CN113288490B - 一种通过压力感应开关控制的牙刷 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种通过压力感应开关控制的牙刷，包括一刷柄、一电机和一刷头，所述刷柄包括一外壳，所述外壳包括一主体部分和一感应区，所述感应区内部被安装一感应器，以感应和计算所述感应器受到的压力值，所述刷柄还包括一控制器，所述控制器被连接于所述感应器，以接收所述感应器发送的压力值，其中所述控制器分析压力值和预设的一触发压力阈值的关系，当压力值符合所述触发压力阈值，则所述控制器发出至少一控制信号，所述电机被连接于所述控制器，根据所述控制器发出的控制信号工作，所述刷头被装配于所述刷柄，所述电机驱动所述刷头振动。

Description

一种通过压力感应开关控制的牙刷

技术领域

本发明涉及口腔清洁领域，尤其涉及一种通过压力感应开关控制的牙刷。

背景技术

图1示出了现有技术的一牙刷，所述牙刷的刷柄包括一主体10P和一开关组件20P，所述开关组件20P被安装于所述主体10P的一开口100P。所述开关组件20P包括一按钮21P和一包胶件22P，所述包胶件22P被安装于所述主体10P的开口100P，所述按钮21P被安装于所述包胶件22P的外侧。所述主体10P内被安装一PCB板30P，所述PCB板30P上被设置有开关控制。所述PCB板30P连接机芯，当开关控制被触发，所述PCB板30P控制机芯启动。所述包胶件22P和所述PCB板30P上的开关控制连接。按下所述按钮21P，触发所述PCB板30P上的开关控制，机芯启动，所述牙刷开机。

所述按钮21P一般由ABS材料制成，所述包胶件22P由T1PE材料制成，具有一定的回弹性，以在所述按钮21P被按下后能够回弹。所述主体10P由ABS材料制成。所述刷柄的主体10P、开关组件20P的制成材料不同，且包括多个零件，需要分别生产制造，工序多，此外还需要进行所述开关组件20P和所述主体10P的组装。

所述主体10P上被开设了安装所述开关组件20P的开口100P，破坏了所述刷柄的一体性。所述开关组件20P和所述主体10P之间、所述按钮21P和所述包胶件22P之间存在缝隙，容易藏污纳垢和渗水，破坏外观美观，造成产品损坏。

此外还有一种电动牙刷采用在刷柄处设置触摸式开关。但是这种触摸式开关遇水容易失灵，而刷牙时所处的环境很难保持电动牙刷的干燥，因此触摸式开关失灵发生的概率较高，严重影响用户体验。

因此，需要一种技术解决上述问题。

发明内容

本发明的一个优势在于提供一种通过压力感应开关控制的牙刷，所述牙刷通过压力感应开启，在刷柄的表面无需另外设计实体的开关按键，实现刷柄的一体设计。

本发明的另一个优势在于提供一种通过压力感应开关控制的牙刷，所述牙刷的刷柄表面被设有一感应区，感应用户操作，以开启牙刷，避免设置分离式按键，减少零件，降低成本。

本发明的另一个优势在于提供一种通过压力感应开关控制的牙刷，所述感应区和所述刷柄的其他部分可一体成型，表面无缝隙，避免藏污纳垢和渗水，延长产品使用寿命。

本发明的另一个优势在于提供一种通过压力感应开关控制的牙刷，所述感应区的内侧被设置有感应器，用于感应所述感应区被施加的压力，以识别对应的压力值。

本发明的另一个优势在于提供一种通过压力感应开关控制的牙刷，还包括一控制器，所述控制器连接所述感应器，以根据所述感应器识别的压力值，对比预设的阈值范围，发出对应的信号，控制所述牙刷工作，实现智能控制。

本发明的另一个优势在于提供一种通过压力感应开关控制的牙刷，所述牙刷被设计有防误触功能，所述控制器不响应受压时间长度不在触发时间阈值范围内的压力，避免所述牙刷被误触开机或关机。

本发明的另一个优势在于提供一种通过压力感应开关控制的牙刷，所述牙刷可以通过压力控制开机和关机，也可以通过压力进行模式选择，感应区集成了开关机和模式选择功能，一体化程度高。

本发明的其它优势和特点通过下述的详细说明得以充分体现并可通过所附权利要求中特地指出的手段和装置的组合得以实现。

依本发明的一个方面，本发明提供一种通过压力感应开关控制的牙刷，包括：

一刷柄，所述刷柄包括一外壳，所述外壳包括一主体部分和一感应区，所述感应区内部被安装一感应器，以感应和计算所述感应器受到的压力值，所述刷柄还包括一控制器，所述控制器被连接于所述感应器，以接收所述感应器发送的压力值，其中所述控制器分析压力值和预设的一触发压力阈值的关系，当压力值符合所述触发压力阈值，则所述控制器发出至少一控制信号；

一电机，所述电机被可控制地连接于所述控制器，所述电机根据所述控制器发出的控制信号工作；以及

一刷头，所述刷头被装配于所述刷柄，所述电机驱动所述刷头振动。

根据本发明的一个实施例，所述感应区和所述主体部分一体成型。

根据本发明的一个实施例，在所述牙刷处于一关机状态下时，所述感应器识别所述感应区受力，计算出压力值发送至所述控制器，所述控制器判断压力值符合所述触发压力阈值，则发出一开机信号至所述电机，控制所述电机开机。

根据本发明的一个实施例，在所述牙刷处于一开机状态下时，所述感应器识别所述感应区受力，并计算出压力值发送至所述控制器，所述控制器判断压力值符合所述触发压力阈值，则发出一关机信号至所述电机，控制所述电机关机。

根据本发明的一个实施例，在所述牙刷开机后，模式选择触发阈值内，所述感应器识别所述感应区首次受力，并计算出压力值发送至所述控制器，所述控制器判断压力值符合所述触发压力阈值，则发出一模式选择信号至所述电机，控制所述电机按照选定的工作模式工作。

根据本发明的一个实施例，在牙刷开机后模式选择触发阈值内被所述感应器识别并计算的首次压力值以及接续的m-1次压力值，被所述控制器判断为m次模式选择意图。

根据本发明的一个实施例，所述牙刷被设置n个工作模式，n个工作模式按照一定的顺序设置，所述控制器识别到m次模式选择意图，则调整m次工作模式，直至模式选择意图不再发生，所述电机按照最终选定的工作模式工作。

根据本发明的一个实施例，m-1次压力值可以发生在牙刷开机经历模式选择触发阈值后。

根据本发明的一个实施例，在所述牙刷开机经历模式选择触发阈值后，所述感应器识别到所述感应区的压力值，若符合所述触发压力阈值，被所述控制器判断为关机意图，控制所述电机关机。

根据本发明的一个实施例，在所述牙刷开机后，所述感应器未识别所述感应区受力，则所述控制器控制所述电机按照前次所述牙刷关机时执行的工作模式工作。

根据本发明的一个实施例，所述触发压力阈值为2~20牛。

根据本发明的一个实施例，所述感应器识别所述感应区受压时间长度不在触发时间阈值内的压力值，发送至所述控制器，所述控制器判断所述感应区被误触，不作响应。

根据本发明的一个实施例，所述触发时间阈值为100~500毫秒，当所述感应器计算出的压力值对应的受压时间长度不在100~500毫秒之间，则所述控制器判断所述感应器被误触，不作响应。

附图说明

图1是现有技术的一种带有机械开关按键的牙刷的示意图。

图2是根据本发明的一个较佳实施例的一通过压力感应开关控制的牙刷的示意图。

图3是根据本发明的一个较佳实施例的一通过压力感应开关控制的牙刷的内部结构的示意图。

图4是根据本发明的一个较佳实施例的一通过压力感应开关控制的牙刷的工作逻辑示意图。

图5是根据本发明的一个较佳实施例的一通过压力感应开关控制的牙刷的另一工作逻辑示意图。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。以下描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。

参考本发明的说明书附图图2至图5，依本发明的一较佳实施例的一通过压力感应开关控制的牙刷在接下来的描述中被揭露和被阐述。

牙刷结构

所述牙刷包括一刷柄10和一刷头20，所述刷头20被装配于所述刷柄10。所述刷柄10包括一外壳11，所述外壳11内被安装一控制器12。所述牙刷还包括一机芯30，所述机芯30被安装于所述刷柄10和所述刷头20中的一个的内部。所述控制器12和所述机芯30可控制地连接，所述控制器12控制所述机芯30的工作状态。

所述外壳11包括一主体部分111和一感应区112，所述感应区112和所述主体部分111一体成型。所述感应区112感应被施加的压力。所述感应区112和所述控制器12可通信地连接。所述感应区112感应压力，发出触发信号至所述控制器12，所述控制器12控制所述机芯30工作。

所述感应区112和所述主体部分111一体成型，由同样的材料制造而成，减少开模，节省成本。也就是说，所述感应区112可以为所述外壳11的一部分，而非另外安装至所述外壳11的实体按键。所述感应区112被定义为所述外壳11的一部分。

所述感应区112替代了传统电动牙刷手柄的上和主体分离的按键。传统的电动牙刷按键通过装配和手柄的主体固定，按键和主体之间不可避免地产生缝隙。由于电动牙刷在使用时，牙膏沫容易从刷头流至刷柄，在缝隙处存留，液体也容易从缝隙处进入手柄内，导致按键失灵、漏电等。所述感应区112和所述主体部分一体成型，消除了按键和主体连接处的缝隙，不会藏污纳垢和渗水，延长使用寿命，保持产品的清洁。

所述刷柄10内被设有至少一感应器13，所述感应器13位于所述感应区112的内侧，一端和所述感应区112接触，另一端被连接于所述控制器12。

所述牙刷还包括一电机30，所述电机30被安装于所述刷柄10和所述刷头20的中的一个。所述电机30驱动所述刷头20振动。

所述电机30被可控制地连接于所述控制器12。所述控制器12控制所述电机30的工作状态。

所述感应器13被实施为压力传感器，感应所述感应区112受到的压力，并计算压力值，输出到所述控制器12。

举例地，在本发明的一个示例中，所述感应器13检测到所述感应区112受力，所述感应器13的应变片受力形变，应变片接入所述感应器13内部回路的电阻被改变，导致电压变化，根据电压变化计算出压力数据，随后对压力数据进行平滑处理，得到对应的压力值。

所述控制器12被预设控制程序，以供在工作中执行。

所述牙刷包括一压力感应开关，所述感应区112和所述感应器13形成所述压力感应开关。用户在使用所述牙刷时，对所述感应区112施加压力，被所述感应器13识别并发送至所述控制器12。所述控制器12根据所述感应器13识别的压力值和识别的时间节点控制所述电机30的工作方式。

在本发明的其他示例中，所述主体部分111可被开设开口，供露出模式指示灯、电源指示灯、安装其他控制按键等。

所述感应区112可以被实施为相对所述主体部分111平整的形状，和所述主体部分111一体感强。

所述感应区112可以被实施为相对所述主体部分111向外凸起的形状，以相对所述外壳11的内侧具有一定的变形空间。所述感应区112可以被向所述外壳11的内侧按压变形，以反馈给用户，使得用户感受按压反馈，增强用户体验。所述感应区112被按压变形后，所述感应器13检测用户施加的力，发出触发信号，使得所述控制器12控制所述电机30的工作。

所述感应器13可以被实施为电阻式开关电路，一端被连接于所述感应区112，另一端被连接于所述控制器12。根据所述感应区112受力变化，改变电阻式开关电路的阻值，进而触发电路，发出所述触发信号至所述控制器12。

所述感应器13可以被实施为压力传感器，感应和识别所述感应区112受到的压力，并发出相应的信号。

开关控制

在本发明的一个示例中，所述压力感应开关被实施为开关控制，控制所述牙刷的开机和关机。用户握持所述刷柄10，在所述感应区112施加一定程度的力，被所述感应器13识别，并计算出对应的一压力值，发送至所述控制器12。所述控制器12判断压力值是否达到所述牙刷开机的一个阈值，若压力值达到开机对应的阈值，则所述控制器12发出一开机信号，控制所述电机30启动。若压力值未达到开机对应的阈值，则所述牙刷保持当前状态。在所述牙刷开机后，所述感应区112被再次施加压力，所述感应器13识别并计算出对应的一压力值，发送至所述控制器12。所述控制器12判断压力值是否达到所述牙刷关机的一个阈值，若压力值达到关机对应的阈值，则所述控制器12发出一关机信号，控制所述电机30停止工作，所述牙刷关机。

值得一提的是，所述感应器13在所述电机30工作期间识别到的压力，被所述控制器12识别为关机意图，和关机阈值进行比对，以判定所述牙刷是否需要关机。在所述电机30工作结束后，所述感应器13识别到的压力被所述控制器12识别为开机意图，和开机阈值进行比对，以判定所述牙刷是否需要开机。其中开机阈值和关机阈值对应的压力数值或者压力范围可以为同一数值或同一压力范围。根据压力值发生的节点，即是发生在牙刷工作时还是牙刷关机时判断时关机意图还是开机意图。

具体地，所述牙刷被设有一触发压力阈值，当所述感应器13识别的压力值达到所述触发压力阈值。则所述控制器12控制所述电机30开机和关机。所述触发压力阈值可以为具体的一个数值，只要压力值达到或超过所述数值，则所述控制器12发出触发信号，控制所述电机30开机或关机。所述触发压力阈值也可以为一个数值范围，只要压力值落入所述数值范围，则所述控制器12发出触发信号，控制所述电机30开机或关机。即，设置压力值符合所述触发压力阈值，则所述控制器12发出触发信号，控制所述电机30。

在所述牙刷处于关机状态下，用户对所述感应区112施加一定的压力，所述感应器13识别到压力并计算出一压力值，发送至所述控制器12。所述控制器12判断压力值是否符合所述触发压力阈值。若符合，则所述控制器12发出所述触发信号即开机信号，控制所述电机30开机。在牙刷处于开机状态下，用户对感应区112再次施加一定的压力，所述感应器13识别到压力并计算出一压力值，发送至所述控制器12，所述控制器12判断压力值是否符合所述触发压力阈值，若符合，则所述控制器发出所述触发信号即关机信号，控制所述电机30从开机转换为关机。

也就是说，可以设置所述电机30的开机和关机的阈值为同一所述触发压力阈值。在识别到符合所述触发压力阈值的压力值时，所述控制器12控制所述电机30转换工作状态，从开机转换到关机，或者从关机转换到开机。

用户在使用所述牙刷时，可以通过对所述感应区112施加压力，模拟使用实体按键的牙刷的使用方式，来操控所述牙刷的开机和关机，使用方式相同或相近，容易操作。

具体地，在本发明的一个示例中，所述触发压力阈值被设置为2~20牛的压力值。当所述感应器13识别并计算出所述感应器12受到2~20牛的压力值，所述控制器12控制所述电机30开机或关机。

工作模式选择

在本发明的另一个示例中，所述牙刷被设有多个工作模式，所述压力感应开关被实施为控制所述牙刷的开机、模式选择和关机。在所述控制器12响应所述感应区112被施加的压力而开启所述电机30后，所述感应区112再次被施加压力，所述感应器13识别并计算对应的压力值，发送至所述控制器12。所述控制器12识别选定的工作模式，控制所述电机30按照选定的工作模式工作。

在一种实施方式中，所述控制器12识别用户选定的工作模式的方式可以为通过识别所述感应区112被施加压力的次数。在所述牙刷开机后，在一模式选择触发阈值内，所述感应区112再次被施加压力，被所述控制器12识别为模式选择意图。即模拟用户对按键按压多次的方式来确定用户选择的工作模式。其中所述模式选择触发阈值为开机后经历的时间长度或者时间间隔。

所述感应区112被间隔地施加多次压力，所述感应器13识别每次的压力值，发送至所述控制器12。所述控制器12识别符合阈值范围的压力值和次数，判定选定的工作模式。其中符合阈值范围值的是压力值需要符合所述触发压力阈值，和/或，开机后首次符合所述触发压力阈值的压力值需要发生在所述模式选择触发阈值内。

所述控制器12控制所述电机30按照选定的工作模式工作。所述刷柄10被设有档位指示机构14，所述档位指示机构14响应所述感应器13感应到的压力，向用户指示当前选择的档位。

具体地，设置在所述牙刷开机后，在预设的模式选择触发阈值内，所述感应器13识别到的一次符合模式选择阈值的压力值，被所述控制器12识别为一次模式选择意图，在首次模式选择意图发生后，后续被所述感应器13识别到的一次或多次符合模式选择阈值的压力值被所述控制器12识别为一次或多次模式选择意图。在所述牙刷开机后模式选择触发阈值内，发生首次符合模式选择阈值的压力值，所述控制器12即识别用户在意图选择工作模式。根据总的模式选择意图次数，识别用户最终选定的模式。用户只需要在开机后模式选择触发阈值内开始首次模式选择即可被所述控制器12识别为意图选择工作模式。

所述牙刷带有n个工作模式，n个工作模式按照一定的顺序被预设。所述电机30对应n个工作模式的工作方式按照一定的顺序被预设。所述牙刷开机后，按照其中一个工作模式工作。所述牙刷可以带有模式记忆工作。所述牙刷开机后，执行上次所述牙刷关机前的工作模式。

在所述牙刷开机后，在模式选择触发阈值内，用户对所述感应区112施加压力，被所述感应器13识别并计算压力值，若所述控制器12识别到符合模式选择阈值的模式选择意图，所述控制器12按照顺序调整工作模式，每识别到一次模式选择意图，即用户每施加一次符合模式选择阈值的压力，所述控制器12调整一次工作模式，直至用户完成m次施加符合模式选择阈值的压力，所述控制器12识别到m次模式选择意图，按照预设的顺序调整m次工作模式，至所述电机30按照最终达到的工作模式对应的工作方式工作。

其中m为大于等于0的整数。当m为0，即用户没有产生模式选择意图，所述牙刷按照上次的工作模式工作。

其中，模式选择触发阈值可以为一个特定的数值或者一个数值范围，比如为开机后3秒或5秒。在本发明的一个示例中，被识别为模式选择意图的压力值还需要符合所述触发压力阈值。

其中，在所述牙刷开机后模式选择触发阈值内首次产生的符合所述模式选择阈值的压力值才会被所述控制器12识别为首次模式选择意图，接续在首次模式选择意图之后的m-1个连续的符合所述模式选择阈值的压力值被所述控制器12识别为m-1个模式选择意图。

在所述牙刷开机，经历完模式选择触发阈值后，在当前的工作模式结束前，所述感应器13识别并计算出的压力值，所述控制器12将用于和所述触发压力阈值进行比对，判断是否需要关闭所述牙刷。

举例地，在所述牙刷开机后3秒内，用户对所述感应区112施加符合的压力，所述控制器12会识别到用户在选择工作模式，若3秒内用户未施加压力，则所述电机30将按照开机后默认的工作模式对应的工作方式工作。3秒后至工作模式结束前，用户施加压力，将被所述控制器12用于判定是否需要关闭牙刷。

防误触设计

为了避免所述牙刷被误触发，设计所述牙刷带有防误触功能。当所述感应器13识别到所述感应区112受到瞬间的压力或者长时间的压力，所述控制器12过滤掉此次压力感应结果，不发出控制信号，让所述电机30保持当前的工作状态。

设置所述控制器12发出触发信号的时间条件为每次压力值对应的受压时间长度符合触发时间阈值。

设置触发时间阈值为不超过100毫秒，不低于500毫秒。也就是说，当所述感应器13识别并计算到所述感应区112受压时间长度小于100毫秒，则所述控制器12判断所述感应区112被误触，过滤掉本次压力值，不作处理。当所述感应器13识别并计算到所述感应区112受压时间长度达到或者超过500毫秒，则所述控制器12判断所述感应区112被误触长按，过滤掉本次压力值，不作处理。

通过防误触设计，在所述感应区112被瞬时撞击触碰或者被外物挤压长按时，避免所述牙刷的工作状态被切换。比如所述牙刷被携带时，所述感应区112受到其他物品的撞击、按压时，所述牙刷不会被误触开启。其中100~500毫秒的数值范围可以让用户有适当的按压操作时间，不必过长按压所述感应区112来让所述控制器12响应，也不会因瞬时的按压使得所述控制器12错误响应，让用户拥有良好交互体验。

最后，上述各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制，各个技术方案中的技术特征可以被修改或替换，或者相互组合，任何不背离本发明的原理的技术方案应当被纳入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种通过压力感应开关控制的牙刷，其特征在于，包括：

一刷柄，所述刷柄包括一外壳，所述外壳包括一主体部分和一感应区，所述感应区内部被安装一感应器，以感应和计算所述感应器受到的压力值，所述刷柄还包括一控制器，所述控制器被连接于所述感应器，以接收所述感应器发送的压力值，其中所述控制器分析压力值和预设的一触发压力阈值的关系，当压力值符合所述触发压力阈值，则所述控制器发出至少一控制信号；

一电机，所述电机被可控制地连接于所述控制器，所述电机根据所述控制器发出的控制信号工作；以及

一刷头，所述刷头被装配于所述刷柄，所述电机驱动所述刷头振动；

其中在所述牙刷开机后，模式选择触发阈值内，所述感应器识别所述感应区首次受力，并计算出压力值发送至所述控制器，所述控制器判断压力值符合所述触发压力阈值，则发出一模式选择信号至所述电机，控制所述电机按照选定的工作模式工作；

其中在牙刷开机后模式选择触发阈值内被所述感应器识别并计算的首次压力值以及接续的m-1次压力值，被所述控制器判断为m次模式选择意图，按照预设的顺序调整m次工作模式；

其中所述感应器识别所述感应区受压时间长度不在触发时间阈值内的压力值，发送至所述控制器，所述控制器判断所述感应区被误触，不作响应；

其中所述触发时间阈值为100～500毫秒，当所述感应器计算出的压力值对应的受压时间长度不在100～500毫秒之间，则所述控制器判断所述感应器被误触，不作响应。

2.根据权利要求1所述的通过压力感应开关控制的牙刷，其中所述感应区和所述主体部分一体成型。

3.根据权利要求2所述的通过压力感应开关控制的牙刷，其中在所述牙刷处于一关机状态下时，所述感应器识别所述感应区受力，计算出压力值发送至所述控制器，所述控制器判断压力值符合所述触发压力阈值，则发出一开机信号至所述电机，控制所述电机开机。

4.根据权利要求2所述的通过压力感应开关控制的牙刷，其中在所述牙刷处于一开机状态下时，所述感应器识别所述感应区受力，并计算出压力值发送至所述控制器，所述控制器判断压力值符合所述触发压力阈值，则发出一关机信号至所述电机，控制所述电机关机。

5.根据权利要求1所述的通过压力感应开关控制的牙刷，其中所述牙刷被设置n个工作模式，n个工作模式按照一定的顺序设置，所述控制器识别到m次模式选择意图，则调整m次工作模式，直至模式选择意图不再发生，所述电机按照最终选定的工作模式工作。

6.根据权利要求1所述的通过压力感应开关控制的牙刷，其中m-1次压力值可以发生在牙刷开机经历模式选择触发阈值后。

7.根据权利要求1所述的通过压力感应开关控制的牙刷，其中在所述牙刷开机经历模式选择触发阈值后，所述感应器识别到所述感应区的压力值，若符合所述触发压力阈值，被所述控制器判断为关机意图，控制所述电机关机。

8.根据权利要求3所述的通过压力感应开关控制的牙刷，其中在所述牙刷开机后，所述感应器未识别所述感应区受力，则所述控制器控制所述电机按照前次所述牙刷关机时执行的工作模式工作。

9.根据权利要求3至8任一所述的通过压力感应开关控制的牙刷，其中所述触发压力阈值为2～20牛。

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