在其中一个实施例中，所述预设时间周期为2次至6次，所述预设时间间隔为0.1秒至0.5秒。

在其中一个实施例中，所述预设时间周期为3次，所述预设时间间隔为0.2秒。

在其中一个实施例中，所述控制器为单片机、微控制器或微处理器，所述开关按键为触控按键。

在其中一个实施例中，所述电动牙刷还包括壳体及牙刷头，所述牙刷头设置于所述壳体的端部，所述供电电路、所述电机及所述监测装置均设置于所述壳体中，所述开关按键穿设所述壳体外露设置。

上述电动牙刷，集合了定时提醒和定时关机功能，其定时提醒功能不需要增加振动装置，利用电机间歇式工作产生震感，不需要增加其他的振动器件，巧妙有效地提醒用户感知到刷牙时间到了，并根据运动状态的控制电机为工作状态或者为待机状态，更人性化地为用户使用。本方案实现方式简单易行，节省成本、效果更好，在相同的成本前提下，能带给用户更加直观和人性化的提醒和关机方法，这样既能实现产品需要的功能，也提升了用户的体验。

附图说明

图1为一个实施例中电动牙刷的原理结构示意图；

图2为另一个实施例中电动牙刷的原理结构示意图；

图3为一个实施例中电动牙刷的结构示意图；

图4为一个实施例中电动牙刷的工作原理的主函数流程示意图；

图5为一个实施例中电动牙刷的工作原理的预处理流程示意图；

图6为一个实施例中电动牙刷的工作原理的按键检测流程示意图；

图7为一个实施例中电动牙刷的工作原理的开机流程示意图；

图8为一个实施例中电动牙刷的工作原理的充电流程示意图；

图9为一个实施例中电动牙刷的工作原理的关机流程示意图；

图10为一个实施例中电动牙刷的工作原理的欠电压处理流程示意图；

图11为一个实施例中电动牙刷的工作原理的待机处理流程示意图；

图12为一个实施例中电动牙刷的电气连接结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1，本实施例中，提供了一种电动牙刷10，该电动牙刷10包括：控制器110、供电电路120、开关按键130、电机140及监测装置150，控制器110分别与供电电路120、电机140、开关按键130及监测装置150电性连接。

供电电路120用于向控制器110提供电源。供电电路120可以接入市电进行有线的连接，也可以通过无线的方式实现供电连接。

开关按键130用于启停定时提醒功能和定时关机功能。

控制器110用于在定时提醒时间届满时，以预设时间周期向电机140输出具有预设时间间隔的停止指令及启动指令，以使电机140间歇式工作。

监测装置150用于获取运动状态。

控制器110还用于在电机140间歇式地工作预设时间段后，判断监测装置150获取到的运动状态是否为使用状态。若是，则延长定时关机时间为预设延时关机时间。若否，则在定时关机时间届满时，控制电机140停止工作。

上述电动牙刷10，集合了定时提醒和定时关机功能，其中，该定时提醒功能不需要额外地增加振动装置，利用电机140间歇式工作产生震感，这样不需要增加其他的振动器件，巧妙有效地提醒用户感知到刷牙时间到了，并根据运动状态的控制电机140为工作状态或者为待机状态，更人性化地为用户使用。本方案实现方式简单易行，节省成本、效果更好，在相同的成本前提下，能带给用户更加直观和人性化的提醒和关机方法，这样既能实现产品需要的功能，也提升了用户的体验。

需要说明的是，电机间歇式工作带到的震动感的产生原理是由于牙刷头在头部启停，电机在壳体手柄上受力不均匀而产生震感，这样也不用加其他的振动器件，就可以巧妙的提醒用户感知到刷牙时间到了。而现有的方案都是需要加部件，譬如需要LED等显示部件，相比来说，本发明的方案更简单、节省成本、效果更好，因为刷牙时可能看不到LED，但一定会感知到震感。

控制器110可以为单片机、微控制器或微处理器，即控制器110可以为单片机、微控制器以及微处理器的任一一种。本实施例中，控制器110优选为微控制器，即MCU(Microcontroller Unit)。本实施例中，通过编写固件，使产品具有灵活性、智能性的控制性能达到最优的工作状态。

为了避免在使用电动牙刷的过程中由于牙刷主体握柄处的LED灯被手部遮挡而使用户无法看到LED的灯光变化，起不到灯光提示的效果，本实施中，用户通过开关按键设定定时提醒时间，控制器根据用户设定的定时提醒时间，当定时提醒时间到达时(届满)向电机发出控制命令，使电机间歇式的工作。例如，预设时间周期为2次至6次，预设时间间隔为0.1秒至0.5秒。优选的，预设时间周期为3次，预设时间间隔为0.2秒。也就是说，MCU发出命令，让电机间歇停止旋转，例如电机停顿0.2秒后再启动并工作0.2秒。可以理解，电机停顿0.2秒后再启动并工作0.2秒为一个周期。在其他实施例中可以重复几个周期，当然具体停顿时间和循环次数是根据用户对产品的需求而设置的。

需要说明的是，现有市面上的电动牙刷，普遍不带有定时功能。个别具有定时提醒功能的电动牙刷，都是通过牙刷主体握柄处的LED实现灯亮、灯灭实现提示功能。譬如，当刷牙时长到达定时器设定的时间时，LED灯光亮起或者闪烁。但这样的缺点显而易见，当用户在使用牙刷的过程中，一般采取横卧或者竖握牙刷的姿态，其手势容易遮挡牙刷主体握柄处的LED灯，使用户根本无法看到LED的灯光变化，产品也起不到提示效果。本实施采用牙刷头连续数次停止然后再启动，可以再配合牙刷主体握柄的震动，这样可以给用户非常直观的感受，让他们明显感受到产品发出的定时提醒。甚至对于视力障碍人士例如盲人等，都可以起到提醒的作用。

供电电路120向控制器110提供电源后，由于电机140、开关按键130及监测装置150等分别与控制器110电性连接，因此电机140、开关按键130及监测装置150可从控制器110中取电，也可以根据用电的需求直接与供电电路120连接而取得电源。

为提高产品的续航能力以及提高产品使用的便捷性，如图2所示，一实施例中，供电电路120包括相连接的电池121和无线充电保护电路122，电池121和无线充电保护电路122分别与控制器110连接。无线充电保护电路122优选为无线充电电路和保护电路的集合，使得在实现无线充电功能的同时可对电路进行保护，避免电路因过流或过压而损坏，即在对产品进行充电时，能有效的对锂电池进行过充电、过放电、过电流及短路保护功能。

优选的，电池121为可充电锂离子电池或者干电池。需要说明的是，电池可以为锂电池，也可以为干电池或其他电池。优选的，优选的，电池121为大容量的可充电锂离子电池或者干电池，以提高产品的续航能力。优选的，电池121和无线充电保护电路122设置在电动牙刷的壳体中，这样，采用无线充电保护电路122可以避免使用转接插头的使用，提高产品使用的便捷性，也提高其防水效果。

开关按键130为触控按键、键盘按键或其他按键。本实施例中，优选的，开关按键130为触控按键。需要说明的是，开关按键130用于启停定时提醒功能和定时关机功能；也就是说，开关按键130按下后输入定时提醒功能和定时关机功能开始。

例如，按下开关键时，电动牙刷开始工作，电动牙刷的定时器开始计时。优选的，定时提醒时间和定时关机时间都是软件预先设定在电动牙刷的产品中。例如设置定时提醒时间为2分钟，定时关机时间是30分钟，定时提醒时间及定时关机时间均基于开关按键按下时开始计算，到达每个时间点时对应的功能启动；例如，2分钟的时间节点到，定时提醒功能开启；又如，30分钟的时间节点到，定时关机功能开启。

在其他实施例中，触控按键目的还可以是起到控制产品功能改变的作用，例如，用户在触控该触控按键时，可以相应的改变电动牙刷的功能。例如，一次触控对应为定时提醒功能；又如，二次触控对应为定时关机；又如，三次触控对应为触发设定定时提醒时间的功能，等等。

本实施例中，电机140优选为马达。马达通过电能转换成动能的部件，达到转动的目的。马达工作时通过转子对外输出转动动能，以带动与马达连接的牙刷头的旋转。可以理解，其他实施例中，电机140也可以为其他可带动牙刷头工作的装置。

为方便控制电机，如图2所示，一实施例中，电动牙刷还包括驱动器141，控制器110通过驱动器141与电机140连接。这样可通过MCU控制驱动器的开或关，间接控制马达的运动。

为更好地获取电动牙刷的运动状态(也称使用状态)，一实施例中，监测装置150为陀螺仪传感器和/或加速度传感器。例如，监测装置150为三轴陀螺仪监测产品；又如，监测装置150为三轴加速度监测产品；又如，监测装置150为三轴陀螺仪监测产品和三轴加速度监测产品的结合。这样可以利用惯性原理通过陀螺仪传感器测角速度，或者利用的力平衡原理通过加速度传感器测线性加速度，获取用户是否在使用电动牙刷，并将获取到的该信息反馈到MCU，通过MCU读取陀螺仪传感器的数据进行判定产品是否处于使用状态。

可以理解，现在市面上的电动牙刷，普遍不带有定时关机功能。个别具有定时关机的电动牙刷，仅仅通过定时器方法来直接实现。这样的缺点是部分用户如果确实需要长时间清洁牙齿，用户在长时间使用过程中，产品可能自动强行关机，给用户造成不便，甚至误以为产品损坏，影响用户体验。

本实施例中，除采用定时器关机外，更采用三轴陀螺仪监测产品的运动状态，判断用户是否在使用本产品过程中。当判断用户在使用过程中，当定时器到达指定时间是，此时应该先根据三轴陀螺仪或类似部件监测到的信息判断用户是否在继续使用牙刷，如果是就延长定时器定时时间，暂时让关机功能失效。间隔一段时间后，再判断一次用户是否在使用过程中，如此往复，避免了用户在工作过程中强行关机。当通过三轴陀螺仪或类似部件监测到用户确实没有使用电动牙刷时，再依照定时器的设置进行关机操作。

为了更好地起到提醒效果，如图2所示，一实施例中，电动牙刷还包括工作指示灯160，工作指示灯160与控制器110连接，控制器110还用于在定时提醒时间届满时，开启工作指示灯160。本实施例中，工作指示灯160为LED灯。优选的，工作指示灯设置在壳体中即牙刷主体握柄处。这样在用户在使用牙刷的过程中，当手势未遮挡牙刷主体握柄处的工作指示灯时，可以通过工作指示灯的闪烁实现定时提醒功能。

值得一提的是，一实施例中，如图3所示，电动牙刷还包括壳体100、电源开关键170、牙刷头180及充电LED指示灯190。例如，电源开关键170分别与供电电路120及控制器110连接，电源开关键170用于控制供电电路120及控制器110的通断。例如，充电LED指示灯190与供电电路120连接，用于指示电池121为充电状态。例如，牙刷头180设置于壳体100的端部，牙刷头180与电机的输出端连接，用于在电机的带动下实现转动。例如，供电电路120、电机140及监测装置150均设置于壳体100中，电源开关键170及开关按键130穿设壳体100外露设置，例如，电源开关键170设置于壳体的外表面，例如，开关按键130穿设壳体100并且开关按键130部分外露设置于壳体的外表面。

可以理解，上述电动牙刷，改善电动牙刷使用者的用户体验，实现智能刷牙定时提醒和关机功能，其提醒方式不同于传统的灯光闪烁或显示方式的变化，而是在于牙刷头的运行方式发生改变。这样用户可以很方便的感知，克服了灯光闪烁或其他方式在用户使用中无法看到的弊端。而定时关机功能增加了产品的耐用性，克服了普通电动牙刷人为误操作或运输途中误开机情况下造成电池耗尽、影响用户体验的弊端。

为了更好的理解本发明，现以定时提醒功能设为2分钟为例，结合图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10及图11对电动牙刷的工作原理进行说明如下：

如图4的主函数流程图所示，首先，程序开始后，进行系统初始化操作。然后，在进行了系统初始化操作后接着进行预处理操作，在预处理操作后赋予不同的牙刷模式值，以使牙刷工作在不同的状态下。最后，根据赋予不同的牙刷模式值，例如，牙刷模式值赋值0为进行按键检测处理、牙刷模式值赋值1为进行开机处理、牙刷模式值赋值2为进行开机处理、牙刷模式值赋值3为进行充电处理、牙刷模式值赋值4为进行欠电压处理及牙刷模式值赋值5为进行欠电压处理等操作。

如图5所示，预处理操作流程中，对输入/输出口进行初始设置，对定时器初始设置，对ADC单元初始设置，对监测装置例如陀螺仪初始设置，设置完成后返回。

如图6所示，按键检测处理流程中，设置延时时间，以进行按键的消抖，然后确认按键触发，最后根据检测到的牙刷模式进行相应的赋值。

如图7所示，在开机处理中，首先设置MCU的相关状态位初值、使能定时器定时功能、使能传动功能、采集电源电压值，判断电压值是否小于参考值？是则设置牙刷模式值4；否则检测充电位，充电位为高电位时设置牙刷模式值3，完成后返回。

如图8所示，在充电处理流程中，监测充电采样电压，判断充电采样电压是否为高电平？若是则点亮充电指示灯并设置牙刷模式值2然后返回，若否则返回。

如图9所示，在关机处理流程中，判断有无功能按键按下？没有功能按键按下则继续判断工作时间是否到达，工作时间没有到达则返回；当有功能按键按下或者工作时间到达时，则继续监测陀螺仪，判定是否处于使用状态？若否则返回；若是，则关闭定时器定时功能，恢复并设置相关状态位并设置牙刷模式值5，然后返回。

如图10所示，在欠电压处理流程中，首先，采集电源电压值，然后，判断电压值是否小于参考值？若是，则控制欠压指示灯闪烁；若否，则返回。

如图11所示，在待机处理流程中，首先，关闭定时器及ADC，然后，MCU处于待机状态，使能定时器及使能ADC，最后，设置牙刷模式值1并返回。

为了进一步说明本发明的电动牙刷，图12示出了一实施例中的电动牙刷的电气连接结构图，现结合图1、图2和图12，本实施例中，控制器110采用SN8P2711B的处理芯片，可充电电池121的电路中采用DW01与8025配合使用构成锂电池BAT1充电保护电路，无线充电保护电路122中采用自绕无效充电线圈实现无线充电，电机140电路中采用MOS管SI2300作为驱动，开关按键130为机械按键S1，监测装置150电路中采用三轴陀螺仪，图中只示出了连接三轴陀螺仪的陀螺仪传感器接口电路，工作指示灯160电路中采用LED灯。需要说明的是，由于图12中各元器件的连接关系清楚，具体的连接关系可参阅图12，此处不再赘述各元器件的连接关系。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电动牙刷，其特征在于，包括：控制器、供电电路、开关按键、电机及监测装置，所述控制器分别与所述供电电路、所述电机、所述开关按键及所述监测装置电性连接；

所述开关按键用于启停定时提醒功能和定时关机功能；

所述控制器用于在所述定时提醒时间届满时，以预设时间周期向所述电机输出具有预设时间间隔的停止指令及启动指令，以使所述电机间歇式工作；

所述监测装置用于获取运动状态；

所述控制器还用于在所述电机间歇式地工作预设时间段后，判断所述运动状态是否为使用状态；若是，则延长所述定时关机时间为预设延时关机时间；若否，则在所述定时关机时间届满时，控制所述电机停止工作。

2.根据权利要求1所述的电动牙刷，其特征在于，所述电动牙刷还包括工作指示灯，所述工作指示灯与所述控制器连接，所述控制器还用于在所述定时提醒时间届满时，开启所述工作指示灯。

3.根据权利要求1所述的电动牙刷，其特征在于，所述供电电路包括相连接的电池和无线充电保护电路，所述电池和所述无线充电保护电路分别与所述控制器连接。

4.根据权利要求3所述的电动牙刷，其特征在于，所述电池为可充电锂离子电池或者干电池。

5.根据权利要求1所述的电动牙刷，其特征在于，所述监测装置为陀螺仪传感器和/或加速度传感器。

6.根据权利要求1所述的电动牙刷，其特征在于，所述电动牙刷还包括驱动器，所述控制器通过所述驱动器与所述电机连接。

7.根据权利要求1所述的电动牙刷，其特征在于，所述预设时间周期为2次至6次，所述预设时间间隔为0.1秒至0.5秒。

8.根据权利要求7所述的电动牙刷，其特征在于，所述预设时间周期为3次，所述预设时间间隔为0.2秒。

9.根据权利要求1所述的电动牙刷，其特征在于，所述控制器为单片机、微控制器或微处理器，所述开关按键为触控按键。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的电动牙刷，其特征在于，所述电动牙刷还包括壳体及牙刷头，所述牙刷头设置于所述壳体的端部，所述供电电路、所述电机及所述监测装置均设置于所述壳体中，所述开关按键穿设所述壳体外露设置。