CN110617879A - 一种电动牙刷的共振频率的检测方法与控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电动牙刷的共振频率的检测方法，其包括如下步骤：将电动牙刷的电机的占空比设为定值，获得所述电机在多组不同频率时电动牙刷工作电流的数值；比较测得的工作电流数值的大小，工作电流的最小值所对应的频率即为所述电动牙刷的共振频率。还公开了一种电动牙刷的控制系统，基于所述检测方法得出的共振频率，包括：微处理模块：微处理模块根据电动牙刷的所述共振频率设置工作模式，电动牙刷工作的频率不等于所述共振频率；所述工作模式通过调整频率和占空比参数设置；振动模块：所述振动模块中的电机在所述微处理模块的控制下改变工作的频率。
Description
技术领域
本发明涉及电动牙刷领域，尤其是一种电动牙刷的共振频率的检测方法与控制系统。
背景技术
对于高频的声波式电动牙刷而言，其清洁力与其电机的频率、摆幅和占空比有关。其中，频率是指单位时间内完成周期性变化的次数，频率越高，振动次数越快；占空比是指在一个脉冲循环内，通电时间相对于总时间所占的比例，占空比越高，振动强度越强；摆幅是指平衡位置到最远点的水平距离。频率越高，摆幅越小。
在电动牙刷的开发试验中发现，当电机振动的频率达到或者接近产品的固有频率时，会产生共振现象，尤其是与手柄产生共振现象时，振手感强烈，握持体验感差；长期多次的共振现象还会使得手柄内的电路板或电路结构被震坏，降低产品的使用寿命。在另外一些情况中，需要增强刷毛部分的共振现象以增强清洁力。而且牙刷的形状、质量和材质各不相同，使得每种电动牙刷的共振频率各有差异，如何快速准确地测出每种电动牙刷的共振频率是一个需要解决的问题。此外，在找到共振频率后如何合理地设置电动牙刷的控制系统，使得其综合体验达到较好的效果也是重要的课题。
发明内容
本发明目的在于针对上述背景技术中存在的问题，提供一种电动牙刷的共振频率的检测方法与控制系统，可以高效准确地找出不同电动牙刷的共振频率；而且基于此共振频率提供一种电动牙刷的控制系统，能让应用此系统的电动牙刷工作电流小、振手感弱且噪音低。
为了达到上述目的，本发明的技术方案有：
一种电动牙刷的共振频率的检测方法，其包括如下步骤：
数值测量：将电动牙刷的电机的占空比设为定值，获得所述电机在多组不同频率时电动牙刷工作电流的数值；
结果得出：比较测得的工作电流数值的大小，工作电流的最小值所对应的频率即为所述电动牙刷的共振频率。
进一步地，将获得的多个不同频率值与对应的工作电流的值绘制成频率-工作电流曲线图，所述曲线图的最低点所对应的频率即为所述共振频率。
进一步地，所述占空比的数值设有多个，分别获取并绘制每个占空比对应的频率-工作电流曲线图，所有所述频率-工作电流曲线图最低点对应的频率的平均值为所述共振频率。
本发明还提供一种电动牙刷的控制系统，所述控制系统基于所述检测方法得出的共振频率，包括：
微处理模块：所述微处理模块根据电动牙刷的所述共振频率设置工作模式，电动牙刷工作的频率不等于所述共振频率；所述工作模式的参数包括所述频率和所述占空比；
振动模块：所述振动模块中的电机在所述微处理模块的控制下改变所述频率。
进一步地，所述频率高于所述共振频率。
进一步地，所述频率高于所述共振频率10％-30％。
进一步地，所述工作模式包括敏感模式，当共振频率为270-290Hz时，所述敏感模式的频率为250Hz-370Hz，占空比为30％-50％。
进一步地，所述工作模式包括净白模式，当共振频率为270-290Hz时，所述净白模式的频率为320Hz-355Hz，占空比为40％-65％。
进一步地，还包括智能控制模块，所述智能控制模块在电动牙刷启动后，每隔30秒发出换区提示；所述智能控制模块在电动牙刷启动计时满2分钟后控制电动牙刷关机。
本发明的一种电动牙刷的共振频率的检测方法，利用当电机振动的频率达到或接近产品的固有频率发生共振现象时，电机工作输出相同强度动力所需电流最小的原理；再结合多组频率-工作电流的数据判断工作电流最低值所对应的频率，从而测出电动牙刷的共振频率，高效准确且易于实现。在此基础上还提供一种电动牙刷的控制系统，其工作模式避开了共振频率，因此减弱了共振现象带来的强振手感和噪音强度，且由于振动的频率偏离共振点不远，因此还可以兼顾工作电流小的优势，使得电池续航时间变长，无需频繁充电。
附图说明
图1为本发明的一种电动牙刷的共振频率的检测方法的流程图；
图2为本发明的实施例1中样品一的电动牙刷在固定频率时占空比和工作电流之间关系图；
图3为本发明的实施例1中样品二的电动牙刷在固定占空比时频率与工作电流之间的关系图；
图4为本发明的一种电动牙刷的控制系统的结构框图；
图5为本发明实施例二中样品三的电动牙刷的综合评价表；
图6为本发明实施例二中分区刷牙的口腔区域划分示意图。
具体实施方式
结合附图说明对本发明的一种电动牙刷的共振频率的检测方法与控制系统进行详细的描述，以对本发明的保护范围进行解释和说明。
实施例一
如图1所示，本发明提供了一种电动牙刷的共振频率的检测方法，其包括如下步骤：
步骤S1数值测量：将电动牙刷的电机的占空比设为定值，获得所述电机在多组不同频率时电动牙刷工作电流的数值；
步骤S2得出结果：比较测得的工作电流数值的大小，工作电流的最小值所对应的频率即为所述电动牙刷的共振频率。
测试电动牙刷的共振频率数据需要借助调试设备来完成，通过各项数据的综合分析才能得出最终的结果。需将电动牙刷与调试设备相连接，所述调试设备可以改变电动牙刷的电机的频率和占空比，并可以得到电动牙刷工作时的工作电流的数值；具体地，所述调试设备包括直流电源和调试器，所述直流电源为电动牙刷供电并可以显示实时的工作电流，所述调试器与电动牙刷相连并可以控制电动牙刷中电机工作的频率和占空比。
由于一般结果需要多次实验才能得出。为了避免使用电动牙刷自带电池其电量不够用、电池电量变化会影响测试结果和很难直观得出此时的工作电流等的缺陷，发明人还采用了外接直流电源来作为电源的供应设备，其既可以提供稳定的直流电也可以直接从其上面读出此时工作电流的数据。此外，调试器可以控制电动牙刷中电机工作的频率和占空比，其实现方式有多种，本实施例可以采用控制电机的IC程序来实现。
为了得出频率、占空比和工作电流之间的关系，发明人首先对样品一的电动牙刷在固定频率时占空比和工作电流之间关系图如图2所示，由图可知，无论是哪个频率值，只要频率一定，随着占空比的增加，产品工作电流也随之增加，表现出产品的振动强度越强，且占空比与电流之间呈现一定的线性关系。
而对于电动牙刷而言，共振现象是指当电机的振动频率达到或接近主机的固有频率时引起振动强度增加的现象。因此在共振条件下，电动牙刷会表现为梳头、刷柄的振动感强，同时工作电流较低(因为电机工作输出相同强度动力所需要的电流最小，最省电)。因此，可以通过测量一定占空比时，工作电流的最低值对应的频率即为共振频率。且为了更好更直观的得出共振频率的数值，最后得出的数据优选将获得的多个不同频率值与对应的工作电流的值绘制成频率-工作电流曲线图，所述曲线图的最低点所对应的频率即为所述共振频率。而且为了减小测量过程中的误差，将所述占空比的数值设有多个，分别获取并绘制每个占空比对应的频率-工作电流曲线图，所有所述频率-工作电流曲线图最低点对应的频率的平均值为所述共振频率。多个数据的平均值来减小由于人工或者设备带来的不可避免的误差，提高数据的准确度。在本实施例中发明人测试了样品二的数值如图3所示，可以看出，样品二的共振频率为280Hz。
实施例二
本发明还提供一种电动牙刷的控制系统，如图4所示，所述控制系统基于所述检测方法得出的共振频率，包括：
微处理模块：所述微处理模块根据电动牙刷的所述共振频率设置工作模式，电动牙刷工作的频率不等于所述共振频率；所述工作模式的参数包括所述频率和所述占空比；
振动模块：所述振动模块中的电机在所述微处理模块的控制下改变所述频率。
与现有技术中需要在共振频率上工作的方式正好相反，发明人由实施例一中的研究结果可以得知，当牙刷处于共振频率时，会造成振手感较强影响使用体验的缺陷。因此本实施例中通过为处理单元设置的工作模式选择了避开共振频率来设置工作模式。
所述频率优选高于所述共振频率的数值。在发明人的研究过程中发现，在共振频率附近，对于同一电流值，选择高于共振频率的频率比选择低于共振频率更好，因为在高一点频率条件下，产品带刷头负载的抗衰减能力更强。经过试验，所述频率高于所述共振频率10％-30％为较佳的频率段。
在占空比方面，由图2可知，占空比不是越大越好，因为占空比越大，产品工作电流越大，使用时越耗电，导致满电量的续航时间短，影响产品的使用寿命。因此需要在共振频率附近进行频率与占空比组合的不断调试，达到产品工作电流小、振手感弱、噪音低、振动强度合适的目的与要求。出于此目的，发明人对电动牙刷样品三进行了测试，得出综合评价表如图5所示，右图可知，在不同的频率和占空比下，刷头的振动强度、刷柄的振动强度和电流值均不一样。对产品样机而言，一般来说，频率一定时，占空比越高，电流越大，刷头振动强度越大，刷柄振动强度越大。占空比一定时，随着频率增加，产品的几个参数均有不一样的表现。该数据对于接下来产品不同工作模式参数选择具有重要的参考意义。
本发明对于共振频率在270-290Hz范围的电动牙刷中选取了两个较佳的工作模式，包括敏感模式和净白模式。所述敏感模式的频率为250Hz-370Hz，占空比为30％-50％，此时牙刷的振动频率较低，振动强度也较低，可以防止刺激过敏牙龈。所述净白模式的频率为320Hz-355Hz，占空比为40％-65％，此时牙刷振动频率较高可以达到较好的净白效果。
相比手动牙刷，使用电动牙刷的另一优势是可以对刷牙时间进行智能计时，因此本方案中电动牙刷还包括智能控制模块，所述智能控制模块在电动牙刷启动后，每隔30秒发出换区提示；所述智能控制模块在电动牙刷启动计时满2分钟后控制电动牙刷关机。参照附图6所示，每个30秒对应着口腔划分的四个区域(右上、右下、左上、左下)，每个30秒发出的换区提示提醒使用者换区刷牙，避免有些区域过度清洁而有些区域未清洁到位的情况。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。
Claims (9)
1.一种电动牙刷的共振频率的检测方法，其特征在于，其包括如下步骤：
数值测量：将电动牙刷的电机的占空比设为定值，获得所述电机在多组不同频率时电动牙刷工作电流的数值；
结果得出：比较测得的工作电流数值的大小，工作电流的最小值所对应的频率即为所述电动牙刷的共振频率。
2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，将获得的多个不同频率值与对应的工作电流的值绘制成频率-工作电流曲线图，所述曲线图的最低点所对应的频率即为所述共振频率。
3.根据权利要求2所述的检测方法，其特征在于，所述占空比的数值设有多个，分别获取并绘制每个占空比对应的频率-工作电流曲线图，所有所述频率-工作电流曲线图最低点对应的频率的平均值为所述共振频率。
4.一种电动牙刷的控制系统，其特征在于，所述控制系统基于权利要求1至3任一项所述检测方法得出的共振频率，包括：
微处理模块：所述微处理模块根据电动牙刷的所述共振频率设置工作模式，电动牙刷工作的频率不等于所述共振频率；所述工作模式的参数包括所述频率和所述占空比；
振动模块：所述振动模块中的电机在所述微处理模块的控制下改变所述频率。
5.根据权利要求4所述的控制系统，其特征在于，所述频率高于所述共振频率。
6.根据权利要求5所述的控制系统，其特征在于，所述频率高于所述共振频率10％-30％。
7.根据权利要求4所述的控制系统，其特征在于，所述工作模式包括敏感模式，当共振频率为270-290Hz时，所述敏感模式的频率为250Hz-370Hz，占空比为30％-50％。
8.根据权利要求4所述的控制系统，其特征在于，所述工作模式包括净白模式，当共振频率为270-290Hz时，所述净白模式的频率为320Hz-355Hz，占空比为40％-65％。
9.根据权利要求4所述的控制系统，其特征在于，还包括智能控制模块，所述智能控制模块在电动牙刷启动后，每隔30秒发出换区提示；所述智能控制模块在电动牙刷启动计时满2分钟后控制电动牙刷关机。
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