電動牙刷的制作方法

本發明涉及電子產品技術領域，特別是涉及一種電動牙刷。

背景技術：

隨著人們生活品質的提高，電動牙刷和其他數碼電子產品都慢慢走入了尋常百姓家庭。調查顯示，電動牙刷與普通牙刷相比，清潔效果更為有效。可以更徹底清除牙菌斑、減少牙齦炎、牙周病和牙齦出血等口腔疾病，也是目前歐美許多國家普遍流行的日用品。相比于普通牙刷,電動牙刷具有使用方便，保護牙齦，清潔效果好等優勢，越來越多的用戶開始習慣使用電動牙刷。現在市面上的電動牙刷按照原理主要包括旋轉式電動牙刷、聲波電動牙刷等，按照電池類型可以分為可充電式電動牙刷和不可充電式電動牙刷。

目前，現有的市面上的各類電動牙刷，一般都只有清潔等基礎功能，沒有更多的附加功能。尤其是刷牙時間的定時提醒功能，這個對用戶來說非常重要的功能，很多電動牙刷產品卻都不具備。根據醫療實驗研究，在刷牙剛開始的時間段內，牙垢的數量隨著清潔時間的延長而減少。但刷牙時間超過一段時間后，牙垢不會繼續減少，而且會破環原有的牙齒保護膜。所以我們必須就刷牙時間對用戶給出建議，指導用戶更好的使用電動牙刷。而世界衛生組織也建議用戶刷牙時間不要長于某一個時限。

此外，電動牙刷在使用、倉儲和運輸途中，很容易被誤操作接觸到開關，造成電源耗盡，影響用戶體驗。譬如使用后用戶忘記關閉電源開關，倉儲中由于堆疊誤觸發開關等。現在市面上的電動牙刷一般都沒有定時關機功能，或者僅僅通過定時器功能直接定時關機。這樣的缺點就是無法有效節約電力，甚至如果部分用戶使用時間過長，產品會按照定時器強行關機，給用戶的使用造成不便。綜上所述，現有技術的缺點包括：

1、現有市場上大部分產品都不帶有定時提醒和定時關機功能。

2、部分帶有定時提醒功能的產品都是通過LED燈光閃爍來實現，但用戶在使用過程中由于手握產品，無法看到LED提醒燈光。

3、部分帶有定時關機功能的產品都是直接通過定時器來關機，但如果用戶確實有需要長時間使用產品，會對用戶造成不便。

技術實現要素：

基于此，有必要針對上述的技術問題，提供一種電動牙刷。

一種電動牙刷，該電動牙刷包括：控制器、供電電路、開關按鍵、電機及監測裝置，所述控制器分別與所述供電電路、所述電機、所述開關按鍵及所述監測裝置電性連接；所述開關按鍵用于啟停定時提醒功能和定時關機功能；所述控制器用于在所述定時提醒時間屆滿時，以預設時間周期向所述電機輸出具有預設時間間隔的停止指令及啟動指令，以使所述電機間歇式工作；所述監測裝置用于獲取運動狀態；所述控制器還用于在所述電機間歇式地工作預設時間段后，判斷所述運動狀態是否為使用狀態；若是，則延長所述定時關機時間為預設延時關機時間；若否，則在所述定時關機時間屆滿時，控制所述電機停止工作。

在其中一個實施例中，所述電動牙刷還包括工作指示燈，所述工作指示燈與所述控制器連接，所述控制器還用于在所述定時提醒時間屆滿時，開啟所述工作指示燈。

在其中一個實施例中，所述供電電路包括相連接的電池和無線充電保護電路，所述電池和所述無線充電保護電路分別與所述控制器連接。

在其中一個實施例中，所述電池為可充電鋰離子電池或者干電池。

在其中一個實施例中，所述監測裝置為陀螺儀傳感器和/或加速度傳感器。

在其中一個實施例中，所述電動牙刷還包括驅動器，所述控制器通過所述驅動器與所述電機連接。

在其中一個實施例中，所述預設時間周期為2次至6次，所述預設時間間隔為0.1秒至0.5秒。

在其中一個實施例中，所述預設時間周期為3次，所述預設時間間隔為0.2秒。

在其中一個實施例中，所述控制器為單片機、微控制器或微處理器，所述開關按鍵為觸控按鍵。

在其中一個實施例中，所述電動牙刷還包括殼體及牙刷頭，所述牙刷頭設置于所述殼體的端部，所述供電電路、所述電機及所述監測裝置均設置于所述殼體中，所述開關按鍵穿設所述殼體外露設置。

上述電動牙刷，集合了定時提醒和定時關機功能，其定時提醒功能不需要增加振動裝置，利用電機間歇式工作產生震感，不需要增加其他的振動器件，巧妙有效地提醒用戶感知到刷牙時間到了，并根據運動狀態的控制電機為工作狀態或者為待機狀態，更人性化地為用戶使用。本方案實現方式簡單易行，節省成本、效果更好，在相同的成本前提下，能帶給用戶更加直觀和人性化的提醒和關機方法，這樣既能實現產品需要的功能，也提升了用戶的體驗。

附圖說明

圖1為一個實施例中電動牙刷的原理結構示意圖；

圖2為另一個實施例中電動牙刷的原理結構示意圖；

圖3為一個實施例中電動牙刷的結構示意圖；

圖4為一個實施例中電動牙刷的工作原理的主函數流程示意圖；

圖5為一個實施例中電動牙刷的工作原理的預處理流程示意圖；

圖6為一個實施例中電動牙刷的工作原理的按鍵檢測流程示意圖；

圖7為一個實施例中電動牙刷的工作原理的開機流程示意圖；

圖8為一個實施例中電動牙刷的工作原理的充電流程示意圖；

圖9為一個實施例中電動牙刷的工作原理的關機流程示意圖；

圖10為一個實施例中電動牙刷的工作原理的欠電壓處理流程示意圖；

圖11為一個實施例中電動牙刷的工作原理的待機處理流程示意圖；

圖12為一個實施例中電動牙刷的電氣連接結構示意圖。

具體實施方式

為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發明的具體實施方式做詳細的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本發明。但是本發明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發明內涵的情況下做類似改進，因此本發明不受下面公開的具體實施例的限制。

在本發明中，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關系，除非另有明確的限定。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

請參閱圖1，本實施例中，提供了一種電動牙刷10，該電動牙刷10包括：控制器110、供電電路120、開關按鍵130、電機140及監測裝置150，控制器110分別與供電電路120、電機140、開關按鍵130及監測裝置150電性連接。

供電電路120用于向控制器110提供電源。供電電路120可以接入市電進行有線的連接，也可以通過無線的方式實現供電連接。

開關按鍵130用于啟停定時提醒功能和定時關機功能。

控制器110用于在定時提醒時間屆滿時，以預設時間周期向電機140輸出具有預設時間間隔的停止指令及啟動指令，以使電機140間歇式工作。

監測裝置150用于獲取運動狀態。

控制器110還用于在電機140間歇式地工作預設時間段后，判斷監測裝置150獲取到的運動狀態是否為使用狀態。若是，則延長定時關機時間為預設延時關機時間。若否，則在定時關機時間屆滿時，控制電機140停止工作。

上述電動牙刷10，集合了定時提醒和定時關機功能，其中，該定時提醒功能不需要額外地增加振動裝置，利用電機140間歇式工作產生震感，這樣不需要增加其他的振動器件，巧妙有效地提醒用戶感知到刷牙時間到了，并根據運動狀態的控制電機140為工作狀態或者為待機狀態，更人性化地為用戶使用。本方案實現方式簡單易行，節省成本、效果更好，在相同的成本前提下，能帶給用戶更加直觀和人性化的提醒和關機方法，這樣既能實現產品需要的功能，也提升了用戶的體驗。

需要說明的是，電機間歇式工作帶到的震動感的產生原理是由于牙刷頭在頭部啟停，電機在殼體手柄上受力不均勻而產生震感，這樣也不用加其他的振動器件，就可以巧妙的提醒用戶感知到刷牙時間到了。而現有的方案都是需要加部件，譬如需要LED等顯示部件，相比來說，本發明的方案更簡單、節省成本、效果更好，因為刷牙時可能看不到LED，但一定會感知到震感。

控制器110可以為單片機、微控制器或微處理器，即控制器110可以為單片機、微控制器以及微處理器的任一一種。本實施例中，控制器110優選為微控制器，即MCU(Microcontroller Unit)。本實施例中，通過編寫固件，使產品具有靈活性、智能性的控制性能達到最優的工作狀態。

為了避免在使用電動牙刷的過程中由于牙刷主體握柄處的LED燈被手部遮擋而使用戶無法看到LED的燈光變化，起不到燈光提示的效果，本實施中，用戶通過開關按鍵設定定時提醒時間，控制器根據用戶設定的定時提醒時間，當定時提醒時間到達時(屆滿)向電機發出控制命令，使電機間歇式的工作。例如，預設時間周期為2次至6次，預設時間間隔為0.1秒至0.5秒。優選的，預設時間周期為3次，預設時間間隔為0.2秒。也就是說，MCU發出命令，讓電機間歇停止旋轉，例如電機停頓0.2秒后再啟動并工作0.2秒。可以理解，電機停頓0.2秒后再啟動并工作0.2秒為一個周期。在其他實施例中可以重復幾個周期，當然具體停頓時間和循環次數是根據用戶對產品的需求而設置的。

需要說明的是，現有市面上的電動牙刷，普遍不帶有定時功能。個別具有定時提醒功能的電動牙刷，都是通過牙刷主體握柄處的LED實現燈亮、燈滅實現提示功能。譬如，當刷牙時長到達定時器設定的時間時，LED燈光亮起或者閃爍。但這樣的缺點顯而易見，當用戶在使用牙刷的過程中，一般采取橫臥或者豎握牙刷的姿態，其手勢容易遮擋牙刷主體握柄處的LED燈，使用戶根本無法看到LED的燈光變化，產品也起不到提示效果。本實施采用牙刷頭連續數次停止然后再啟動，可以再配合牙刷主體握柄的震動，這樣可以給用戶非常直觀的感受，讓他們明顯感受到產品發出的定時提醒。甚至對于視力障礙人士例如盲人等，都可以起到提醒的作用。

供電電路120向控制器110提供電源后，由于電機140、開關按鍵130及監測裝置150等分別與控制器110電性連接，因此電機140、開關按鍵130及監測裝置150可從控制器110中取電，也可以根據用電的需求直接與供電電路120連接而取得電源。

為提高產品的續航能力以及提高產品使用的便捷性，如圖2所示，一實施例中，供電電路120包括相連接的電池121和無線充電保護電路122，電池121和無線充電保護電路122分別與控制器110連接。無線充電保護電路122優選為無線充電電路和保護電路的集合，使得在實現無線充電功能的同時可對電路進行保護，避免電路因過流或過壓而損壞，即在對產品進行充電時，能有效的對鋰電池進行過充電、過放電、過電流及短路保護功能。

優選的，電池121為可充電鋰離子電池或者干電池。需要說明的是，電池可以為鋰電池，也可以為干電池或其他電池。優選的，優選的，電池121為大容量的可充電鋰離子電池或者干電池，以提高產品的續航能力。優選的，電池121和無線充電保護電路122設置在電動牙刷的殼體中，這樣，采用無線充電保護電路122可以避免使用轉接插頭的使用，提高產品使用的便捷性，也提高其防水效果。

開關按鍵130為觸控按鍵、鍵盤按鍵或其他按鍵。本實施例中，優選的，開關按鍵130為觸控按鍵。需要說明的是，開關按鍵130用于啟停定時提醒功能和定時關機功能；也就是說，開關按鍵130按下后輸入定時提醒功能和定時關機功能開始。

例如，按下開關鍵時，電動牙刷開始工作，電動牙刷的定時器開始計時。優選的，定時提醒時間和定時關機時間都是軟件預先設定在電動牙刷的產品中。例如設置定時提醒時間為2分鐘，定時關機時間是30分鐘，定時提醒時間及定時關機時間均基于開關按鍵按下時開始計算，到達每個時間點時對應的功能啟動；例如，2分鐘的時間節點到，定時提醒功能開啟；又如，30分鐘的時間節點到，定時關機功能開啟。

在其他實施例中，觸控按鍵目的還可以是起到控制產品功能改變的作用，例如，用戶在觸控該觸控按鍵時，可以相應的改變電動牙刷的功能。例如，一次觸控對應為定時提醒功能；又如，二次觸控對應為定時關機；又如，三次觸控對應為觸發設定定時提醒時間的功能，等等。

本實施例中，電機140優選為馬達。馬達通過電能轉換成動能的部件，達到轉動的目的。馬達工作時通過轉子對外輸出轉動動能，以帶動與馬達連接的牙刷頭的旋轉。可以理解，其他實施例中，電機140也可以為其他可帶動牙刷頭工作的裝置。

為方便控制電機，如圖2所示，一實施例中，電動牙刷還包括驅動器141，控制器110通過驅動器141與電機140連接。這樣可通過MCU控制驅動器的開或關，間接控制馬達的運動。

為更好地獲取電動牙刷的運動狀態(也稱使用狀態)，一實施例中，監測裝置150為陀螺儀傳感器和/或加速度傳感器。例如，監測裝置150為三軸陀螺儀監測產品；又如，監測裝置150為三軸加速度監測產品；又如，監測裝置150為三軸陀螺儀監測產品和三軸加速度監測產品的結合。這樣可以利用慣性原理通過陀螺儀傳感器測角速度，或者利用的力平衡原理通過加速度傳感器測線性加速度，獲取用戶是否在使用電動牙刷，并將獲取到的該信息反饋到MCU，通過MCU讀取陀螺儀傳感器的數據進行判定產品是否處于使用狀態。

可以理解，現在市面上的電動牙刷，普遍不帶有定時關機功能。個別具有定時關機的電動牙刷，僅僅通過定時器方法來直接實現。這樣的缺點是部分用戶如果確實需要長時間清潔牙齒，用戶在長時間使用過程中，產品可能自動強行關機，給用戶造成不便，甚至誤以為產品損壞，影響用戶體驗。

本實施例中，除采用定時器關機外，更采用三軸陀螺儀監測產品的運動狀態，判斷用戶是否在使用本產品過程中。當判斷用戶在使用過程中，當定時器到達指定時間是，此時應該先根據三軸陀螺儀或類似部件監測到的信息判斷用戶是否在繼續使用牙刷，如果是就延長定時器定時時間，暫時讓關機功能失效。間隔一段時間后，再判斷一次用戶是否在使用過程中，如此往復，避免了用戶在工作過程中強行關機。當通過三軸陀螺儀或類似部件監測到用戶確實沒有使用電動牙刷時，再依照定時器的設置進行關機操作。

為了更好地起到提醒效果，如圖2所示，一實施例中，電動牙刷還包括工作指示燈160，工作指示燈160與控制器110連接，控制器110還用于在定時提醒時間屆滿時，開啟工作指示燈160。本實施例中，工作指示燈160為LED燈。優選的，工作指示燈設置在殼體中即牙刷主體握柄處。這樣在用戶在使用牙刷的過程中，當手勢未遮擋牙刷主體握柄處的工作指示燈時，可以通過工作指示燈的閃爍實現定時提醒功能。

值得一提的是，一實施例中，如圖3所示，電動牙刷還包括殼體100、電源開關鍵170、牙刷頭180及充電LED指示燈190。例如，電源開關鍵170分別與供電電路120及控制器110連接，電源開關鍵170用于控制供電電路120及控制器110的通斷。例如，充電LED指示燈190與供電電路120連接，用于指示電池121為充電狀態。例如，牙刷頭180設置于殼體100的端部，牙刷頭180與電機的輸出端連接，用于在電機的帶動下實現轉動。例如，供電電路120、電機140及監測裝置150均設置于殼體100中，電源開關鍵170及開關按鍵130穿設殼體100外露設置，例如，電源開關鍵170設置于殼體的外表面，例如，開關按鍵130穿設殼體100并且開關按鍵130部分外露設置于殼體的外表面。

可以理解，上述電動牙刷，改善電動牙刷使用者的用戶體驗，實現智能刷牙定時提醒和關機功能，其提醒方式不同于傳統的燈光閃爍或顯示方式的變化，而是在于牙刷頭的運行方式發生改變。這樣用戶可以很方便的感知，克服了燈光閃爍或其他方式在用戶使用中無法看到的弊端。而定時關機功能增加了產品的耐用性，克服了普通電動牙刷人為誤操作或運輸途中誤開機情況下造成電池耗盡、影響用戶體驗的弊端。

為了更好的理解本發明，現以定時提醒功能設為2分鐘為例，結合圖4、圖5、圖6、圖7、圖8、圖9、圖10及圖11對電動牙刷的工作原理進行說明如下：

如圖4的主函數流程圖所示，首先，程序開始后，進行系統初始化操作。然后，在進行了系統初始化操作后接著進行預處理操作，在預處理操作后賦予不同的牙刷模式值，以使牙刷工作在不同的狀態下。最后，根據賦予不同的牙刷模式值，例如，牙刷模式值賦值0為進行按鍵檢測處理、牙刷模式值賦值1為進行開機處理、牙刷模式值賦值2為進行開機處理、牙刷模式值賦值3為進行充電處理、牙刷模式值賦值4為進行欠電壓處理及牙刷模式值賦值5為進行欠電壓處理等操作。

如圖5所示，預處理操作流程中，對輸入/輸出口進行初始設置，對定時器初始設置，對ADC單元初始設置，對監測裝置例如陀螺儀初始設置，設置完成后返回。

如圖6所示，按鍵檢測處理流程中，設置延時時間，以進行按鍵的消抖，然后確認按鍵觸發，最后根據檢測到的牙刷模式進行相應的賦值。

如圖7所示，在開機處理中，首先設置MCU的相關狀態位初值、使能定時器定時功能、使能傳動功能、采集電源電壓值，判斷電壓值是否小于參考值？是則設置牙刷模式值4；否則檢測充電位，充電位為高電位時設置牙刷模式值3，完成后返回。

如圖8所示，在充電處理流程中，監測充電采樣電壓，判斷充電采樣電壓是否為高電平？若是則點亮充電指示燈并設置牙刷模式值2然后返回，若否則返回。

如圖9所示，在關機處理流程中，判斷有無功能按鍵按下？沒有功能按鍵按下則繼續判斷工作時間是否到達，工作時間沒有到達則返回；當有功能按鍵按下或者工作時間到達時，則繼續監測陀螺儀，判定是否處于使用狀態？若否則返回；若是，則關閉定時器定時功能，恢復并設置相關狀態位并設置牙刷模式值5，然后返回。

如圖10所示，在欠電壓處理流程中，首先，采集電源電壓值，然后，判斷電壓值是否小于參考值？若是，則控制欠壓指示燈閃爍；若否，則返回。

如圖11所示，在待機處理流程中，首先，關閉定時器及ADC，然后，MCU處于待機狀態，使能定時器及使能ADC，最后，設置牙刷模式值1并返回。

為了進一步說明本發明的電動牙刷，圖12示出了一實施例中的電動牙刷的電氣連接結構圖，現結合圖1、圖2和圖12，本實施例中，控制器110采用SN8P2711B的處理芯片，可充電電池121的電路中采用DW01與8025配合使用構成鋰電池BAT1充電保護電路，無線充電保護電路122中采用自繞無效充電線圈實現無線充電，電機140電路中采用MOS管SI2300作為驅動，開關按鍵130為機械按鍵S1，監測裝置150電路中采用三軸陀螺儀，圖中只示出了連接三軸陀螺儀的陀螺儀傳感器接口電路，工作指示燈160電路中采用LED燈。需要說明的是，由于圖12中各元器件的連接關系清楚，具體的連接關系可參閱圖12，此處不再贅述各元器件的連接關系。

以上所述實施例的各技術特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特征的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的范圍。

以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。因此，本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。