CN208770033U - 一种电动牙刷的刷牙及充电控制电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电动牙刷的刷牙及充电控制电路，包括刷牙和充电管理控制芯片及与所述刷牙和充电管理控制芯片连接的人机操作按键模块、声波电机驱动电路及为各模块供电的可充电电池，所述可充电电池还连接有充电电路，所述声波电机驱动电路连接用于刷牙的声波震动电机；所述刷牙和充电管理控制芯片包括有可采集所述可充电电池电量的ADC采样模块。本实用新型刷牙和充电管理控制芯片与声波电机驱动电路的连接，可以通过对该芯片输出脉冲时间及占空比的设计，有效的控制声波牙刷的震动幅度和频率，能有效的在短时间内清洁牙齿，节约时间，同时，该可充电电池及充电电路可以有效的延长可充电电池的使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及声波电动牙刷，具体涉及一种电动牙刷的刷牙及充电控制电路。
背景技术
现在市面上的电动牙刷主要分为机械旋转式、机械振动式和声波振动式牙刷，从供电来讲又分为不可充电牙刷和充电牙刷。就其最新的研究表明机械旋转式和机械振动式电动牙刷对牙齿的清洁不理想，且存在伤害牙齿釉质和牙龈的风险。而最新的声波振动式牙刷由于控制及实现方式的差异，也存在着刷牙清洁不彻底、刷牙时间太长的问题。对于不可充电电池牙刷会存在由于更换电池造成密封不严机身进水的风险，且更换电池麻烦。对于普通可充电牙刷，存在外露物理接口进水的风险，而对无线充电牙刷，由于充电管理的方式不同也存在电路复杂、电路成本高或者管理不合理，造成充电不一致和降低电池寿命的风险。
实用新型内容
基于现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种电动牙刷的刷牙及充电控制电路，在短时间内清洁牙齿，节约时间，延长可充电电池的使用寿命。
为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：
一种电动牙刷的刷牙及充电控制电路，包括刷牙和充电管理控制芯片及与所述刷牙和充电管理控制芯片连接的人机操作按键模块、声波电机驱动电路及为各模块供电的可充电电池，所述可充电电池还连接有充电电路，所述声波电机驱动电路连接用于刷牙的声波震动电机；所述刷牙和充电管理控制芯片包括有可采集所述可充电电池电量的ADC采样模块，所述人机操作按键模块用于输出控制信号给所述刷牙和充电管理控制芯片，该控制信号可以启动所述ADC采样模块采集可充电电池的电量，刷牙和充电管理控制芯片根据所述可充电电池的电量信息，控制刷牙和充电管理控制芯片是否输出脉冲及控制输出脉冲的频率和占空比，进而控制驱动声波电机驱动电路的工作情况，所述刷牙和充电管理控制芯片还用于根据所述电量信息确定是否开启所述充电电路为所述可充电电池充电。
进一步的，所述刷牙和充电管理控制芯片采用型号为STM8S003F3的控制芯片及其外围电路，所述ADC采样模块为内置于该控制芯片的模数转换电路，其中，该控制芯片的ADC采样端口与所述可充电电池连接。
进一步的，所述刷牙和充电管理控制芯片还连接有状态指示灯，该状态指示灯用于显示可充电电池的电量情况及充电情况。
进一步的，所述充电电路包括依次连接的电磁感应线圈、整流电路和电子充电开关，所述电子充电开关的控制端连接所述刷牙和充电管理控制芯片，所述电子充电开关的输出端连接所述可充电电池，所述刷牙可充电管理控制芯片通过ADC采样模块采集的可充电电池电量的数据确定是否开启电子充电开关为可充电电池充电。
本实用新型的有益效果为：刷牙和充电管理控制芯片与声波电机驱动电路的连接，可以通过对该芯片输出脉冲时间及占空比的设计，有效的控制声波牙刷的震动幅度和频率，能有效的在短时间内清洁牙齿，节约时间，同时，该可充电电池及充电电路可以有效的延长可充电电池的使用寿命，该无线感应充电电路的设计，可以使整个机身完全密封，没有因为更换电池充电等导致密封不良而进水的风险。
附图说明
图1为本实用新型具体实施例的结构框图；
图2为本实用新型具体实施例的刷牙和充电管理控制芯片结构示意图；
图3为本实用新型具体实施例的声波电机驱动电路结构示意图；
图4为本实用新型具体实施例的充电电路结构示意图。
具体实施方式
以下将结合示意图1对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本实用新型的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本实用新型的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本实用新型保护的范围。
如图1至图4所示，一种电动牙刷的刷牙及充电控制电路，包括刷牙和充电管理控制芯片及与所述刷牙和充电管理控制芯片连接的人机操作按键模块、声波电机驱动电路及为各模块供电的可充电电池，所述可充电电池还连接有充电电路，所述声波电机驱动电路连接用于刷牙的声波震动电机；所述刷牙和充电管理控制芯片内置有ADC采样模块，其中，该控制芯片的ADC采样端口与所述可充电电池连接，所述人机操作按键模块用于输出控制信号给所述刷牙和充电管理控制芯片，该控制信号可以启动所述ADC采样模块采集可充电电池的电量，刷牙和充电管理控制芯片根据所述可充电电池的电量信息，控制刷牙和充电管理控制芯片是否输出脉冲及控制输出脉冲的频率和占空比，进而控制驱动声波电机驱动电路的工作情况，所述刷牙和充电管理控制芯片还用于根据所述电量信息确定是否开启所述充电电路为所述可充电电池充电。
其中，所述刷牙和充电管理控制芯片采用型号为STM8S003F3的单片机控制芯片及其外围电路，该芯片在附图中由U100表示，该芯片是具有16MHz工作主频的8位单片机，具有8Kbyte的flash memory，1Kbyte的RAM，128Kbyte的EEPROM，2.95V到5.5V的工作电压，可内部RC作为时钟源，运行于低速节能状态，具有27个外部事件中断，3个独立timer，具备5个10位ADC，具备窗口看门狗和独立看门狗，支持SWIM单总线编，以上优越的性能决定了，它能够在单锂电池声波牙刷里得到很好的应用。由于STM8S003F3单片机本身电源要求为2.95V-5.5V，这么宽的电源非常适合3.7V可充电锂电池供电的产品中，并且这款单片机具备内部参考电源，通过将内部参考引入ADC管脚可以非常方便的检测到电源电压，也就是可充电电池的电压。这两个特点能使整个电源管理无需额外稳压电路和参考电路，在电路上变得非常的简洁。STM8S003F3相当丰富的外部中断资源可以快捷准确的捕捉到按键以及充电这样的外部事件，实现低功耗下的工作状态切换。
本实施例的声波电机驱动电路采用开关管PMOS管和NMOS管，分别由图中由Q400和Q300表示，芯片STM8S003F3的IO口与PMOS管的开关控制端连接，由芯片STM8S003F3控制PMOS管的开启和关闭，芯片STM8S003F3的IO口还与NMOS管的开关控制端连接，用于控制该NMOS管的开启和关闭。该PMOS管和NMOS管的信号输出端连接声波电机J2的线圈，STM8S003F3丰富的内部timer资源能稳定准确的发出控制信号以控制声波电机驱动电路两开关管的声波驱动信息，进入控制牙刷刷头的动作，而且STM8S003F3可以合理的分配各个事件对时间的要求。
并且，STM8S003F3内部的flash、ram及EEPROM存储器能让用户灵活的编程，以及方便的存储用户信息，无需外扩。
其中，所述充电电路采用无线电磁感应式充电电路，包括依次连接的电磁感应线圈J1、整流电路D200和电子充电开关Q100，所述电子充电开关Q100的控制端连接所述刷牙和充电管理控制芯片的IO口，所述电子充电开关Q100的输出端连接所述可充电电池BT100。所述刷牙可充电管理控制芯片通过ADC采样模块采集的可充电电池BT100电量的数据确定是否开启电子充电开关Q100为可充电电池BT100充电。
所述刷牙和充电管理控制芯片还连接有状态指示灯，该状态指示灯用于显示可充电电池的电量情况及充电情况。
本实施例实现声波刷牙及充电控制的过程为：整个电路其工作状态有三种：刷牙、充电、待机。当用户按下人机操作按键模块的按键KEY后，按键KEY会产生一个按键中断信号，芯片STM8S003F3会准确的抓到该信号，可充电电池BT100在没有充电和电池不低于低电压告警电压3.54V的情况下输出声波脉冲控制两开关管Q400和Q300，去驱动声波电机带动刷头输出声波振动，同时点亮状态指示灯为常亮以示正常刷牙工作状态。
当可充电电池BT100电压低于3.54V高于3.45V时，同样会输出声波信号，但会驱动状态指示灯闪烁以告知用户可充电电池BT100电压低，需要充电。
当电压继续下跌低于3.45V时，用户再按KEY键，此时牙刷不执行任何动作。以保护电池不因为过放电而损坏。整个刷牙过程2分钟内完成。
STM8S003F3芯片通过对脉冲的频率及占空比控制可以实现不同振幅和频率的声波振动以实现短时间内最佳的清洁牙齿和保健牙龈的效果。
当用户将牙刷置于感应充电座上时，芯片STM8S003F3能通过整流电路D200和感应线圈J1相关电路检测到由充电座发出的电磁波信号，如果芯片STM8S003F3通过ADC检测到可充电电池BT100不是满电压则打开充电开关Q100对可充电电池充电，此时控制状态指示灯闪烁以告知用户正在充电。
当电池电压被充满至4.2V时，关闭充电开关Q100同时也关闭状态指示灯，并控制整个系统进入待机状态，以防止电池的过充电损坏以及减少在充电停止后的系统电量消耗，这样在不用启动反复充电的情况下，可以使每次充电后可充电电池BT100电压保持基本一致，给用户最佳的体验的同时也延长了电池的使用寿命。
当不刷牙或者充电结束后，系统会进入待机休眠状态，此时整个系统消耗小于6uA，这么微弱的电流消耗可以让这个牙刷在充电完成后可以长期闲置不充电，也不会导致电池因过放电而损坏。
需要说明的是，以上所述只是本实用新型的较佳实施例而已，本实用新型并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本实用新型的技术效果，都应属于本实用新型的保护范围。
Claims (4)
1.一种电动牙刷的刷牙及充电控制电路，其特征在于：包括刷牙和充电管理控制芯片及与所述刷牙和充电管理控制芯片连接的人机操作按键模块、声波电机驱动电路及为各模块供电的可充电电池，所述可充电电池还连接有充电电路，所述声波电机驱动电路连接用于刷牙的声波震动电机；所述刷牙和充电管理控制芯片包括有可采集所述可充电电池电量的ADC采样模块，所述人机操作按键模块用于输出控制信号给所述刷牙和充电管理控制芯片，该控制信号可以启动所述ADC采样模块采集可充电电池的电量，刷牙和充电管理控制芯片根据所述可充电电池的电量信息，控制刷牙和充电管理控制芯片是否输出脉冲及控制输出脉冲的频率和占空比，进而控制驱动声波电机驱动电路的工作情况，所述刷牙和充电管理控制芯片还用于根据所述电量信息确定是否开启所述充电电路为所述可充电电池充电。
2.如权利要求1所述的电动牙刷的刷牙及充电控制电路，其特征在于：所述刷牙和充电管理控制芯片采用型号为STM8S003F3的控制芯片及其外围电路，所述ADC采样模块为内置于该控制芯片的模数转换电路，其中，该控制芯片的ADC采样端口与所述可充电电池连接。
3.如权利要求1所述的电动牙刷的刷牙及充电控制电路，其特征在于：所述刷牙和充电管理控制芯片还连接有状态指示灯，该状态指示灯用于显示可充电电池的电量情况及充电情况。
4.如权利要求1所述的电动牙刷的刷牙及充电控制电路，其特征在于：所述充电电路包括依次连接的电磁感应线圈、整流电路和电子充电开关，所述电子充电开关的控制端连接所述刷牙和充电管理控制芯片，所述电子充电开关的输出端连接所述可充电电池，所述刷牙可充电管理控制芯片通过ADC采样模块采集的可充电电池电量的数据确定是否开启电子充电开关为可充电电池充电。
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