CN110865572A - 一种牙刷驱动电路及应用其的智能牙刷 - Google Patents

一种牙刷驱动电路及应用其的智能牙刷 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种牙刷驱动电路，包括：电机，能够为所述电动牙刷提供驱动力；按键调节模块，能够选择及切换所述电动牙刷至任一工作模式；控制芯片，能够通过脉冲宽度调制改变所述电机的输入电压，与所述按键调节模块的输出端相连接；驱动芯片，能够根据输入电压驱动所述电动牙刷执行相应的工作模式，分别连接到所述控制芯片的输出端以及所述电机；还公开了一种智能牙刷，包括牙刷体，所述牙刷体内设置有上述牙刷驱动电路。相比于传统技术，本发明设计合理，构思巧妙，能够为用户提供多种转速条件的刷牙模式，具有更丰富的刷牙效果，从而可以满足用户使用需求，同时可提升对牙龈的保护效果。

Description

一种牙刷驱动电路及应用其的智能牙刷
技术领域
本发明涉及电动牙刷领域，尤其是一种牙刷驱动电路及应用其的智能牙刷。
背景技术
口腔作为人体的重要器官之一，越来越受到人们的重视。尤其是牙齿的保护，更需要注重，平日除了专业的医疗护理之外，人们平时的刷牙也尤为重要。在平时手动刷牙时，由于手动的速度较慢，牙膏得不到充分的分解，这会导致洁牙效果不佳，因此电动牙刷应运而生，电动牙刷的高速运转能够按摩牙龈从而防止牙龈萎缩，但目前市面上的电动牙刷的转速是相对恒定的，不具有可调节性，刷牙效果较为单一，无法适应不同人群的使用需求。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种牙刷驱动电路及应用其的智能牙刷，能够为用户提供多种转速条件的刷牙模式，具有更丰富的刷牙效果，能够满足用户使用需求，同时可提升对牙龈的保护效果。
为了弥补现有技术的不足，本发明实施例采用的技术方案是：
一种牙刷驱动电路，用于驱动电动牙刷，包括：
电机，能够为所述电动牙刷提供驱动力；
按键调节模块，能够选择及切换所述电动牙刷至任一工作模式；
控制芯片，能够通过脉冲宽度调制改变所述电机的输入电压，与所述按键调节模块的输出端相连接；
驱动芯片，能够根据输入电压驱动所述电动牙刷执行相应的工作模式，分别连接到所述控制芯片的输出端以及所述电机；
所述工作模式包括第一模式、第二模式、第三模式和第四模式，所述第一模式对应的所述电机的脉冲宽度调制占空比为30％，所述第二模式对应的所述电机的脉冲宽度调制占空比为60％，所述第三模式对应的所述电机的脉冲宽度调制占空比为40％，所述第四模式对应的所述电机的脉冲宽度调制占空比为50％。
本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下有益效果：按键调节模块能够输入不同工作模式所对应的控制信号至控制芯片，可由用户进行控制，实现工作模式调节，从而满足用户使用需求，且不同工作模式可匹配不同电动牙刷的转速，因此用户可以任意选择适合自身的工作模式，以达到舒适刷牙、保护牙龈的效果；控制芯片能够以脉宽调制方式改变输出到电机的电压，从而实现各工作模式所匹配电压的精确输出，具有统筹控制作用；驱动芯片能够以不同电压来对应设置电机转速，从而使电机驱动电动牙刷执行不同的工作模式，可见其具有良好驱动性。因此，本发明设计合理，构思巧妙，能够为用户提供多种转速条件的刷牙模式，具有更丰富的刷牙效果，从而可以满足用户使用需求，同时可提升对牙龈的保护效果。
进一步地，所述按键调节模块包括第三电阻、按键检测电路以及与所述按键检测电路输出端相连接的控制按键，所述控制按键通过所述第三电阻连接到外部电压且还连接到所述控制芯片的输入端。
进一步地，本技术方案还包括用于提示工作模式状态的光信号模块，所述光信号模块包括与所述第一模式所匹配的红光二极管、与所述第二模式所匹配的绿光二极管以及与所述第三模式所匹配的蓝光二极管，所述红光二极管连接到所述控制芯片的第一输出引脚，所述绿光二极管连接到所述控制芯片的第二输出引脚，所述蓝光二极管连接到所述控制芯片的第三输出引脚。
进一步地，本技术方案还包括用于提示工作模式状态的声信号模块，所述声信号模块包括PNP型三极管、第四电阻、第五电阻、蜂鸣器和二极管，所述控制芯片的第四输出引脚通过所述第五电阻连接到所述PNP型三极管的基极，所述PNP型三极管的发射极连接到外部电压且集电极通过所述第四电阻连接到并联相接的所述二极管和所述蜂鸣器；其中，所述二极管的负极连接到所述PNP型三极管的集电极，所述二极管的正极连接到参考地。
进一步地，本技术方案还包括复位模块，所述复位模块包括复位按键、第一电阻、第二电阻和第一电容，所述第二电阻与所述复位按键串联形成第一支路，所述控制芯片的复位引脚通过所述第一电阻连接到参考地且还通过并联相接的所述第一支路和所述第一电容连接到外部电压。
进一步地，本技术方案还包括用于为所述控制芯片提供时钟频率的晶振模块，所述晶振模块包括第二电容、第三电容和陶瓷晶振；所述陶瓷晶振一端分别连接到所述控制芯片的第一外部晶振引脚和所述第二电容的一端，且另一端分别连接到所述控制芯片的第二外部晶振引脚和所述第三电容的一端，所述第二电容的另一端与所述第三电容的另一端均连接到参考地。
进一步地，所述驱动芯片采用L298N芯片。
进一步地，所述控制芯片采用STC12C5A60S2芯片。
一种智能牙刷，包括牙刷体，所述牙刷体内设置有上述任一技术方案所述的牙刷驱动电路。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的实施方案。
图1是本发明实施例的牙刷驱动电路的结构原理示意框图；
图2是本发明实施例的牙刷驱动电路的电路原理图；
图3是本发明实施例的牙刷驱动电路的电机处于不同模式下的脉宽调制占空比的曲线对比示意图，其中，(a)代表第一模式下，(b)代表第二模式下，(c)代表第三模式下，(d)代表第四模式下。
具体实施方式
本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
在本发明的描述中，如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
下面结合附图，对本发明实施例作进一步阐述。
参照图1，本发明实施例的一种牙刷驱动电路，用于驱动电动牙刷，包括：
电机B2，能够为电动牙刷提供驱动力；
按键调节模块100，能够选择及切换电动牙刷至任一工作模式；
控制芯片U1，能够通过脉冲宽度调制改变电机B2的输入电压，与按键调节模块100的输出端相连接；
驱动芯片U2，能够根据输入电压驱动电动牙刷执行相应的工作模式，分别连接到控制芯片U1的输出端以及电机B2；
工作模式包括第一模式、第二模式、第三模式和第四模式，第一模式对应的电机B2的脉冲宽度调制占空比为30％，第二模式对应的电机B2的脉冲宽度调制占空比为60％，第三模式对应的电机B2的脉冲宽度调制占空比为40％，第四模式对应的电机B2的脉冲宽度调制占空比为50％。
具体地，按键调节模块100能够输入不同工作模式所对应的控制信号至控制芯片U1，可由用户进行控制，实现工作模式调节，从而满足用户使用需求，且不同工作模式可匹配不同电动牙刷的转速，因此用户可以任意选择适合自身的工作模式，以达到舒适刷牙、保护牙龈的效果；控制芯片U1能够以脉宽调制方式改变输出到电机B2的电压，从而实现各工作模式所匹配电压的精确输出，具有统筹控制作用；驱动芯片U2能够以不同电压来对应设置电机B2转速，从而使电机B2驱动电动牙刷执行不同的工作模式，可见其具有良好驱动性。因此，本发明设计合理，构思巧妙，能够为用户提供多种转速条件的刷牙模式，具有更丰富的刷牙效果，从而可以满足用户使用需求，同时可提升对牙龈的保护效果。
根据发明人的经验，目前的人群中，儿童、老人和成人之间的牙齿发育程度一般是不同的，相比之下，成人的牙齿以及牙龈都相对最好，老人的次之，儿童的再次之；因此，如图3(a)，设计的第一模式对应的电机B2的脉冲宽度调制占空比最低，是为了匹配儿童的刷牙情况，可认为是“儿童模式”，相应地，如图3(b)，第二模式是为了匹配成人的刷牙情况，可认为是“成人模式”，如图3(c)，第三模式则为“老人模式”；并且，还设计了一种第四模式，如图3(d)，该第四模式对应的电机B2的脉冲宽度调制占空比为50％，可以匹配用户在一段时间内恒定的刷牙方式，作为一种“定时模式”，供用户备用。
优选地，参照图2，驱动芯片U2采用L298N芯片，其驱动性能稳定，能够接收控制芯片U1的输出电压，从而以对应的转速驱动电动牙刷。
优选地，参照图2，控制芯片U1采用STC12C5A60S2芯片，具有多个收、发数据接口，能够实现数据信号的处理输出，基于时钟指令触发，双串口通信模式，适用于本实施例的控制芯片U1。
更进一步地，参照图2，按键调节模块100包括第三电阻R8、按键检测电路以及与按键检测电路输出端相连接的控制按键K2，控制按键K2通过第三电阻R8连接到外部电压且还连接到控制芯片U1的输入端。
具体地，第三电阻R8用于为控制芯片U1的输入端提供电压，按键检测电路匹配不同的工作模式，由控制按键K2实现对于按键检测电路的状态确认输出，即控制工作模式选择输出，具有良好的选择控制效果；
其工作原理为：当按下控制按键K2，经过本实施例的电路传导，则电机B2开始工作，此时，再次按下控制按键K2，则电动牙刷进入四档功能循环选择模式，即每按下一次控制按键K2，则功能切换为下一档，直至第四档转换结束；并且，控制芯片U1具有记忆性能，在下次使用时，会以上次最后运行状态作为初始状态进行调节，非常方便。
按键检测电路是一种较为常规的电路结构，在本领域中已经早有出现，比如，可参照专利CN105406875B、CN103376406A、CN101581764B、CN102857231B以及CN101795139A等，上述专利公开了按键检测电路的结构及其与控制按键K2相配合的工作方式，故在此对其不作赘述。
更进一步地，发明人根据实际情况了解到，用户虽然选择了一种工作模式，但有时在刷牙时会突然忘掉，对于用户而言是不便的；因此，参照图2，发明人设计了一种用于提示工作模式状态的光信号模块200，光信号模块200包括与第一模式所匹配的红光二极管D2、与第二模式所匹配的绿光二极管D3以及与第三模式所匹配的蓝光二极管D4，红光二极管D2连接到控制芯片U1的第一输出引脚P0.5，绿光二极管D3连接到控制芯片U1的第二输出引脚P0.6，蓝光二极管D4连接到控制芯片U1的第三输出引脚P0.7。
具体地，采用三种不同光色LED来对应匹配前三种工作模式，即若处于哪一种工作模式，则该工作模式所对应的灯点亮，其余灯不点亮，显然地，若所有灯都不点亮，则说明目前处于第四模式状态，可见，方便用户实时了解目前的工作模式情况。
同理，发明人还设计了另一种形式下的同样用于提示工作模式状态的声信号模块300，参照图2，声信号模块300包括PNP型三极管Q1、第四电阻R4、第五电阻R3、蜂鸣器BZ1和第一二极管D1，控制芯片U1的第四输出引脚P0.1通过第五电阻R3连接到PNP型三极管Q1的基极，PNP型三极管Q1的发射极连接到外部电压且集电极通过第四电阻R4连接到并联相接的第一二极管D1和蜂鸣器BZ1；其中，第一二极管D1的负极连接到PNP型三极管Q1的集电极，第一二极管D1的正极连接到参考地。
具体地，PNP型三极管Q1起到开关作用，当电机B2驱动处于某种模式下，即控制芯片U1输出电压使其导通，进而驱动蜂鸣器BZ1发出提示声音，提示声音内容可自行设定，并不限制，反之则不导通，蜂鸣器BZ1静止，可见，上述设计同样能够为用户进行及时方便地提示工作模式状态；其中，第四电阻R4可为PNP型三极管Q1的基极提供导通电压，第五电阻R3可为蜂鸣器BZ1提供导通电压，第一二极管D1主要起到稳压作用，保证蜂鸣器BZ1的通电安全。
更进一步地，发明人发现，有时电动牙刷出现故障，则用户完全不知道该如何操作，因此，为了用户设置更方便，还设计了复位模块400，参照图2，复位模块400包括复位按键K1、第一电阻R1、第二电阻R2和第一电容C1，第二电阻R2与复位按键K1串联形成第一支路，控制芯片U1的复位引脚RST通过第一电阻R1连接到参考地且还通过并联相接的第一支路和第一电容C1连接到外部电压。
具体地，当电动牙刷出现故障、通电不稳等情况时，用户只需按下复位按键K1，则电路驱动会回到初始的正常状态，对于用户而言非常方便；其中，第二电阻R2起到为控制芯片U1的复位引脚RST提供导通电压的作用，第一电阻R1和第一电容C1配合起到滤波作用。
更进一步地，还设计了一种用于为控制芯片U1提供时钟频率的晶振模块500，参照图2，晶振模块500包括第二电容C2、第三电容C3和陶瓷晶振Y1；陶瓷晶振Y1一端分别连接到控制芯片U1的第一外部晶振引脚XTAL2和第二电容C2的一端，且另一端分别连接到控制芯片U1的第二外部晶振引脚XTAL1和第三电容C3的一端，第二电容C2的另一端与第三电容C3的另一端均连接到参考地。
具体地，陶瓷晶振Y1通过两个晶振引脚而为控制芯片U1提供时钟频率触发，使得控制芯片U1基于时钟频率可实现脉宽调制控制输出；其中，第二电容C2和第三电容C3主要起到滤波作用。
发明人还提供了一种智能牙刷，包括牙刷体，牙刷体内设置有上述任一实施例的牙刷驱动电路，能够为用户提供多种转速条件的刷牙模式，具有更丰富的刷牙效果，能够满足用户使用需求，同时可提升对牙龈的保护效果。
以上内容对本发明的较佳实施例和基本原理作了详细论述，但本发明并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员应该了解在不违背本发明精神的前提下还会有各种等同变形和替换，这些等同变形和替换都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (9)

1.一种牙刷驱动电路，用于驱动电动牙刷，其特征在于，包括：
电机，能够为所述电动牙刷提供驱动力；
按键调节模块，能够选择及切换所述电动牙刷至任一工作模式；
控制芯片，能够通过脉冲宽度调制改变所述电机的输入电压，与所述按键调节模块的输出端相连接；
驱动芯片，能够根据输入电压驱动所述电动牙刷执行相应的工作模式，分别连接到所述控制芯片的输出端以及所述电机；
所述工作模式包括第一模式、第二模式、第三模式和第四模式，所述第一模式对应的所述电机的脉冲宽度调制占空比为30％，所述第二模式对应的所述电机的脉冲宽度调制占空比为60％，所述第三模式对应的所述电机的脉冲宽度调制占空比为40％，所述第四模式对应的所述电机的脉冲宽度调制占空比为50％。
2.根据权利要求1所述的一种牙刷驱动电路，其特征在于：所述按键调节模块包括第三电阻、按键检测电路以及与所述按键检测电路输出端相连接的控制按键，所述控制按键通过所述第三电阻连接到外部电压且还连接到所述控制芯片的输入端。
3.根据权利要求1所述的一种牙刷驱动电路，其特征在于：还包括用于提示工作模式状态的光信号模块，所述光信号模块包括与所述第一模式所匹配的红光二极管、与所述第二模式所匹配的绿光二极管以及与所述第三模式所匹配的蓝光二极管，所述红光二极管连接到所述控制芯片的第一输出引脚，所述绿光二极管连接到所述控制芯片的第二输出引脚，所述蓝光二极管连接到所述控制芯片的第三输出引脚。
4.根据权利要求1所述的一种牙刷驱动电路，其特征在于：还包括用于提示工作模式状态的声信号模块，所述声信号模块包括PNP型三极管、第四电阻、第五电阻、蜂鸣器和二极管，所述控制芯片的第四输出引脚通过所述第五电阻连接到所述PNP型三极管的基极，所述PNP型三极管的发射极连接到外部电压且集电极通过所述第四电阻连接到并联相接的所述二极管和所述蜂鸣器；其中，所述二极管的负极连接到所述PNP型三极管的集电极，所述二极管的正极连接到参考地。
5.根据权利要求1所述的一种牙刷驱动电路，其特征在于：还包括复位模块，所述复位模块包括复位按键、第一电阻、第二电阻和第一电容，所述第二电阻与所述复位按键串联形成第一支路，所述控制芯片的复位引脚通过所述第一电阻连接到参考地且还通过并联相接的所述第一支路和所述第一电容连接到外部电压。
6.根据权利要求1所述的一种牙刷驱动电路，其特征在于：还包括用于为所述控制芯片提供时钟频率的晶振模块，所述晶振模块包括第二电容、第三电容和陶瓷晶振；所述陶瓷晶振一端分别连接到所述控制芯片的第一外部晶振引脚和所述第二电容的一端，且另一端分别连接到所述控制芯片的第二外部晶振引脚和所述第三电容的一端，所述第二电容的另一端与所述第三电容的另一端均连接到参考地。
7.根据权利要求1所述的一种牙刷驱动电路，其特征在于：所述驱动芯片采用L298N芯片。
8.根据权利要求1至7任一所述的一种牙刷驱动电路，其特征在于：所述控制芯片采用STC12C5A60S2芯片。
9.一种智能牙刷，其特征在于：包括牙刷体，所述牙刷体内设置有如权利要求1至8任一所述的牙刷驱动电路。
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CN114391995A (zh) * 2022-01-18 2022-04-26 合肥乐洁智能科技有限公司 口腔护理机器人的灯光交互系统

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