CN111643209A - 带光控装置的电动牙刷和电动牙刷的控制方法 - Google Patents

Abstract

提供了带光控装置的电动牙刷和电动牙刷的控制方法。电动牙刷包括刷头、电机组件和电路板，电机组件包括驱动电机，驱动电机驱动刷头且电连接于电路板，刷头在受外力作用时带动驱动电机移位，光控装置包括光源和光传感元件，电机组件还包括联动件，联动件与驱动电机联动并在驱动电机的带动下改变光源和光传感元件之间的光通量，光源和光传感元件电连接于电路板，电路板根据光传感元件反馈的信号控制驱动电机。电动牙刷基于光信号而非压力信号的变化来控制电动牙刷，光信号的变化容易被光传感元件感测，电动牙刷具有较高的控制灵敏度且制造难度较低。能够实现自动控制电动牙刷处于多个工作模式，比如正常工作模式、不工作模式以及报警模式。

Description

带光控装置的电动牙刷和电动牙刷的控制方法

技术领域

本公开涉及电动牙刷技术领域，特别涉及一种带光控装置的电动牙刷和电动牙刷的控制方法。

背景技术

对于传统的电动牙刷来说，在电动刷头进入口腔前，使用者就需要将电动牙刷打开，使得刷头在进入口腔前就开始振动，这样，牙膏可能会随着刷头的振动而掉落、飞溅。在使用电动牙刷时，电动牙刷在一般情况下会一直保持振动状态直至刷牙结束。在刷牙中途，使用者将刷头移动至口腔外时，电动牙刷也会保持振动状态，位于刷头的牙膏沫会随着电动牙刷的振动发生飞溅，牙膏沫飞溅至洗漱台、使用者的衣物等处，需要使用者进行清洗，给使用者带来不便且不利于环境卫生。

此外，在刷牙过程中，使用者经常有用力过度的现象，影响牙刷的刷毛对牙齿表面的清洁效果，甚至对口腔造成损害，对口腔健康不利。

有一些电动牙刷设置压力传感器，压力传感器感测刷头受力时电机组件产生的压力，从而感测电动牙刷的工作状态并对电动牙刷进行控制。这样的电动牙刷对压力传感器的安装要求较高，比如压力传感器的位置要能够保证在电机组件发生移位时与其接触。这就导致这种带压力传感器的电动牙刷检测压力的效果欠佳，比如在刷头轻微受力时可能检测不到，在使用者用力较轻时无法启动电动牙刷。

发明内容

鉴于上述现有技术的状态而做出本公开。本公开的目的在于提供一种带光控装置的电动牙刷和电动牙刷的控制方法，其能够自动控制电动牙刷的工作状态，且灵敏度高，制造难度低。

提供了带光控装置的电动牙刷，其包括刷头、电机组件和电路板，所述电机组件包括驱动电机，所述驱动电机驱动所述刷头且电连接于所述电路板，所述刷头在受外力作用时带动所述驱动电机移位，所述光控装置包括光源和光传感元件，所述电机组件还包括联动件，所述联动件与所述驱动电机联动并在所述驱动电机的带动下改变所述光源和所述光传感元件之间的光通量，所述光源和所述光传感元件电连接于所述电路板，所述电路板根据所述光传感元件反馈的信号控制所述驱动电机。

优选地，所述驱动电机的一端连接于所述刷头，所述驱动电机的另一端连接于所述联动件，所述联动件将所述驱动电机的所述另一端安装于所述电动牙刷的刷柄，所述联动件具有供所述光源发出的光通过的光通道，在所述联动件随所述驱动电机运动时，所述光通道变位或被遮挡或被打开从而使所述光通量变化。

优选地，所述刷柄具有与所述驱动电机的一端连接的连接部位，所述联动件、所述驱动电机和所述刷头形成的整体构成以所述连接部位为支点的杠杆，所述刷头和所述驱动电机的位于所述连接部位的所述刷头侧的部分形成第一力臂，所述联动件和所述驱动电机的位于所述连接部位的联动件侧的部分形成第二力臂。

优选地，所述刷头具有刷毛，所述刷头位于所述杠杆的一端，所述刷毛与所述连接部位之间的距离小于所述光通道与所述连接部位之间的距离。

优选地，所述联动件包括位于所述驱动电机的轴向外侧的第一部分和外套于所述驱动电机的第二部分，所述第一部分具有所述光通道，在所述联动件随所述驱动电机运动时，所述光通道变位而使所述光通量变化。

优选地，所述联动件包括位于所述驱动电机的轴向外侧的第一部分和外套于所述驱动电机的第二部分，所述第二部分成筒状并具有所述光通道，在所述驱动电机停机时，所述光通道被所述驱动电机遮挡，在所述联动件随所述驱动电机运动时，所述光通道被打开。

优选地，所述光源和所述光传感元件在所述刷头的前后方向上相对设置，所述光通道沿着所述刷头的前后方向延伸。

优选地，所述光源包括LED灯珠，所述光传感元件包括光敏电阻；或者，所述光源包括激光发射器，所述光传感元件包括激光接收器。

优选地，所述光控装置包括束光套，所述束光套由不透光材料制成，所述束光套外套于所述光传感元件，从而所述光传感元件仅接收来自所述光源的光。

还提供一种电动牙刷的控制方法，所述电动牙刷为根据上述技术方案中任一项所述的电动牙刷，其所述控制方法包括：

所述刷头未受力时，所述电路板根据所述光传感元件的反馈不启动所述驱动电机；和

当所述光传感元件感测的光量到达所述电路板预设的触发值时，所述电路板根据所述光传感元件的反馈控制所述驱动电机启动；和/或

当所述光传感元件感测的光量到达所述电路板预设的报警值时，所述电路板根据所述光传感元件的反馈控制所述驱动电机改变转速或停机，和/或控制指示灯闪亮，和/或控制报警器报警。

本公开提供的上述技术方案至少具有以下有益效果：

能够实现自动控制电动牙刷处于多个工作模式，比如正常工作模式、不工作模式以及报警模式。可以自动地控制电动牙刷在进入口腔后才振动，离开口腔不受力后停止振动，防止牙膏飞溅。还可以规范使用习惯，使使用者很好地控制刷牙的力度。而且，基于光信号而非压力信号的变化来控制电动牙刷，光信号的变化容易被光传感元件感测，电动牙刷具有较高的控制灵敏度，电动牙刷的制造难度较低。

附图说明

图1为本公开提供的电动牙刷的第一实施例和第二实施例的分解示意图，其中省略了刷头。

图2为电动牙刷的第一实施例的局部纵剖图。

图3a为图2中的电动牙刷在刷头受力前的力学简图。

图3b为图2中的电动牙刷在刷头受力后的力学简图。

图4为电动牙刷的第二实施例的局部纵剖图。

图5a为图4中的电动牙刷在刷头受力前的力学简图。

图5b为图4中的电动牙刷在刷头受力后的力学简图。

图6为电动牙刷的第三实施例的局部纵剖图。

图7a为图6中的电动牙刷在刷头受力前的力学简图。

图7b为图6中的电动牙刷在刷头受力后的力学简图。

附图标记说明：

1刷柄、2按键、3底盖、4开关、5第一电路板、6第一弹性件、7驱动电机、8联动件、9防水软胶、10束光套、11第二弹性件、12第二电路板、13固定架、14电池、15刷头、16LED灯珠、16A激光发射器、17光敏电阻、17A激光接收器、18光通道、181进光口、182出光口。

具体实施方式

下面参照附图描述本公开的示例性实施方式。应当理解，这些具体的说明仅用于示教本领域技术人员如何实施本公开，而不用于穷举本公开的所有可行的方式，也不用于限制本公开的范围。

如图1、图2、图4和图6所示，本公开提供一种带光控装置的电动牙刷，电动牙刷包括刷头15、刷柄1、电机组件、电池14和固定架13。电机组件包括驱动电机7和与驱动电机7联动的联动件8。

刷柄1的内部安装固定架13，驱动电机7、电池14和电路板在刷柄1的内部安装于固定架13，从而间接地连接于刷柄1。固定架13与驱动电机7之间可以具有第一弹性件6。固定架13可以并不包裹驱动电机7，而仅连接驱动电机7的部分外周，驱动电机7的裸露的外周可以由刷柄1支撑。

刷柄1的靠近轴向一端(靠近刷头15)的部分设有驱动电机7，驱动电机7的轴向一端连接于刷头15，驱动电机7和刷头15成整体，从而刷头15在受外力作用时会带动驱动电机7移位。联动件8例如安装于驱动电机7的另一端，且联动件8安装于固定架13，例如卡接于固定架13的相应位置，从而联动件8将驱动电机7的另一端安装于固定架13进而安装于刷柄1，联动件8不仅与驱动电机7联动还起到连接作用。联动件8和固定架13之间还可以设有第二弹性件11，当联动件8运动时，第二弹性件11能够受挤压而变形，从而为联动件8提供更大的活动空间。

刷柄1具有与驱动电机7的一端连接的连接部位，具体地，驱动电机7的输出轴从刷柄1的一端的孔中穿出，上述连接部位即位于刷柄1的与该孔对应的部分。刷头15受驱动电机7的输出轴驱动且可拆卸地连接于刷柄1的轴向一端，例如刷头15插装于输出轴，刷柄1的上述孔内可以装有防水软胶9，防水软胶9起到防水作用。

刷头15和刷柄1的在轴向上相对的端面具有间隙S(例如大约2mm)，该间隙S的存在使得刷头15能够相对刷柄1摆动。刷柄1的轴向另一端设有底盖3，刷柄1的靠近轴向另一端的部分设有上述电池14，打开底盖3可以使电池14裸露，从而可以人工拆卸电池14而对其进行更换。

刷柄1内部还安装有电路板，电路板与电池14和驱动电机7电连接，驱动电机7受电路板的控制而启停或者改变转速。

刷柄1的对应于电路板的部分可以设有按键2，电路板的与按键2对应的部分可以设有开关4，开关4控制驱动电机7。按键2可供操作者按压从而人工控制电动牙刷的启停。

在电动牙刷的径向上的两相对侧(正面和背面)可以分别设有电连接的第一电路板5和第二电路板12，刷柄1的对应于第一电路板5的侧部可以设有按键2。

第一电路板5和第二电路板12可以安装于固定架13，当需要在手柄的径向上的两相对侧均设置按键时，可以在第二电路板12上设置与该新设的按键对应的开关。

下面结合图2至图3b介绍电动牙刷的第一实施例。

光控装置设于刷柄1的内部，光控装置包括LED灯珠16和光敏电阻17，LED灯珠16和光敏电阻17相对设置从而二者之间能够形成光路，光敏电阻17在接收LED灯珠16发出的光后产生电信号，LED灯珠16和光敏电阻17电连接于电路板从而可由电路板供电。

LED灯珠16可以直接连接于第一电路板5，光敏电阻17可以直接连接于第二电路板12。在具有一块电路板的实施例中，LED灯珠16和光敏电阻17可以连接于同一块电路板。在其他实施例中，LED灯珠16和光敏电阻17的位置可以互换。

以下所述“刷头15的前后方向”为刷毛的延伸方向，刷毛的自由端所在的一侧称为刷头15的前侧，刷毛的基端所在的一侧称为刷头15的后侧。

联动件8包括位于驱动电机7的轴向外侧的第一部分和外套于驱动电机7的第二部分，第二部分整体成筒状从而具有容纳驱动电机7的一部分的内腔。联动件8的第一部分具有光通道18。在驱动电机7停机时，光通道18可以沿着刷头15的前后方向延伸，LED灯珠16和光敏电阻17在刷头15的前后方向上相对设置，从而光通道18的两端分别对准LED灯珠16和光敏电阻17，LED灯珠16发出的光经过光通道18而被光敏电阻17感测。

联动件8、驱动电机7和刷头15形成整体，该整体构成以连接部位为支点的杠杆，刷头15和驱动电机7的位于连接部位的刷头15侧的部分形成第一力臂，联动件8和驱动电机7的位于连接部位的联动件8侧的部分形成第二力臂。第二弹性件11形成支撑于固定架13的弹性支点。

光通道18和刷头15分别位于杠杆的两端，这样光通道18与刷头15的联动效果显著。

优选地，第一力臂小于第二力臂，这有助于进一步增强光通道18与刷头15的联动效果，从而保证光敏电阻17的灵敏度。

如图3a所示，驱动电机7处于停机状态，光通道18有最大的通光量。

如图3b所示，L1为刷毛与弹性支点Q之间的距离，L2为支点P与弹性支点Q之间的距离，L3为光通道18与弹性之间Q之间的距离。刷毛和支点P之间的距离L1-L2为上述第一力臂的长度，光通道18和支点P之间的距离L2-L3为上述第二力臂的长度。

刷头15受力F作用，此时将在前后方向(图3b中的上下方向)偏移距离D，具体地，刷头15会朝向其后方(图2中的下方)转动。根据杠杆原理，与刷头15位于支点P的相反侧的驱动电机7将随着刷头15反向转动，联动件8随驱动电机7运动，光通道18变位(转向，如图3b中虚线所示)从而光通道18的两端不同时对准LED灯珠16和光敏电阻17。同时，杠杆受到弹性支点Q提供的阻尼作用。

电路板预先设置触发值和报警值，触发值是电动牙刷进入正常工作模式的门槛，报警值是电动牙刷进入报警模式的门槛。

当使用者未使用电动牙刷时，刷头15未进入口腔，刷头15不受力，光敏电阻17感测初始的光通量，例如在本实施例中，光通道18内具有最大量的光通量，从而光敏电阻17感测该最大量的通光量，电路板不启动驱动电机7。

当使用者使用电动牙刷时，刷头15进入口腔并受力而向后偏移，刷头15带动驱动电机7绕支点P转动，联动件8联动而改变LED灯珠16和光敏电阻17之间的光通量。例如在本实施例中，光通道18转向，光通道18内的光通量变小，当所述光敏电阻17感测到的光通量到达出触发值时，电路板根据光敏电阻17的反馈控制驱动电机7启动。这样，刷头15在进入口腔受力后才开始振动，防止进入口腔之前振动而导致牙膏飞溅。

当使用者在使用过程中间歇性地停止时，刷头15不受力，联动件8联动，光通路回位而使得光敏电阻17感测的光通量恢复，电路板控制驱动电机7停机。

当使用者用力过度时，刷头15在较大作用力下发生较大偏移，联动件8联动而使光通量较正常工作模式变大，光敏电阻17感测的光通量达到报警值时，电路板接收光敏电阻17的反馈而控制驱动电机7改变转速或停机从而提示使用者用力过度。

可见，联动件8与驱动电机7联动从而改变LED灯珠16和光敏电阻17之间的光通量，光敏电阻17感测光通量，电路板根据光敏电阻17反馈的信号控制驱动电机7。

这样，能够自动控制电动牙刷处于多个工作模式，比如正常工作模式、不工作模式以及报警模式。可以自动地控制电动牙刷在进入口腔后才振动，离开口腔后停止振动，防止牙膏飞溅。还可以规范使用习惯，使使用者很好地控制刷牙的力度。而且，基于光信号而非压力信号的变化来控制电动牙刷，光信号的变化容易被光敏电阻17感测，电动牙刷具有较高的控制灵敏度，电动牙刷的制造难度较低。

此外，联动件8不仅起到上述的连接作用，还兼顾提供光通道18而起到改变光通量的作用，这使电动牙刷的结构得以简化。

在本实施例中，以LED灯珠16作为光源的举例，以光敏电阻作为光传感元件的举例，光源和光传感元件还可以为其他。

优选地，光控装置包括束光套10，束光套10由不透光材料制成，束光套10外套于光敏电阻17，从而光敏电阻17仅接收LED灯珠16发出的光，避免外部光干扰光敏电阻17对LED灯珠16的灯光的感测。

在本实施例的变形中，在驱动电机7停机时，光通道18可以不同时对准LED灯珠16和光敏电阻17，在驱动电机7启动时，光通道18变位而使光通量变化。

本公开不限制光通道18的初始位置(在驱动电机7停机时所处的位置)，只要光通道18能够变位而改变光通量即可。

图4至图5b示出电动牙刷的第二实施例。本实施例与第一实施例的区别主要在于，LED灯珠16替换为激光发射器16A，光敏电阻17替换为激光接收器17A。

下面结合图6至图7b介绍电动牙刷的第三实施例。第三实施例与第一实施例的原理相同，结构设置有所区别，在此仅介绍二者的差异之处。

联动件8的第二部分具有光通道，具体地，第二部分的本体具有进光口181和出光口182，在驱动电机7停机时，驱动电机7的另一端插入第二部分的内腔，从而在进光口181和出光口182之间遮挡第二部分的内腔的一部分。进光口181、出光口182，以及二者之间的的内腔未被遮挡的部分形成光通道，光通道例如为环形或者半环形等。

如图7a所示，驱动电机7处于停机状态，联动件8的进光口181被驱动电机7的尾端遮挡。

如图7b所示，刷头15受力F作用，此时将在前后方向(如图7b中的上下方向)偏移距离D，具体地，刷头15会朝向其后方(图6中的下方)转动。根据杠杆原理，驱动电机7将随着刷头15反向转动，联动件8随驱动电机7转动，但驱动电机7和联动件8的转动角度不同导致二者之间形成间隙。光通道变化，LED灯珠16发出的光从该间隙衍射，衍射的光线L经由进光口181进入光通道而由光敏电阻17感测。

当使用者未使用电动牙刷时，刷头15未进入口腔，刷头15不受力，光敏电阻17感测初始的光通量，电路板不启动驱动电机7。

当使用者使用电动牙刷时，刷头15进入口腔并受力而向后偏移，刷头15带动驱动电机7转动，联动件8转动而使联动件8和驱动电机7形成间隙，光通道变化打开，从而光敏电阻17感测到光量改变，电路板根据光敏电阻17的反馈控制驱动电机7启动。

当使用者在使用过程中间歇性地停止时，刷头15不受力，联动件8联动而回位，光通道恢复到初始状态，光敏电阻17再次感测初始的光通量，电路板控制驱动电机7停机。

当使用者用力过度时，刷头15在较大作用力下发生较大偏移，联动件8联动而使上述间隙变大，自进光口181衍射的光量增加，光敏电阻17感测的光量达到报警值时，电路板接收光敏电阻17的反馈而控制驱动电机7改变频率或停机从而提示使用者用力过度。

在本实施例的变形中，在驱动电机7停机时，光通道可以部分地被遮挡，而在驱动电机7启动时，驱动电机7和联动件8由于转动而形成间隙，光通道打开。

本公开不限制光通道的初始状态(在驱动电机7停机时被遮挡的状态)，只要光通道能够在联动件8联动时被进一步打开或遮挡从而使通过的光量变化即可。

在本实施例中，光源和光传感元件的组合也可以为“激光发射器16A和激光接收器17A的组合”。

在其他实施例中，电动牙刷还可以包括指示灯，当使用者用力过度时，电路板可以控制指示灯闪亮以提醒使用者。或者，在其他实施例中，电动牙刷还可以包括报警器，当使用者用力过度时，电路板可以控制报警器报警以提醒使用者。

对于本公开提供的电动牙刷，既可以通过光控装置而自动控制工作模式，也可以通过人工操控按键2来实现启停。

应当理解，驱动电机7“移位”是指驱动电机7的轻微摆动，例如，绕其位于刷柄1的一端的孔中的部分摆动，而非驱动电机7整体移动。

应当理解，上述实施方式仅是示例性的，不用于限制本公开。本领域技术人员可以在本公开的教导下对上述实施方式做出各种变型和改变，而不脱离本公开的范围。

Claims (10)

1.一种带光控装置的电动牙刷，其特征在于，包括刷头(15)、电机组件和电路板，所述电机组件包括驱动电机(7)，所述驱动电机(7)驱动所述刷头(15)且电连接于所述电路板，所述刷头(15)在受外力作用时带动所述驱动电机(7)移位，

所述光控装置包括光源和光传感元件，所述电机组件还包括联动件(8)，所述联动件(8)与所述驱动电机(7)联动并在所述驱动电机(7)的带动下改变所述光源和所述光传感元件之间的光通量，所述光源和所述光传感元件电连接于所述电路板，所述电路板根据所述光传感元件反馈的信号控制所述驱动电机(7)。

2.根据权利要求1所述的带光控装置的电动牙刷，其特征在于，所述驱动电机(7)的一端连接于所述刷头(15)，所述驱动电机(7)的另一端连接于所述联动件(8)，所述联动件(8)将所述驱动电机(7)的所述另一端安装于所述电动牙刷的刷柄(1)，所述联动件(8)具有供所述光源发出的光通过的光通道(18)，在所述联动件(8)随所述驱动电机(7)运动时，所述光通道(18)变位或被遮挡或被打开从而使所述光通量变化。

3.根据权利要求2所述的带光控装置的电动牙刷，其特征在于，所述刷柄(1)具有与所述驱动电机(7)的一端连接的连接部位，所述联动件(8)、所述驱动电机(7)和所述刷头(15)形成的整体构成以所述连接部位为支点的杠杆，所述刷头(15)和所述驱动电机(7)的位于所述连接部位的所述刷头(15)侧的部分形成第一力臂，所述联动件(8)和所述驱动电机(7)的位于所述连接部位的联动件(8)侧的部分形成第二力臂。

4.根据权利要求3所述的带光控装置的电动牙刷，其特征在于，所述刷头(15)具有刷毛，所述刷头(15)位于所述杠杆的一端，所述刷毛与所述连接部位之间的距离小于所述光通道(18)与所述连接部位之间的距离。

5.根据权利要求2所述的带光控装置的电动牙刷，其特征在于，所述联动件(8)包括位于所述驱动电机(7)的轴向外侧的第一部分和外套于所述驱动电机(7)的第二部分，所述第一部分具有所述光通道(18)，在所述驱动电机(7)停机时，在所述联动件(8)随所述驱动电机(7)运动时，所述光通道(18)变位而使所述光通量变化。

6.根据权利要求2所述的带光控装置的电动牙刷，其特征在于，所述联动件(8)包括位于所述驱动电机(7)的轴向外侧的第一部分和外套于所述驱动电机(7)的第二部分，所述第二部分成筒状并具有所述光通道(18)，在所述驱动电机(7)停机时，所述光通道(18)被所述驱动电机(7)遮挡，在所述联动件(8)随所述驱动电机(7)运动时，所述光通道(18)被打开。

7.根据权利要求2所述的带光控装置的电动牙刷，其特征在于，所述光源和所述光传感元件在所述刷头(15)的前后方向上相对设置，所述光通道(18)沿着所述刷头(15)的前后方向延伸。

8.根据权利要求1所述的带光控装置的电动牙刷，其特征在于，所述光源包括LED灯珠(16)，所述光传感元件包括光敏电阻(17)；或者，

所述光源包括激光发射器(16A)，所述光传感元件包括激光接收器(17A)。

9.根据权利要求1所述的带光控装置的电动牙刷，其特征在于，所述光控装置包括束光套(10)，所述束光套(10)由不透光材料制成，所述束光套(10)外套于所述光传感元件，从而所述光传感元件仅接收来自所述光源的光。

10.一种电动牙刷的控制方法，所述电动牙刷为根据权利要求1至9中任一项所述的电动牙刷，其特征在于，所述控制方法包括：

所述刷头(15)未受力时，所述电路板根据所述光传感元件的反馈不启动所述驱动电机(7)；和

当所述光传感元件感测的光量到达所述电路板预设的触发值时，所述电路板根据所述光传感元件的反馈控制所述驱动电机(7)启动；和/或

当所述光传感元件感测的光量到达所述电路板预设的报警值时，所述电路板根据所述光传感元件的反馈控制所述驱动电机(7)改变转速或停机，和/或控制指示灯闪亮，和/或控制报警器报警。

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