CN107432775A - 一种电动牙刷的振动强度控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于电动牙刷领域，提供一种电动牙刷的振动强度控制方法及系统，所述方法包括：在所述刷头振动时，实时检测所述刷头的压力数据；根据所述压力数据计算所述刷头的压力值；判断所述压力值是否在预设压力范围内；当所述压力值在预设压力范围内时，控制所述马达以与所述压力值对应的振动频率和脉宽调制信号占空比工作；当所述压力值不在预设压力范围内时，控制所述马达以预设的恒定振动频率和预设的恒定脉宽调制信号占空比工作。本发明通过实时检测刷头的压力数据，计算得到刷头的压力值，并根据所述压力值的大小调节马达的振动频率和马达输入的脉宽调制信号的占空比，以达到自动调节所述刷头的振动强度的目的，能够有效保护和清洁口腔。
Description
技术领域
本发明属于电动牙刷领域，尤其涉及一种电动牙刷的振动强度控制方法及系统。
背景技术
电动牙刷是近几年出现的新型口腔保健产品，与普通牙刷相比，可以更为科学有效的清除牙菌斑、减少牙龈炎、牙周病和牙龈出血等口腔疾病，是目前普遍流行的生活日用品。
然而，现有的电动牙刷通常都只能按固定档位工作，无法自动调节刷头的振动强度，容易导致刷头振动强度过大造成口腔伤害或者刷头振动强度过小而无法有效清洁口腔。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电动牙刷的振动强度控制方法及系统，旨在解决现有的电动牙刷通常都只能按固定档位工作，现有的电动牙刷通常都只能按固定档位工作，无法自动调节刷头的振动强度，容易导致刷头振动强度过大造成口腔伤害或者刷头振动强度过小而无法有效清洁口腔的问题。
本发明是这样实现的，一种电动牙刷的振动强度控制方法，所述电动牙刷包括刷头及驱动所述刷头振动的马达，所述振动强度控制方法包括：
在所述刷头振动时，实时检测所述刷头的压力数据；
根据所述压力数据计算所述刷头的压力值；
判断所述压力值是否在预设压力范围内；
当所述压力值在预设压力范围内时，控制所述马达以与所述压力值对应的振动频率和脉宽调制信号占空比工作；
当所述压力值不在预设压力范围内时，控制所述马达以预设的恒定振动频率和预设的恒定脉宽调制信号占空比工作。
优选的，所述控制所述马达以预设的恒定振动频率和预设的恒定脉宽调制信号占空比工作，具体包括：
当所述压力值小于所述预设压力范围的下限值时，控制所述马达以与所述预设压力范围的下限值对应的振动频率和脉宽调制信号占空比工作；
当所述压力值大于所述预设压力范围的上限值且小于预设压力极限值时，控制所述马达以与所述预设压力范围的上限值对应的振动频率和脉宽调制信号占空比工作。
本发明还提供一种电动牙刷的振动强度控制系统，所述电动牙刷包括刷头及驱动所述刷头振动的马达，所述振动强度控制系统包括：
压力检测模块，用于在所述刷头振动时，实时检测所述刷头的压力数据；
计算模块，用于根据所述压力数据计算所述刷头的压力值；
判断模块，用于判断所述压力值是否在预设压力范围内；
第一控制模块，用于当所述压力值在预设压力范围内时，控制所述马达以与所述压力值对应的振动频率和脉宽调制信号占空比工作；
第二控制模块，用于当所述压力值不在预设压力范围内时，控制所述马达以预设的恒定振动频率和预设的恒定脉宽调制信号占空比工作。
优选的，所述第二控制模块，具体包括：
第一控制单元，用于当所述压力值小于所述预设压力范围的下限值时，控制所述马达以与所述预设压力范围的下限值对应的振动频率和脉宽调制信号占空比工作；
第二控制单元，用于当所述压力值大于所述预设压力范围的上限值且小于预设压力极限值时，控制所述马达以与所述预设压力范围的上限值对应的振动频率和脉宽调制信号占空比工作。
本发明与现有技术相比，其有益效果在于：
通过在电动牙刷的刷头振动时，实时检测刷头的压力数据，计算得到刷头的压力值，并根据所述压力值的大小控制所述马达的振动频率和所述马达输入的脉宽调制信号的占空比，以达到自动调节所述刷头的振动强度的目的，能够有效保护和清洁口腔，易于实现、适于广泛推广使用。
附图说明
图1是本发明实施例提供的电动牙刷的振动强度控制方法的流程框图；
图2是本发明实施例提供的电动牙刷的振动强度控制系统的结构框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本实施例所提供的电动牙刷的振动强度控制方法依托电动牙刷实现，所述电动牙刷包括刷头及驱动所述刷头振动的马达。在本实施例中，所述刷头为振动式刷头，对应的，所述马达为振动马达。本实施例所提供的电动牙刷的工作模式为智能模式，即可根据检测到的刷头压力值智能调节刷头的振动强度。
本实施例提供的振动强度控制方法的原理为：
由于马达的振动频率和马达输入的脉宽调制信号的占空比与刷头的振动强度正相关，而刷头的振动强度与刷头作用于口腔组织(牙齿、牙龈、舌头、上颚等)的作用力相关。因此，可通过检测刷头作用于口腔组织的作用力来衡量刷头的振动强度，通过调节马达的振动频率和马达输入的脉宽调制信号的占空比，来调节刷头的振动强度。
图1示出了本发明实施例提供的电动牙刷的振动强度控制方法的实现流程，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
步骤S101：在所述刷头振动时，实时检测所述刷头的压力数据。
在本实施例中，所述刷头的压力数据是指：所述刷头在用户口腔中振动时，口腔组织与刷头之间的多个接触点施加给刷头的多个作用力数值组成的数据。
步骤S102：根据所述压力数据计算所述刷头的压力值。
在具体应用中，所述压力数据通过检测压力传感器的应变片发生弹性形变的形变量获得，所述压力数据经系统处理转换成实际的压力值。
步骤S103：判断所述压力值是否在预设压力范围内。
在具体应用中，所述预设压力范围是指在电动牙刷出厂前，预先设定好的压力值范围。
步骤S104：当所述压力值在预设压力范围内时，控制所述马达以与所述压力值对应的振动频率和脉宽调制信号占空比工作。
在一实施例中，当所述压力值在所述预设范围内时，所述马达的振动频率与所述压力值成线性正比关系。
步骤S105：当所述压力值在不预设压力范围内时，控制所述马达以预设的恒定振动频率和预设的恒定脉宽调制信号占空比工作。
在一实施例中，步骤S105具体包括：
当所述压力值小于所述预设压力范围的下限值时，控制所述马达以与所述预设压力范围的下限值对应的振动频率和脉宽调制信号占空比工作；
当所述压力值大于所述预设压力范围的上限值且小于预设压力极限值时，控制所述马达以与所述预设压力范围的上限值对应的振动频率和脉宽调制信号占空比工作。
在一优选实施例中，步骤S105还包括，当所述压力值大于所述预设压力范围的上限值时，进一步判断所述压力值是否小于预设压力极限值。
在一实施例中，步骤S105之后还包括：
若所述压力值大于或等于所述预设压力极限值，则控制所述马达停止振动。
在上述实施例中，预设压力极限值是指：防止口腔组织不受损伤的最大作用力。
通过设置预设压力极限值并在压力值大于或等于预设压力极限值时，控制马达停止振动，可有效避免刷头施加给口腔组织的作用力过大而导致的口腔损伤，从而保护使用者的口腔健康。
在本实施例中，步骤S105之后还包括：返回步骤S101。
以下列举一具体实施例来对本发明所提供的电动牙刷的振动强度控制方法进行具体说明：
用户开启电动牙刷后，使电动牙刷工作在智能模式下，此时刷头的振动强度与刷头的压力值有关，当刷头的压力值在预设压力范围Pa～Pb时，刷头的振动强度与其压力值之间成线性正比关系；
在所述刷头振动时，电动牙刷的刷头施加一定的作用力至口腔组织，根据作用力与反作用力的相互关系，刷头也会受到口腔组织施加的反作用力；
实时检测所述刷头的压力数据，所述压力数据包括口腔组织施加给所述刷头的多个作用力；
多个作用力作用在电动牙刷内置的压力传感器的应变片上，使应变片发生弹性形变，从而改变应变片接入压力传感器的内部回路的电阻大小，最终引起回路电压值发生变化，系统根据回路电压变化计算出压力数据，随后对压力数据进行平滑滤波处理后，换算成实际的压力值P；
将压力值P与预设压力范围Pa～Pb中的上限值Pb和下限值Pa进行比较，得到比较结果为压力值P大于上限值Pb；
根据上述比较结果可知，刷头施加给口腔组织的实际作用力大于所述刷头的预设振动强度所能提供的压力；此时，控制电动牙刷将电动牙刷的马达的振动频率调节为与上限值Pb对应的振动频率Fb和并调节输入所述马达的脉宽调制信号的占空比。
完成上述步骤之后，控制电动牙刷返回实时检测所述刷头的压力数据的步骤，再次检测刷头的压力数据，以自动调节刷头的振动强度。
图2是本发明实施例提供的电动牙刷的振动强度控制系统的结构框图。
在本实施例中，所述电动牙刷包括所述电动牙刷包括刷头及驱动所述刷头振动的马达。在本实施例中，所述刷头为振动式刷头，对应的，所述马达为振动马达。
如图2所示，所述振动强度控制系统包括：
压力检测模块101，用于在所述刷头振动时，实时检测所述刷头的压力数据；
计算模块102，用于根据所述压力数据计算所述刷头的压力值；
判断模块103，用于判断所述压力值是否在预设压力范围内；
第一控制模块104，用于当所述压力值在预设压力范围内时，控制所述马达以与所述压力值对应的振动频率和脉宽调制信号占空比工作；
第二控制模块105，用于当所述压力值不在预设压力范围内时，控制所述马达以预设的恒定振动频率和预设的恒定脉宽调制信号占空比工作。
在上述振动强度控制系统中，压力检测模块101实时检测所述刷头的压力数据的过程具体为：多个作用力作用在压力检测模块101的应变片上，使应变片发生弹性形变，从而改变应变片接入压力检测模块101的内部回路的电阻大小，最终引起回路电压值发生变化，从而使压力检测模块101根据电压值变化获得压力数据。
在上述振动强度控制系统中，计算模块102根据所述压力数据计算所述刷头的压力值的过程具体为：计算模块102对压力检测模块101获得的压力数据进行平滑滤波处理后，换算成实际的压力值。
在一实施例中，当所述压力值在所述预设范围内时，所述马达的振动频率与所述压力值成线性正比关系。
在一实施例中，判断模块103还用于若所述压力值大于所述预设压力范围的上限值，则进一步判断所述压力值是否小于预设压力极限值；
所述第二控制模块105具体包括：
第一控制单元，用于当所述压力值小于所述预设压力范围的下限值时，控制所述马达以与所述预设压力范围的下限值对应的振动频率和脉宽调制信号占空比工作；
第二控制单元，用于当所述压力值大于所述预设压力范围的上限值且小于预设压力极限值时，控制所述马达以与所述预设压力范围的上限值对应的振动频率和脉宽调制信号占空比工作。
在一实施例中，第二控制模块105具体还包括，判断单元，用于当所述压力值大于所述预设压力范围的上限值时，进一步判断所述压力值是否小于预设压力极限值。
在一实施例中，所述系统还包括制动模块，用于若所述压力值大于或等于所述预设压力极限值，则控制所述马达停止振动。
具体的，所述第一控制模块可以是用于控制所述马达加速/减速的马达加速/减速器；所述第一控制单元可以是用于控制所述马达减速的马达减速器；所述第二控制单元可以是用于控制所述马达加速的马达加速器；。
此外，在本实施例中，所述振动强度控制系统还包括：
返回模块，用于返回驱动压力检测模块101继续实时检测所述刷头的压力数据。
在具体应用中，压力检测模块101可以为与刷头机械连接的压力传感器或称重传感器，所述称重传感器具体可以是单点称重传感器；调节模块104可以是用于驱动所述马达的马达驱动器。计算模块102、判断模块103、第一控制模块104、第二控制模块105以及更新模块均可集成于电动牙刷内部的控制器，具体的，所述控制器可以是内置存储盘或其他物理存储空间的微处理器。此外，上述制动模块可以是用于控制所述马达紧急制动停止运行的制动器。
本发明通过在电动牙刷的刷头振动时，实时检测刷头的压力数据，并根据所述压力数据计算得到刷头的压力值，以根据所述压力值判断用户的意愿是想要加大刷头的振动强度还是想要减小刷头的振动强度，然后根据压力值的大小调节马达的振动频率和输入马达的脉宽调制信号的占空比，以达到自动调节刷头的振动强度的目的，使电动牙刷的刷头振动强度可根据用户的使用意愿自动调节，能够有效保护和清洁口腔且易于实现，适于广泛推广使用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种电动牙刷的振动强度控制方法，所述电动牙刷包括刷头及驱动所述刷头振动的马达，其特征在于，所述振动强度控制方法包括：
在所述刷头振动时，实时检测所述刷头的压力数据；
根据所述压力数据计算所述刷头的压力值；
判断所述压力值是否在预设压力范围内；
当所述压力值在预设压力范围内时，控制所述马达以与所述压力值对应的振动频率和脉宽调制信号占空比工作；
当所述压力值不在预设压力范围内时，控制所述马达以预设的恒定振动频率和预设的恒定脉宽调制信号占空比工作。
2.如权利要求1所述的振动强度控制方法，其特征在于，所述控制所述马达以预设的恒定振动频率和预设的恒定脉宽调制信号占空比工作，具体包括：
当所述压力值小于所述预设压力范围的下限值时，控制所述马达以与所述预设压力范围的下限值对应的振动频率和脉宽调制信号占空比工作；
当所述压力值大于所述预设压力范围的上限值且小于预设压力极限值时，控制所述马达以与所述预设压力范围的上限值对应的振动频率和脉宽调制信号占空比工作。
3.如权利要求2所述的振动强度控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
当所述压力值大于或等于所述预设压力极限值，控制所述马达停止振动。
4.如权利要求1所述的振动强度控制方法，其特征在于，当所述压力值在所述预设范围内时，所述马达的振动频率与所述压力值成线性正比关系。
5.一种电动牙刷的振动强度控制系统，所述电动牙刷包括刷头及驱动所述刷头振动的马达，其特征在于，所述振动强度控制系统包括：
压力检测模块，用于在所述刷头振动时，实时检测所述刷头的压力数据；
计算模块，用于根据所述压力数据计算所述刷头的压力值；
判断模块，用于判断所述压力值是否在预设压力范围内；
第一控制模块，用于当所述压力值在预设压力范围内时，控制所述马达以与所述压力值对应的振动频率和脉宽调制信号占空比工作；
第二控制模块，用于当所述压力值不在预设压力范围内时，控制所述马达以预设的恒定振动频率和预设的恒定脉宽调制信号占空比工作。
6.如权利要求5所述的振动强度控制系统，其特征在于，所述第二控制模块，具体包括：
第一控制单元，用于当所述压力值小于所述预设压力范围的下限值时，控制所述马达以与所述预设压力范围的下限值对应的振动频率和脉宽调制信号占空比工作；
第二控制单元，用于当所述压力值大于所述预设压力范围的上限值且小于预设压力极限值时，控制所述马达以与所述预设压力范围的上限值对应的振动频率和脉宽调制信号占空比工作。
7.如权利要求6所述的振动强度控制系统，其特征在于，所述系统还包括：
制动模块，用于当所述压力值大于或等于所述预设压力极限值，控制所述马达停止振动。
8.如权利要求5所述的振动强度控制系统，其特征在于，当所述压力值在所述预设范围内时，所述马达的振动频率与所述压力值成线性正比关系。
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