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一种电动牙刷
申请号	CN201710324896.2	申请日	2017-05-10	公开(公告)号	CN107149503A	公开(公告)日	2017-09-12
申请人	燕山大学;			发明人	刘峰; 何浩然; 张朋; 曹志成; 段凯;
摘要	本发明公开了一种电动牙刷，包括刷头、手柄和控制电路板，刷头与手柄连接处安装压电陶瓷片，所述压电陶瓷片作为控制开关与控制电路连接；在手柄内部位置安装牙刷电机、控制电路板和电池，控制电路控制所述牙刷电机。全电路由电信号输入、晶闸管触发控制电路和电源电路组成，通过双向晶闸管VS接入电动机电源回路，实现对电路的控制。正常情况下，控制电路处于稳定状态，当大于阈值的触发信号施加于控制电路，控制电路翻转为暂稳态状态，同时通过晶闸管VS实现工作电路的断开，牙刷电动机停止工作。保护时间过后，控制电路自动恢复为稳定状态，工作电路导通，不影响用户的正常使用。本发明具有控制方便、避免伤害、操作简便等优点。
权利要求	1.一种电动牙刷，主要包括刷头、手柄和控制电路，其特征在于：所述刷头与手柄连接处安装压电陶瓷，所述压电陶瓷作为控制开关与控制电路连接；在手柄内部位置安装牙刷电机，控制电路用于控制所述牙刷电机。 2.根据权利要求1所述的一种电动牙刷，其特征在于：所述控制电路由电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻RP、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电动机M、PNP结VT1、双向晶闸管VS、开关SA、时基集成电路ICINE555构成；时基集成电路ICINE555的1脚分别与电容C1一端、电容C2一端、电容C3一端、电容C4一端、电阻R3一端、电阻R6一端、双向晶闸管VS一端连接；电容C2另一端与时基集成电路ICINE555的5脚连接；时基集成电路ICINE555的2脚与电阻R1一端连接，电阻R1另一端分别与电阻R2一端、时基集成电路ICINE555的4脚、时基集成电路ICINE555的8脚、PNP结VT1第一端、电阻R5一端、电阻R6一端连接；在电阻R6的两端连接电源的正负极，在电源上设有开关SA；时基集成电路ICINE555的6、7脚均与电阻R2的另一端、电容C1的另一端连接；时基集成电路ICINE555的3脚与NP结VT1第二端连接，NP结VT1的第三端分别与电阻RP一端、电阻R3另一端连接，电阻RP的另一端分别与电容C3另一端、双向晶闸管VS的一端连接；双向晶闸管VS的上端分别与电动机M一端、电阻R4一端连接，电阻R4另一端与电容C4另一端连接，电动机M另一端与电阻R5另一端连接。 3.根据权利要求2所述的一种电动牙刷，其特征在于：所述控制电路为单稳态电路。
说明书全文	一种电动牙刷技术领域 [0001] 本发明涉及微电机领域，尤其涉及一种新型及时保护的电动牙刷。背景技术 [0002] 在口腔卫生保健方法中，刷牙是保持良好口腔卫生状况以及做好牙齿表面清洁的最重要的措施，它的作用是去除牙齿表面的牙菌斑和软垢、食物残渣等。掌握正确刷牙方法，不仅可以除菌斑和软垢，而且可以借助于牙刷的按摩作用增进牙龈组织的血液循环和上皮组织的角化，从而有助于增强牙周组织对局部刺激的防御能力，维护牙龈的健康。影响刷牙效果的因素较多，除牙刷自身的结构特征外，刷牙方法及技巧的掌握也很重要，其中压力大小的控制是影响清洁效果的一个重要因素。 [0003] 近年来电动牙刷以其相对较好的清洁能力、舒适的感觉、减少损伤的能力、使用方便等诸多优点在国外口腔保健领域内掀起了一场革命。有人断言随着我国经济、社会的全面发展，电动牙刷将会在不久的将来在我国拥有广阔的发展空间。然而目前市场上流行的电动牙刷都存在刷牙力度不易控制(压力过小则清洁效果不佳而压力过大则会对牙齿或牙龈造成不必要的损伤)的缺陷，且电动牙刷刷头振动速度很大，更增加了这一缺陷的严重破坏力。这使得电动牙刷帮助手不方便不能使用普通牙刷刷牙的人，不太懂得正确刷牙的儿童以及时间紧张而刷牙匆忙的人做好牙齿保健工作的初衷很难实现，进而也影响了其在我国的快速推广。发明内容 [0004] 本发明目的在于提供一种控制方便、避免伤害、操作简便、设计合理的电动牙刷。 [0005] 为实现上述目的，采用了以下技术方案：本发明主要包括刷头、手柄和控制电路，所述刷头与手柄连接处安装压电陶瓷，所述压电陶瓷作为控制开关与控制电路连接；在手柄内部位置安装牙刷电机，控制电路控制所述牙刷电机。 [0006] 本发明采用声波振动方式，声波牙刷的工作原理：靠电机偏心轮振动原理高速运动，带动牙刷头左右高速摆动，产生机械振动，即产生声波，达到清理牙齿的效果。 [0007] 控制电路由电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻RP、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电动机M、PNP结VT1、双向晶闸管VS、开关SA、时基集成电路ICINE555构成； [0008] 时基集成电路ICINE555的1脚分别与电容C1一端、电容C2一端、电容C3一端、电容C4一端、电阻R3一端、电阻R6一端、双向晶闸管VS一端连接；电容C2另一端与时基集成电路ICINE555的5脚连接； [0009] 时基集成电路ICINE555的2脚与电阻R1一端连接，电阻R1另一端分别与电阻R2一端、时基集成电路ICINE555的4脚、时基集成电路ICINE555的8脚、PNP结VT1第一端、电阻R5一端、电阻R6一端连接；在电阻R6的两端连接电源的正负极，在电源上设有开关SA； [0010] 时基集成电路ICINE555的6、7脚均与电阻R2的另一端、电容C1的另一端连接； [0011] 时基集成电路ICINE555的3脚与NP结VT1第二端连接，NP结VT1的第三端分别与电阻RP一端、电阻R3另一端连接，电阻RP的另一端分别与电容C3另一端、双向晶闸管VS的一端连接；双向晶闸管VS的上端分别与电动机M一端、电阻R4一端连接，电阻R4另一端与电容C4另一端连接，电动机M另一端与电阻R5另一端连接。 [0012] 进一步的，所述控制电路为单稳态电路。 [0013] 工作过程大致如下： [0014] 本发明工作原理：靠电机偏心轮振动原理高速运动，带动牙刷头左右高速摆动，产生机械振动，即产生声波，达到清理牙齿的效果。在电动牙刷刷头与手柄的接触处，安置压电陶瓷，当刷头受力增加时，接触部位的压电材料受力也会随之增加，并输出相应的电信号，电信号通过控制电路，使之达到一定数值时电动牙刷工作电路立即断开，电动牙刷及时停止工作，起到主动保护的作用。避免用力过大而对牙齿或牙龈产生损害。保护时间过后，电路自动重新闭合，牙刷又进入正常工作状态。 [0015] 与现有技术相比，本发明具有如下优点： [0016] 1、力学信号与电学信号之间反馈，灵敏度高，精确度高。 [0017] 2、压电陶瓷作为传感器结构简单，成本低廉，灵敏度高，使用寿命长、其灵敏度不随装置的使用时间长短而改变，安全性，稳定性极高。附图说明 [0018] 图1为本发明的剖视图。 [0019] 图2为本发明简化为悬臂梁的结构图。 [0020] 图3为本发明的安装压电陶瓷位置截面图。 [0021] 图4为本发明控制电路的电路图 [0022] 附图标号：1-刷头、2-手控开关、3-控制电路板、4-电池、5-手柄、6-牙刷电动机、7-压电陶瓷片。具体实施方式 [0023] 下面结合附图对本发明做进一步说明： [0024] 如图1所示，本发明主要包括刷头1、手柄5和控制电路板3，所述刷头与手柄连接处安装压电陶瓷片7，所述压电陶瓷片作为控制开关与控制电路连接；在手柄内部位置安装牙刷电机6、控制电路板3和电池4，控制电路控制所述牙刷电机。控制电路的手控开关2设置在手柄上。本发明采用声波振动方式，声波牙刷的工作原理：靠电机偏心轮振动原理高速运动，带动牙刷头左右高速摆动，产生机械振动，即产生声波，达到清理牙齿的效果。 [0025] 如图4所示，所述控制电路由电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻RP、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电动机M、PNP结VT1、双向晶闸管VS、开关SA、时基集成电路ICINE555构成；时基集成电路ICINE555的1脚分别与电容C1一端、电容C2一端、电容C3一端、电容C4一端、电阻R3一端、电阻R6一端、双向晶闸管VS一端连接；电容C2另一端与时基集成电路ICINE555的5脚连接；时基集成电路ICINE555的2脚与电阻R1一端连接，电阻R1另一端分别与电阻R2一端、时基集成电路ICINE555的4脚、时基集成电路ICINE555的8脚、PNP结VT1第一端、电阻R5一端、电阻R6一端连接；在电阻R6的两端连接电源的正负极，在电源上设有开关SA；时基集成电路ICINE555的6、7脚均与电阻R2的另一端、电容C1的另一端连接；时基集成电路ICINE555的3脚与NP结VT1第二端连接，NP结VT1的第三端分别与电阻RP一端、电阻R3另一端连接，电阻RP的另一端分别与电容C3另一端、双向晶闸管VS的一端连接；双向晶闸管VS的上端分别与电动机M一端、电阻R4一端连接，电阻R4另一端与电容C4另一端连接，电动机M另一端与电阻R5另一端连接。 [0026] 所述控制电路为单稳态电路。单稳态电路只有一个稳定状态，另一个状态为不稳定状态。这种电路在平时处于稳定状态，当需要时，用一个触发信号去触发它，使电路翻转进入暂稳定状态，过一段时间后电路又自动恢复到稳定状态。 [0027] 如图2所示，对刷头施加一个均布载荷q，牙刷会发生弹性形变。 [0028] 如图3所示，压电陶瓷受压力而产生一个电压Uo(正压电效应)。 [0029] 如图4所示，电路得到一个电压Uo。设置一个阈值(为伤害牙龈临界值)q’，得到一个阈值电压U’。电路中，Uo代表着压电陶瓷的输入信号，并加到NE555的2脚。NE555与R2、C1组成单稳态电路，它输出的高低电平，控制着VT1的导通与截止，从而控制着电动机的转、停。双向晶闸管VS接在电动机的主控电源回路中，它的开通与关闭受VT1输出的高低电平控制。 [0030] 在正常情况下，单稳态电路处于稳态，NE555的3脚输出低电平。这时，PNP型晶体管VT1导通，流过VT1电流在R3上形成压降会通过RP加到VS的控制极，VS正常导通，工作电路正常工作。当压电陶瓷输出较高的电信号，电信号加至NE555的2脚，这时单稳态电路被触发翻转，它的3脚变为高电平，进而对于VT1则由导通变为截止，相应的因失去触发电流，VS关断，电动机停转。从而达到及时保护口腔作用。当保护时间(t＝1.1C1R2，保护时间可以通过改变电路元件C1、R2而改变)过后，电路自动恢复为正常稳态电路，电动牙刷正常工作，不影响用户的使用。 [0031] 以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

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