CN110811891A - 电动牙刷 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种电动牙刷，包括电机、控制模块以及震动检测模块，所述震动检测模块用于检测所述电动牙刷的震动状态，且输出震动信号，所述控制模块用于根据所述震动信号切换自身的工作状态。本申请实施例提供的电动牙刷能够能够在无机械按键的情况下保持低功耗。

Description

电动牙刷

技术领域

本申请涉及日常生活用品领域，具体涉及一种电动牙刷。

背景技术

电动牙刷是一种通过电机机芯的快速旋转或震动，使刷头产生高频震动的牙刷。传统的电动牙刷通过机械按键使电动牙刷开机，而机械按键需要在电动牙刷的外壳上额外增加按键，在电动牙刷的生产工艺流程中，额外增加按键会使得整个生产周期延长，生产效率低下。

现如今，在一些相关技术中，通过压力按键或触控按键代替机械按键，但该技术需要持续采样传感器输出的压力信号或触控信号，因此会增加电动牙刷的功耗，缩短电动牙刷的续航时间。

因此，如何实现无机械按键且低功耗的电动牙刷是目前亟待解决的一个问题。

发明内容

鉴于以上问题，本申请实施例提供一种电动牙刷，能够在无机械按键的情况下保持低功耗。

本申请实施例是采用以下技术方案实现的：

一种电动牙刷，包括电机以及控制模块，还包括震动检测模块，震动检测模块用于检测电动牙刷的震动状态，且输出震动信号，控制模块用于根据震动信号切换自身的工作状态。

进一步地，控制模块还用于在持续接收到震动信号时根据震动信号的接收频率调整电机的工作频率。

进一步地，当震动信号的接收频率在预设频率区间时，控制模块根据震动信号的接收频率，在预设的上限频率与下限频率之间调整电机的工作频率。

进一步地，控制模块还用于在持续接收到震动信号时将震动信号的接收频率与预设阈值频率比较，当接收频率大于或等于预设阈值频率时，控制模块控制电机启动；当接收频率小于预设阈值频率时，控制模块控制电机停止。

进一步地，电动牙刷还包括连接控制模块的压力传感器，控制模块还用于根据震动信号控制压力传感器的工作状态，并根据压力传感器所检测的压力信号调整电机的工作频率。

进一步地，当压力信号的信号强度在预设阈值区间时，控制模块根据压力信号的信号强度，在预设的上限频率与下限频率之间调整电机的工作频率。

进一步地，控制模块还用于将压力信号与预设阈值信号比较，当压力信号大于或等于预设阈值信号时，控制模块控制电机启动；当压力信号小于预设阈值阈值信号时，控制模块控制电机停止。

进一步地，其特征在于，控制模块包括状态切换单元，状态切换单元用于根据震动信号将控制模块切换为非休眠状态。

进一步地，震动检测模块为震动传感器。

进一步地，电动牙刷还包括刷头以及连接刷头的刷柄；其中，刷头包括连接于刷柄的基座以及设于基座的刷毛，压力传感器设于基座。

本申请提供的电动牙刷，设置有震动检测模块，震动检测模块检测电动牙刷的震动状态，当电动牙刷震动时，会使得震动检测模块会输出震动信号来触发控制模块切换自身的工作状态而使电动牙刷开机，从而无需控制模块主动周期采样传感器的信号，避免控制模块主动采样所产生的功耗。同时，通过设置震动检测模块，电动牙刷也不用额外增加机械按键。因此，本申请实施例提供的电动牙刷能够在无机械按键的情况下保持低功耗，延长电动牙刷的续航时间。

本申请的这些方面或其他方面在以下实施例的描述中会更加简明易懂。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本申请实施例提供的电动牙刷的结构示意图。

图2示出了本申请实施例提供的电动牙刷的模块框图。

图3示出了本申请实施例提供的另一种电动牙刷的结构示意图。

图4示出了本申请实施例提供的另一种电动牙刷的模块框图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施方式，实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性地，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

电动牙刷是一种通过电机机芯的快速旋转或震动，使刷头产生高频震动的牙刷。传统的电动牙刷通过机械按键使电动牙刷开机，而机械按键需要在电动牙刷的外壳上额外增加按键，在电动牙刷的生产工艺流程中，额外增加按键会使得整个生产周期延长，生产效率低下。

现如今，在一些相关技术中，通过压力按键或触控按键代替机械按键，但该技术需要持续采样传感器输出的压力信号或触控信号，因此会增加电动牙刷的功耗，缩短电动牙刷的续航时间。

因此，如何实现无机械按键且低功耗的电动牙刷是目前亟待解决的一个问题。

为了解决上述问题，发明人经过长期研究，提出了本申请实施例中的电动牙刷，设置有震动检测模块，震动检测模块检测电动牙刷的震动状态，当电动牙刷震动时，会使得震动检测模块会输出震动信号来触发控制模块切换自身的工作状态而使电动牙刷开机，从而无需控制模块主动周期采样传感器的信号，避免控制模块主动采样所产生的功耗。同时，通过设置震动检测模块，电动牙刷也不用额外增加机械按键。因此，本申请实施例提供的电动牙刷能够在无机械按键的情况下保持低功耗，延长电动牙刷的续航时间。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请的方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如图1所示，图1示例性地示出了本申请实施例提供的一种电动牙刷100，该电动牙刷100包括刷头10以及连接于刷头10的刷柄20。刷头10包括基座11以及刷毛12，其中基座11连接于刷柄20。刷柄20为一体成型刷柄，且刷柄20内设有震动检测模块30、控制模块40以及电机50。

如图2所示，震动检测模块30以及电机50分别连接于控制模块40。震动检测模块30用于检测电动牙刷的震动状态，且震动检测模块30在检测到电动牙刷的震动状态时，其输出震动信号至控制模块40。控制模块40接收到该震动信号后切换自身的工作状态，从而唤醒电动牙刷，并允许用户通过控制模块40启动电机50工作而开始刷牙。

其中，震动检测模块30在受到震动时会产生震动信号，该震动信号能够改变控制模块40的I/O(输入/输出)接口的电平状态，从而触发控制模块40从休眠状态就进入工作状态，使得电动牙刷自动开启。因此，控制模块40无需主动周期采样传感器的信号，从而避免了控制模块40主动采样所产生的额外功耗。

上述的电动牙刷100，通过设置在刷柄20内的震动检测模块30使控制模块40切换自身的工作状态而开机，无需在电动牙刷的外壳额外增加机械按键，因此可以通过一体成型工艺生产刷柄，减小了电动牙刷的生产周期，并提高了生产效率。由于震动检测模块30会随着电动牙刷的震动而触发控制模块40的I/O接口的电平变化，不需要持续采样压力信号或触控信号，因此可降低电动牙刷的功耗，延长电动牙刷的续航时间。

本申请实施例中，震动检测模块30可以为震动传感器，震动传感器可以为弹片式震动传感器以及滚珠式震动传感器。在本申请实施例中，以滚珠式震动传感器进行说明。设置在刷柄20内的震动传感器能够感应到电动牙刷的震动。例如，当用户拿起电动牙刷时，电动牙刷的角度发生改变，使得震动传感器内的滚珠随之滚动，滚珠来回滚动产生开关的信号，从而触发控制模块40的I/O接口的电平变化。

本申请实施例中，控制模块40可以为微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)，MCU具有多个I/O接口。控制模块40包括状态切换单元41，状态切换单元41用于根据震动信号将控制模块40由休眠状态切换为非休眠状态。当控制模块40的I/O接口的电平受震动检测模块30的影响而产生改变时，状态切换单元41将控制模块40从休眠状态切换为非休眠状态，此时允许用户通过控制模块40启动电机50，从而刷牙。因此，只要用户拿起电动牙刷100，控制模块40便会切换至非休眠状态，无需用户手动开启电源键，使用方便。

进一步地，为了节省电量，当用户不使用电动牙刷时，状态切换单元41将控制模块40从非休眠状态切换为休眠状态，启动低功耗模式。状态检测单元可以根据第一预设时间将控制模块40切换为休眠状态。具体地，用户在持续刷牙期间，震动检测模块30根据电动牙刷100的运动，会持续输出震动信号，引起控制模块40的I/O接口的电平持续改变。当控制模块40在第一预设时长内I/O接口的电平未改变时，即可认为用户未使用电动牙刷，此时状态切换单元41将控制模块40从非休眠状态切换到休眠状态。

在一些实施方式中，当震动检测模块30输出的震动信号大于预设的第一阈值信号时，状态切换单元41将控制模块40从休眠状态切换为非休眠状态。具体地，当控制模块40接收到震动信号时，引起I/O接口的电平发生改变，该预设的第一阈值信号可以表示电压预设的改变程度，当I/O接口电压的变化程度大于预设的改变程度时，比较器输出一个触发信号给状态切换单元41，使得状态切换单元41将控制模块40从休眠状态切换为非休眠状态，从而能够避免电动牙刷因为环境因素导致自身微小震动而被误唤醒。

需要说明的是，上述触发控制模块40切换至非休眠状态的震动信号是控制模块40首次接收到的震动信号。该首次接收到的震动信号应理解为控制模块40在休眠状态下第一次接收到的震动信号，该第一次接收到的震动信号触发控制模块40的I/O接口的电平发生第一次改变以触发控制模块40从休眠状态切换至非休眠状态。

本实施例中，控制模块40在非休眠状态下，仍持续接收震动检测模块30输出的震动信号，当控制模块40持续接收到震动信号时，I/O接口的电平持续发生改变。控制模块40用于在持续接收到震动信号时将震动信号的接收频率与预设阈值频率比较，当接收频率大于或等于预设阈值频率时，控制模块40控制电机50启动；当接收频率小于预设阈值频率时，控制模块40控制电机50停止。震动信号的接收频率也就是单位时间内I/O接口电平变化的次数。具体地，当控制模块40的I/O接口电平变化的频率大于或等于预设阈值频率时，控制模块40则控制电机50启动；当控制模块40将的I/O接口电平变化的频率小于预设阈值频率时，控制模块40则控制电机50停止。因此，控制模块40在非休眠状态下，用户可以通过晃动电动牙刷的频率来启动电机50或停止电机50以开始刷牙或停止刷牙，无需通过机械按键或触摸按键，使用方便且提高了用户体验。

在本实施例中，该预设阈值频率可以为零。若预设阈值频率为零，控制模块40在接收到震动信号时被唤醒至非休眠状态后，控制模块40可以直接启动电机50，适用于儿童或老人；若预设阈值频率不为零，控制信号在接收到震动信号时被唤醒至非休眠状态后，用户需要稍微晃动电动牙刷使震动信号的接收频率大于或等于预设阈值频率，控制模块40才控制电机50启动，避免用户误动作而错误启动电机50，适用于成年人。需要说明的是，用户在刷不同部位的牙齿时即可以发生上述的晃动。

本实施例中，控制模块40启动电机50工作后，仍持续接收震动检测模块30输出的震动信号，控制模块40用于根据震动信号的接收频率调整电机50的工作频率。震动信号的接收频率与电机50的工作频率可以呈线性相关或非线性相关。本实施例中，震动信号的接收频率与电机50的工作频率呈正相关，即当震动信号的接收频率越大时，电机50的工作频率越大。在一个具体的实施场景中，用户在刷不同部位的牙齿时需要来回晃动牙刷，当用户刷牙晃动电动牙刷时，震动检测模块30能够检测到震动信号，并且用户晃动的越快则震动检测模块30输出震动信号的频率则越大，控制模块40对震动信号的接收频率也越大，I/O接口的电平改变的也越快，进而使电机50的工作频率也随之增大，并使电动牙刷的刷牙频率增大。因此，用户可以在刷不同部位的牙齿时通过改变晃动电动牙刷的频率来改变电机50的工作频率，从而改变电动牙刷的刷牙频率，并且由于震动信号的接收频率与电机50的工作频率呈线性相关，不同的用户可以凭借自身的感觉任意控制刷牙的不同频率，适用范围广，用户体验佳。

进一步地，当震动信号的接收频率在预设频率区间时，控制模块40根据震动信号的接收频率，在预设的上限频率与下限频率之间调整电机50的工作频率。也就是说，只有震动信号的接收频率在预设频率区间内，控制模块40才根据震动信号的接收频率调整电机50的工作频率，其中，控制模块40控制电机工作于上限工作频率与下限工作频率之间。由于震动信号的接收频率与电机50的工作频率呈线性相关，因此预设频率区间的两个端值分别对应电机50的最小工作频率(下限工作频率)和电机50的最大工作频率(上限工作频率)。当震动信号的接收频率未达到预设频率区间的最小端值时，控制模块40控制电机50以最小工作频率工作，以保证用户刷牙的最小频率；当震动信号的接收频率超出预设频率区间的最大端值时，控制模块40控制电机50以最大工作频率工作，避免对用户的口腔造成损害。

在一些实施方式中，控制模块40也可以限制电机50的工作频率区间。电机50的工作频率仅能够在该区间内进行调整，当震动信号的接收频率对应的电机50工作频率未达到该区间的最小值时，以该最小值作为电机50的当前工作频率；当震动信号的接收频率对应的电机50工作频率超过该区间的最大值时，以该最大值作为电机50的当前工作频率。

进一步地，电机50可以为旋转电机或振动电机，电机50的类别在此不作限定。当电机50为旋转电机时，控制模块40根据震动信号的接收频率调整电机50的转速；当电机50为振动电机时，控制模块40根据震动信号的接收调整电机50的振动频率。

本实施例提供的电动牙刷，设置有震动检测模块，震动检测模块检测电动牙刷的震动状态，当电动牙刷震动时，会使得震动检测模块会输出震动信号来触发控制模块切换自身的工作状态而使电动牙刷开机，从而无需控制模块主动周期采样传感器的信号，避免控制模块主动采样所产生的功耗。同时，通过设置震动检测模块，电动牙刷也不用额外增加机械按键。因此，本申请实施例提供的电动牙刷能够在无机械按键的情况下保持低功耗，延长电动牙刷的续航时间。

如图3所示，本申请实施例还提供另一种电动牙刷200，与上述的电动牙刷100类似，该电动牙刷200同样包括刷头210以及连接刷头210的刷柄220，且刷头210同样包括连接于刷柄220的基座211以及连接于基座211的刷毛2123。如图4所示，该电动牙刷200不仅包括与上述电动牙刷100中类似的震动检测模块230、控制模块240以及电机250，还包括压力传感器260。其中，控制模块240包括与上述电动牙刷100中类似的状态切换单元241。

如图3所示，压力传感器260设于基座211，该压力传感器260用于检测基座211的压力，并输出压力信号。压力传感器260连接于控制模块240，且控制模块240用于接收压力传感器260输出的压力信号。

在一些实施方式中，该震动检测模块230可以替换为重力传感器。重力传感器用于感应电动牙刷的重力变化，当电动牙刷200的重力变化时，重力传感器输出一个触发信号至控制模块240。例如，当用户拿起电动牙刷时，控制模块240即可接收到一个触发信号。

如图3与图4所示，控制模块240根据震动检测模块230输出的震动信号控制压力传感器260的工作状态。压力传感器260的工作状态包括开启状态以及关闭状态。控制模块240根据初次接收的震动信号控制压力传感器260启动，以及在非休眠状态下的第二预设时间内未接收到震动信号时控制压力传感器260关闭。需要说明的是，该初次接收的震动信号为在压力传感器260关闭后控制模块240第一次接收的震动信号，该震动信号触发控制模块240的I/O接口在第二预设时间过后电平发生第一次变化并启动压力传感器260。

本实施例中，第一预设时间小于或等于第二预设时间，且该初次接收的震动信号与上述首次接收到的震动信号等同。具体地，若第一预设时间小于或等于第二预设时间，当压力传感器260关闭时，控制模块240已处于休眠状态，因此该初次接收的震动信号与上述首次接收到的震动信号等同。基于此，当控制模块240的I/O接口的电平在休眠状态下发生第一次改变时，控制模块240由休眠状态切换为非休眠状态，并同时启动压力传感器260工作。

在一些实施方式中，第一预设时间可以大于第二预设时间，且该初次接收的震动信号与上述首次接收到的震动信号不一定等同。具体地，若第一预设时间大于第二预设时间，当压力传感器260关闭时，控制模块240还处于非休眠状态；当压力传感器260关闭且控制模块240还处于非休眠状态时，控制模块240可能接收到震动信号，且该震动信号为上述初次接收到的震动信号而不是上述首次接收到的震动信号。

进一步地，控制模块240通过控制压力传感器260的供电回路的通断来控制压力传感器260的启闭。在一些实施方式中，控制模块240可以通过独立的电源管理模块来控制压力传感器260的启闭。

本实施例的电动牙刷，当控制模块240在休眠状态时压力传感器260为关闭状态，仅当控制模块240接收到震动信号时才开启压力传感器260，也就是说，仅当用户拿起电动牙刷，用户有刷牙的意图时才开启压力传感器260进行压力检测，进而避免了控制模块240在休眠状态下需要周期性采样压力传感器260的压力信号，从而极大地节省了电源的电量，延长了电动牙刷的续航时间。

本实施例中，控制模块240根据压力传感器260所检测的压力信号控制电机250的工作状态。刷牙时刷毛212与牙齿接触，当用户用力挤压刷毛212时，会引起基座211的微小形变，使得压力传感器260检测到压力信号，压力传感器260将该压力信号输出到控制模块240，控制模块240根据该压力信号启动或停止电机250。本实施例在刷毛212与牙齿接触时便可以启动电动牙刷刷牙，完全摒弃传统的机械按键，不仅能够提升电动牙刷外观的美感，而且极大地方便了用户的使用。

进一步地，当控制模块240接收到的压力信号大于预设的第二阈值信号时，控制模块240控制电机250启动；当控制模块240接收到的压力小于第二阈值信号时，控制模块240控制电机250停止。在一些实施方式中，该第二阈值信号可以为零。当第二阈值信号为零时，用户只要挤压刷毛212就可以启动电机250，使用方便。当第二阈值信号不为零时，用户需要以一定的力度挤压才能使电机250启动，避免电机250误启动。

本实施例中，控制模块240还根据压力信号调整电机250的工作频率。压力信号的信号强度与电机250的工作频率呈线性相关或非线性相关。本实施例中压力信号的信号强度与电机250的工作频率呈线性相关。压力信号的信号强度也就是压力信号的电压大小，压力信号的电压越大，则电机250的工作频率越大。用户在刷牙的过程中，能够通过不断改变挤压刷毛212的力度来调整电机250的工作频率，进而改变刷牙的频率。而由于压力信号的电压大小与电机250的工作频率呈线性相关，用户可以将电机250的工作频率调整在任意频率，满足用户刷牙力度的需求。本实施例通过压力传感器260的压力信号调整电机250的工作频率，调整的精度更高，调整的结果更加准确。

进一步地，当压力信号的信号强度在预设阈值区间时，控制模块240根据压力信号的信号强度，在预设的上限频率与下限频率之间调整电机250的工作频率。也就是说，只有压力信号的电压大小在预设阈值区间内，控制模块240才根据压力信号的电压大小调整电机250的工作频率，其中，控制模块40控制电机工作于上限工作频率与下限工作频率之间。由于压力信号的电压大小与电机250的工作频率呈线性相关，因此预设阈值区间的两个端值分别对应电机250的最小工作频率(下限工作频率)和电机250的最大工作频率(上限工作频率)。当压力信号的电压大小未达到预设阈值区间的最小端值时，控制模块240控制电机250以最小工作频率工作，以保证用户刷牙的最小频率；当压力信号的电压大小超出预设阈值区间的最大端值时，控制模块240控制电机250以最大工作频率工作，避免对用户的口腔造成损害。

本实施例中，第二阈值信号与该预设阈值区间关联，且第二阈值信号小于或等于该预设阈值区间的最小端值。基于此，用户在刷牙时需要保持挤压刷毛的力度持续大于第二阈值信号，提高用户在刷牙时的注意力。在一些实施方式中，第二阈值信号与该阈值区间无关联。例如，第二阈值信号的大小可以小于该预设阈值区间的最小端值。那么用户在刷牙时的力度便不受第二阈值信号限制。

本实施例提供的电动牙刷，通过震动检测模块检测的震动信号触发控制模块启动或关闭压力传感器，避免了控制模块在休眠状态下需要周期性采样压力传感器的压力信号，极大地节省了电源的电量。并且基于压力传感器的压力信号，控制电机的启动、停止以及工作频率，极大地方便了用户的使用，并且能够适用不同用户的刷牙需求，适用性广泛且用户体验佳。

以上，仅是本申请的较佳实施例而已，并非对本申请作任何形式上的限制，虽然本申请已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本申请，任何本领域技术人员，在不脱离本申请技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本申请技术方案内容，依据本申请的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本申请技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种电动牙刷，包括电机以及控制模块，其特征在于，还包括震动检测模块，所述震动检测模块用于检测所述电动牙刷的震动状态，且输出震动信号，所述控制模块用于根据所述震动信号切换自身的工作状态。

2.如权利要求1所述的电动牙刷，其特征在于，所述控制模块还用于在持续接收到所述震动信号时根据所述震动信号的接收频率调整所述电机的工作频率。

3.如权利要求2所述的电动牙刷，其特征在于，当所述震动信号的所述接收频率在预设频率区间时，所述控制模块根据所述接收频率，在预设的上限频率与下限频率之间调整所述电机的工作频率。

4.如权利要求1所述的电动牙刷，其特征在于，所述控制模块还用于在持续接收到所述震动信号时将所述震动信号的接收频率与预设阈值频率比较，当所述接收频率大于或等于所述预设阈值频率时，所述控制模块控制所述电机启动；当所述接收频率小于所述预设阈值频率时，所述控制模块控制所述电机停止。

5.如权利要求1所述的电动牙刷，其特征在于，所述电动牙刷还包括连接所述控制模块的压力传感器，所述控制模块还用于根据所述震动信号控制所述压力传感器的工作状态，并根据所述压力传感器所检测的压力信号调整所述电机的工作频率。

6.如权利要求5所述的电动牙刷，其特征在于，当所述压力信号的信号强度在预设阈值区间时，所述控制模块根据所述压力信号的信号强度，在预设的上限频率与下限频率之间调整所述电机的工作频率。

7.如权利要求5所述的电动牙刷，其特征在于，所述控制模块还用于将所述压力信号与预设阈值信号比较，当所述压力信号大于或等于所述预设阈值信号时，所述控制模块控制所述电机启动；当所述压力信号小于所述预设阈值阈值信号时，所述控制模块控制所述电机停止。

8.如权利要求1～7任一项权利要求所述的电动牙刷，其特征在于，所述控制模块包括状态切换单元，所述状态切换单元用于根据所述震动信号将所述控制模块切换为非休眠状态。

9.如权利要求1～7任一项权利要求所述的电动牙刷，其特征在于，所述震动检测模块为震动传感器。

10.如权利要求5～7任一项权利要求所述的电动牙刷，其特征在于，所述电动牙刷还包括刷头以及连接所述刷头的刷柄；其中，所述刷头包括连接于所述刷柄的基座以及设于所述基座的刷毛，所述压力传感器设于所述基座。

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