CN206948007U - 无线充电式电动牙刷 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无线充电式电动牙刷，其包括与市电相连的充电座、与充电座无线感应充电的电动牙刷机身，其中充电座包括无线发送线圈、和与无线发送线圈电性相连的充电座控制板，而电动牙刷机身包括机身控制板、与机身控制板电性相连且与无线发送线圈相互感应的无线接收线圈、以及充电电池。本实用新型采用低成本无线充电技术、电子式识别金属异物、检测对方异常状态、检测当前何种工作模式等情况，给予相应的显示提示与安全保护，且无需额外增加电动牙刷机身与其充电座之间专用高频通讯模块或增加信号检测线，仅通过电动牙刷机身与充电座就可以彼此可靠检测对方的状态。

Description

无线充电式电动牙刷

技术领域

本实用新型涉及一种无线充电式电动牙刷。

背景技术

随着人们生活质量提高，电动牙刷需求逐渐增大，也越来越流行，其优势也相应体现出来。而现有电动牙刷从原理上分为两种：旋转类电动牙刷与振动类电动牙刷。旋转类电动牙刷原理简单，就是电动机驱动圆形刷头旋转，在执行普通刷牙动作的同时加强摩擦效果，旋转类电动牙刷噪音大，牙面清洗很干净，牙缝清洗相对较弱，但对牙齿磨损大，不建议长期使用。振动类电动牙刷更复杂，从价格上来看也更高端。振动类电动牙刷内部有一个电驱动的振动电机，能让刷头产生垂直于刷柄方向的高频摆动，但摆动的幅度很小，一般为上下各5毫米左右，行业最大的摆幅是6毫米。刷牙的时候一方面高频摆动的刷头能高效完成洗刷牙齿的动作，另一方面超过30000次每分钟的振动也让口腔里的牙膏和水的混合物产生大量微小的气泡，气泡爆裂时产生的压力可以深入牙缝清洁污垢。

不管是旋转类，还是振动类电动牙刷，从安全事项、操作简单、携带便捷等因素考虑，它们的主流供电方式是无绳供电即锂电或镍氢电池供电。因为牙刷属于日常洗漱用品，经常与水有接触，且内部控制都是靠控制板完成，充电时也有可能接触水，所以电动牙刷对防水等级要求特别高，电动牙刷充电座与电动牙刷机身都是采用无触点接触式充电，也就是无线充电。然而现有电动牙刷机身与电动牙刷充电座采用的无线充电技术是不带通讯的，且不能识别金属异物，相互也不能知道对方是否处于异常状态，这就给使用带来很大安全隐患。

实用新型内容

本实用新型目的是：提供一种无线充电式电动牙刷，其采用低成本无线充电技术、电子式识别金属异物、检测对方异常状态、检测当前何种工作模式等情况，给予相应的显示提示与安全保护，且无需额外增加电动牙刷机身与其充电座之间专用高频通讯模块或增加信号检测线，仅通过电动牙刷机身与充电座就可以彼此可靠检测对方的状态。

本实用新型的技术方案是：一种无线充电式电动牙刷，其包括：与市电相连的充电座、与充电座无线感应充电的电动牙刷机身，其中充电座包括无线发送线圈、和与无线发送线圈电性相连的充电座控制板，而电动牙刷机身包括机身控制板、与机身控制板电性相连且与无线发送线圈相互感应的无线接收线圈、以及充电电池。

在上述技术方案的基础上，进一步包括如下附属技术方案：

所述充电座控制板包括充电控制模块、将交流电转换为直流电的充电座电源转换模块、负载检测模块、温度检测模块、以及无线电能发射模块。

所述机身控制板包括机身控制模块、将交流电转换为直流电的机身电源转换模块、根据信号反馈进行显示的显示处理模块、根据信号反馈进行开关和模式调节的按键检测模块、无线电能接收模块、充放电模块、以及马达控制模块。

所述负载检测模块包括负载电阻、与负载电阻一端相连且接地的第一负载电容、以及与负载电阻另一端相连且接地的第二负载电容。

所述温度检测模块包括一端与电源相连的热敏电阻、一端与电源相连的第一温度检测电容、与热敏电阻另一端相连的第一温度检测电阻、与第一温度检测电阻相连的第二温度检测电容、以及与热敏电阻另一端相连并接地的第二温度检测电阻。

所述无线电能发射模块包括与充电控制模块相连的基极电阻、基极与基极电阻相连且集电极与电源相连的第一三极管、基极与基极电阻相连且发射极与第一三极管发射极相连的第二三极管、一端与第一、二三极管的发射极均相连的连接电阻、栅极与连接电阻相连的第一场效应管、一端与第一场效应管的漏极相连且另一端与12V电源相连的无线发送线圈、与无线发送线圈并联电容、以及一端与第一场效应管的源极相连而另一端则接地的采样电阻。

所述无线电能接收模块至少包括无线接收线圈、与无线接收线圈相连的整流桥、与整流桥相连的第一电压电阻、一端与第一电压电阻串联相连且另一端接地的第二电压电阻、以及与第二电压电阻并联相连的并联电容，而充放电模块至少包括与电池正极相连的场效应管源极相连的第二场效应管、与第二场效应管的漏极相连的U4芯片。

当电动牙刷机身放于充电座并上电工作时，该电动牙刷机身中每个档位所对应的脉冲测试周期或脉冲次数是不同的，一旦电动牙刷机身发出充电测试信号，充电座通过其采样电阻识别电动牙刷机身中档位所对应的脉冲测试周期或脉冲次数并进而识别电动牙刷机身所处状态信息。

所述充放电模块包括源极与电池正极相连的第二场效应管、与第二场效应管的漏极相连的U4芯片、与第二场效应管的栅极相连的第一充放电三极管、基极与VDD信号相连且发射极与地相连的第二充放电三极管、栅极与第二充放电三极管集电极相连且漏极与U4芯片相连的第三场效应管、以及与U4芯片相连的U5芯片。

根据本实用新型的另一技术方案是：一种无线充电式电动牙刷，其包括与市电相连的充电座、与充电座无线感应充电的电动牙刷机身，其中充电座包括无线发送线圈、和与无线发送线圈电性相连的充电座控制板，而电动牙刷机身包括机身控制板、与机身控制板电性相连且与无线发送线圈相互感应的无线接收线圈、以及充电电池，当电动牙刷机身放于充电座并上电工作时，该电动牙刷机身中每个档位所对应的脉冲测试周期或脉冲次数是不同的，充电座通过脉冲测试周期或脉冲次数进而识别电动牙刷机身所处状态信息。

本实用新型优点是：

本实用新型控制电动牙刷机身给充电电池充电与不充电，并告知充电座，此时电动牙刷机身机身处于何种状态；同时控制电动牙刷充电座给其机身充电与不充电，并告知机身此时充电座处于何种状态。由此检测精度高、待机功耗低、成本低、安全、结构简单，可以满足绝大部分应用需求。

附图说明

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型的结构图，其中局部剖视；

图2为本实用新型的功能模块图；

图3为本实用新型中电动机身的电路图；

图4为本实用新型中充电座的电路图。

具体实施方式

实施例：如图1-4所示，本实用新型提供了一种无线充电式电动牙刷的具体实施例，其包括与市电1相连的充电座2、与充电座2无线感应充电的电动牙刷机身3。

充电座2结构上包括可至少部分收容电动牙刷机身3的收容腔21、设置在收容腔21外侧的无线发送线圈23、与无线发送线圈23电性相连的充电座控制板25、以及与充电座控制板25电性相连并可接入市电的插头27。

电动牙刷机身3结构上包括机身控制板31、与机身控制板31电性相连的无线接收线圈33、以及充电电池。

充电座2功能上包括定时唤醒结构20、自动检测负载结构22、工作模式切换结构24、金属异物识别结构26、保护结构28。

电动牙刷机身3功能上包括充电管理结构30、放电管理结构32、马达控制结构34、显示结构36、电量计算结构38。

充电座2的充电座控制板25中电路包括充电控制模块200、将交流电转换为直流电的充电座电源转换模块201、与充电控制模块200相连的负载检测模块202、与充电控制模块200相连的温度检测模块203、以及与充电控制模块200相连的无线电能发射模块204。

负载检测模块202包括负载电阻R7、与负载电阻R7一端相连且接地的第一负载电容C8、以及与负载电阻R7另一端相连且接地的第二负载电容C11。负载检测模块202结合无线电能发射模块204中的采样电阻R0共同判断负载情况。

温度检测模块203包括一端与5V电源相连的热敏电阻R10、一端与5V电源相连的第一温度检测电容C10、与热敏电阻R10另一端相连的第一温度检测电阻R8、与第一温度检测电阻R8相连的第二温度检测电容C13、以及与热敏电阻R10另一端相连并接地的第二温度检测电阻R9。由此温度检测模块203通过热敏电阻R10检测出充电座2的温度，及时反馈进而执行保护与提示。

无线电能发射模块204包括与充电控制模块200相连的基极电阻R11、基极与基极电阻R11相连且集电极与5V电源相连的第一三极管Q2、基极与基极电阻R11相连且发射极与第一三极管Q2发射极相连的第二三极管Q3、一端与第一、二三极管Q2、Q3的发射极均相连的连接电阻R12、栅极(G)与连接电阻R12相连的第一场效应管Q1、一端与第一场效应管Q1的漏极(D)相连且另一端与12V电源相连的无线发送线圈L3、与无线发送线圈L3并联电容C15、以及一端与第一场效应管Q1的源极(s)相连而另一端则接地的采样电阻R0。由此通过100KHz到200KHz开关频率控制第一场效应管Q1，结合无线发送线圈L3与电容C15，形成高速振荡电路，使之向外发射传输能量。无线电能发射模块204结合控制第一场效应管Q1来实现无线发送线圈L3进行能量传送以及充电座2与电动牙刷机身3状态交互。本实施例中采样电阻R0的阻值范围优选在10mΩ-10Ω，有负载经过采样电阻R0时电流就大，电流大那么采样电阻R0的两端电压大，所以通过测量采样电阻R0两端电压大小，结合负载检测模块202分析出是否有负载。

电动牙刷机身3的电路包括机身控制模块300、将交流电转换为直流电的机身电源转换模块301、根据信号反馈进行显示的显示处理模块302、根据信号反馈进行开关和模式调节的按键检测模块303、无线电能接收模块304、充放电模块305、以及马达控制模块306。马达控制模块306根据模式控制信号，进行相应工作模式处理；机身控制模块300根据信号反馈，进行中央控制处理；无线电能接收模块304至少包括无线接收线圈L1、与无线接收线圈L1相连的整流桥、与整流桥相连的第一电压电阻R3、一端与第一电压电阻R3串联相连且另一端接地的第二电压电阻R5、以及与第二电压电阻R5并联相连的并联电容C4。充放电模块305至少包括源极(s)与电池正极相连的第二场效应管Q2、与第二场效应管Q2的漏极(D)相连的U4芯片。为便于更好地充放电控制，本实施例中充放电模块305进一步包括集电极通过电阻R18与第二场效应管Q2的栅极相连的第一充放电三极管Q1、基极通过电阻R30与VDD信号相连且发射极与地相连的第二充放电三极管Q3、栅极与第二充放电三极管Q3集电极相连且漏极与U4芯片相连的第三场效应管Q4、与U4芯片的LED端相连的U5芯片。其中第一充放电三极管Q1控制第二场效应管Q2并对电池充电控制，而第二充放电三极管Q3控制第三场效应管Q4并对电池放电控制，U4芯片是充电恒流芯片，U5芯片是放电管理芯片。充放电模块305结合无线电能接收模块304，通过检测电压电阻R5上的电压，来检测电动牙刷机身3是否处于可充电状态；通过无线接收线圈L1进行能量接收结合控制开关Q2MOS管，来实现给电动牙刷电池充电以及电动牙刷充电座与电动牙刷机身状态交互。

在充电时，将电动牙刷机身3放于充电座2上，并且充电座2通电；通过充电控制模块200控制充电座2的无线发送线圈23发送能量，电动牙刷机身3上的无线接收线圈33接收能量，且机身控制模块300控制无线接收线圈33接受到的能量给充电电池充电，通过这种能量传输与否，来实现电动牙刷机身3与充电座2状态交互。总体来说，比其他现有电动牙刷充电控制方案安全性高，工作状态及时提示给用户，电源给充电座2供电，通过充电座2定时唤醒后，来自动检测负载，看电动牙刷机身3是否有状态反馈，有反馈，则根据反馈，充电座2智能切换到充电模式，然后电动牙刷机身3再根据充电座2状态反馈来进行显示提示与安全防护；反之，充电座2再次休眠降低待机功耗；充电座2还要监测自身过载、过温状态以及智能识别充电金属异物，及时实施安全保护。

通过监测电动牙刷机身3给电池充电与否，充电座2给电动牙刷机身3充电与否，实现电动牙刷机身3与充电座2之间通讯来识别彼此状态，提高安全性，具体实现步骤如下：充电座2定时唤醒后，自动检测负载，看电动牙刷机身3是否有状态反馈；有反馈，则根据反馈，充电座2智能切换到相应充电模式，然后电动牙刷机身3再根据充电座2状态反馈来进行显示提示与安全防护；反之，充电座2则再次休眠降低待机功耗。

工作时，当电动牙刷机身3放于充电座2时，电动牙刷机身3开始上电工作，电动牙刷机身3每个档位所对应的脉冲测试周期或脉冲次数是不同的，电动牙刷机身3发出充电测试信号，充电座2通过其采样电阻来识别电动牙刷机身3中档位所对应的脉冲测试周期或脉冲次数，从而达到识别电动牙刷机身3所处状态信息，例如：当通常100毫秒测试充电100毫秒停止测试充电，使得电流通过采样电阻而获得脉冲式电压，以反馈给机身控制模块300，其中充电周期远大于脉冲测试周期。本实用新型通过脉冲测试周期来识别状态信息，是因为单靠充电周期无法判断电动牙刷机身3所在状态信息，例如电动牙刷机身3温度从20摄氏度到30摄氏度的充电过程需要10秒的充电周期，而从40摄氏度到50摄氏度的充电过程也需要10秒的充电周期，充电周期相同就无法判断电动牙刷机身3所在状态。此时通过脉冲测试周期来判断电动牙刷机身3所在状态，由于脉冲测试周期的单位为毫秒级别，而充电周期则为秒级别单位，因此脉冲测试周期对电动牙刷机身3的温度不会有太大的影响。假设第一档对应的脉冲测试周期为100毫秒测试充电100毫秒停止测试充电，只要有充电，电流就会流经采样电阻，而由于机身控制模块300采样到采样电阻的脉冲电压，且脉冲电压的周期为200毫秒，即机身控制模块300判别100毫秒有负载而另100毫秒则为无负载，由于机身控制模块300已经预先设定，而第二档位的脉冲测试周期为200毫秒测试充电200毫秒停止测试充电，第三档位的脉冲测试周期为300毫秒测试充电300毫秒停止测试充电。

同样地，为实现本实用新型目的，脉冲测试周期也可以相同，但脉冲次数可不同。比如一档是脉冲测试周期为100毫秒测试充电100毫秒停止测试充电，其脉冲次数为一次，而二档也是脉冲测试周期为100毫秒测试充电100毫秒停止测试充电，但脉冲次数为两次，三档也是脉冲测试周期为100毫秒测试充电100毫秒停止测试充电，但脉冲次数为三次。

由此本实用新型用于获得档位选择开关对应的档位信息，通过采样电阻来进行反馈，当采样电阻并未检测到电流，就可以判断电动牙刷机身3并不在充电，而其他档位包括关档位置、一档位置、二档位置等，每个档位可预设一脉冲测试周期进行相应测试充电，例如关档位置设置为测试充电100毫秒、一档位置设置为测试充电200毫秒、二档位置设置为测试充电300毫秒。当出现故障或不对准时，由于没电流信号，主控制单元识别为故障状态并通过显示模块进行显示，而其他位置则自动通过显示模块进行显示所在的档位，由此本实用新型采用电子式与机械式相结合来检测电动牙刷机身3是否放在充电座2上、电动牙刷机身3是否充电、当前电动牙刷机身3处于何种工作模式等情况，给予相应的显示提示与安全保护，且本实用新型无需电动牙刷机身3与充电座2之间额外增加通讯模块或增加信号检测线，就可以自动可靠检测电动牙刷机身3状态，便于检测及用户使用。

当然上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型主要技术方案的精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无线充电式电动牙刷，其包括与市电相连的充电座、与充电座无线感应充电的电动牙刷机身，其中充电座包括无线发送线圈、和与无线发送线圈电性相连的充电座控制板，而电动牙刷机身包括机身控制板、与机身控制板电性相连且与无线发送线圈相互感应的无线接收线圈、以及充电电池。

2.如权利要求1所述的一种无线充电式电动牙刷，其特征在于：所述充电座控制板包括充电控制模块、将交流电转换为直流电的充电座电源转换模块、负载检测模块、温度检测模块、以及无线电能发射模块。

3.如权利要求2所述的一种无线充电式电动牙刷，其特征在于：所述机身控制板包括机身控制模块、将交流电转换为直流电的机身电源转换模块、根据信号反馈进行显示的显示处理模块、根据信号反馈进行开关和模式调节的按键检测模块、无线电能接收模块、充放电模块、以及马达控制模块。

4.如权利要求2所述的一种无线充电式电动牙刷，其特征在于：所述负载检测模块包括负载电阻、与负载电阻一端相连且接地的第一负载电容、以及与负载电阻另一端相连且接地的第二负载电容。

5.如权利要求2所述的一种无线充电式电动牙刷，其特征在于：所述温度检测模块包括一端与电源相连的热敏电阻、一端与电源相连的第一温度检测电容、与热敏电阻另一端相连的第一温度检测电阻、与第一温度检测电阻相连的第二温度检测电容、以及与热敏电阻另一端相连并接地的第二温度检测电阻。

6.如权利要求2所述的一种无线充电式电动牙刷，其特征在于：所述无线电能发射模块包括与充电控制模块相连的基极电阻、基极与基极电阻相连且集电极与电源相连的第一三极管、基极与基极电阻相连且发射极与第一三极管发射极相连的第二三极管、一端与第一、二三极管的发射极均相连的连接电阻、栅极与连接电阻相连的第一场效应管、一端与第一场效应管的漏极相连且另一端与12V电源相连的无线发送线圈、与无线发送线圈并联电容、以及一端与第一场效应管的源极相连而另一端则接地的采样电阻。

7.如权利要求3所述的一种无线充电式电动牙刷，其特征在于：所述无线电能接收模块至少包括无线接收线圈、与无线接收线圈相连的整流桥、与整流桥相连的第一电压电阻、一端与第一电压电阻串联相连且另一端接地的第二电压电阻、以及与第二电压电阻并联相连的并联电容，而充放电模块至少包括与电池正极相连的场效应管的源极相连的第二场效应管、与第二场效应管的漏极相连的U4芯片。

8.如权利要求6所述的一种无线充电式电动牙刷，其特征在于：当电动牙刷机身放于充电座并上电工作时，该电动牙刷机身中每个档位所对应的脉冲测试周期或脉冲次数是不同的，一旦电动牙刷机身发出充电测试信号，充电座通过其采样电阻识别电动牙刷机身中档位所对应的脉冲测试周期或脉冲次数并进而识别电动牙刷机身所处状态信息。

9.如权利要求3所述的一种无线充电式电动牙刷，其特征在于：所述充放电模块包括源极与电池正极相连的第二场效应管、与第二场效应管的漏极相连的U4芯片、与第二场效应管的栅极相连的第一充放电三极管、基极与VDD信号相连且发射极与地相连的第二充放电三极管、栅极与第二充放电三极管集电极相连且漏极与U4芯片相连的第三场效应管、以及与U4芯片相连的U5芯片。

10.一种无线充电式电动牙刷，其特征在于包括与市电相连的充电座、与充电座无线感应充电的电动牙刷机身，其中充电座包括无线发送线圈、和与无线发送线圈电性相连的充电座控制板，而电动牙刷机身包括机身控制板、与机身控制板电性相连且与无线发送线圈相互感应的无线接收线圈、以及充电电池，当电动牙刷机身放于充电座并上电工作时，该电动牙刷机身中每个档位所对应的脉冲测试周期或脉冲次数是不同的，充电座通过脉冲测试周期或脉冲次数进而识别电动牙刷机身所处状态信息。