CN111189572A - 一种电动牙刷冲刷力检测电路及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动牙刷冲刷力检测电路及检测方法。电动牙刷中采样电阻R的第一端分别连接电动牙刷的电机和处理器MCU的电压采集端口，采样电阻R的第二端接地。处理器MCU采集采样电阻R在电机空载状态下的空载电压值，电机空载状态是指电动牙刷在口腔外时电机的状态；处理器MCU采集采样电阻R在电机负载状态下的负载电压值，电机负载状态是指电动牙刷在口腔中刷牙时电机的状态；处理器MCU根据空载电压值和负载电压值确定电动牙刷的相对刷力值。本发明在无需增加单独的测力传感器元器件的情况下，实现电动牙刷刷牙时抵牙的冲刷力变化的监测和计算分析，既增加功能节省成本，又改善电动牙刷冲刷力测算结果的稳定性和一致性。

Description

一种电动牙刷冲刷力检测电路及检测方法

技术领域

本发明涉及电动牙刷领域，更具体地说，涉及一种电动牙刷冲刷力检测电路及检测方法。

背景技术

随着生活质量越来越高，人们对口腔卫生也越来越重视，电动牙刷使用也越来越普及。从原理上分，电动牙刷有两大类：旋转与振动。这两类电动牙刷内部都有个电机，该电机提供给刷头稳定的振动摆动或旋转转动两种刷洗驱动力，通过手柄的按压力抵牙并来回推拉移动完成刷牙动作，电机驱动力和手柄按压力二者状态很大程度上直接决定了刷牙冲刷力效果。

目前的电动牙刷通常在功能设计上是没有实现刷牙动作抵牙的按压力监测，即使有部分厂商尝试设计具有按压力监测功能电动牙刷，在方案设计上通常都是通过增加独立测力传感器元器件实现的(测力传感器能检测到张力、拉力、压力、重量、扭矩、内应力和应变等力学量)。导致这种现状，究其原因如下：

其一是在电动牙刷的有限空间里，设计安装布设测力传感器非常困难，调试效果难以达到预期目的，且测力传感器的表面贴装在空间上占用比较大的面积和/或体积，且测力传感器通常外形尺寸是异形的。通常绝大多数安装问题是由于测力传感器使用和安装方法不当引起的：取力点不合理。在表面贴装后，安装布设的位置与受力方向和方位上不一致时将直接导致无法采集测量到有效目标信号。

其二是测力传感器固有的***误差，这些***误差包括偏移量误差、灵敏度误差、线性误差、滞后误差等。常用的测力传感器按照电子特征分为压阻式测力传感器，电感式测力传感器、电容式测力传感器、谐振式测力传感器等，应用最为广泛的是压阻式测力传感器。这些测力传感器一般都由敏感元件、转换元件、信号处理单元组成，其工作原理主要是利用压电效应制造而成的，因此这样的传感器也称为压电传感器，这种压电效应是吸附在基体材料上的应变导体的电子特征属性随机械形变而产生参数值变化的现象，这种机械形变特征必然会产生上述的***误差，这将导致产品一致性调试困难。

其三是独立测力传感器增加产品成本，这些成本包括元器件种类和数量增加、PCB面积增加、PCB电路性能复杂性增加、加工制造操作增加、一致性检测工艺的关键点增加等。

最后是独立测力传感器的老化影响，测力传感器是一种压电效应，是机械形变改变应变导体电子特征属性，这种机械形变在产品使用过程中有疲劳和劳损累积，将产生参数漂移导致误差，最终将可能导致测力检测功能失真或失效。老化也直接影响监测量冲刷力的稳定性和一致性，对于电动牙刷的冲刷力监测来说，不必要追求精确的严格定量分析，但为了可相对比较目的，必须要保证监测量冲刷力的基本稳定和漂移趋势一致。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种电动牙刷冲刷力检测电路及检测方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种电动牙刷冲刷力检测电路，包括处理器MCU和采样电阻R，所述采样电阻R的第一端分别连接电动牙刷的电机和所述处理器MCU的电压采集端口，所述采样电阻R的第二端接地；

所述处理器MCU采集所述采样电阻R在电机空载状态下的空载电压值，所述电机空载状态是指电动牙刷在口腔外时所述电机的状态；或所述处理器MCU读取存储器中存储的空载电压值；

所述处理器MCU采集所述采样电阻R在电机负载状态下的负载电压值，所述电机负载状态是指电动牙刷在口腔中刷牙时所述电机的状态；

所述处理器MCU根据所述空载电压值和所述负载电压值确定电动牙刷的相对刷力值。

进一步，本发明所述的电动牙刷冲刷力检测电路还包括与所述电机连接的电机控制电路，所述处理器MCU的控制端口连接所述电机控制电路；

所述处理器MCU根据标准刷力值和所述相对刷力值的比较结果产生调节信号，所述电机控制电路执行所述调节信号调节所述电机的转速。

进一步，在本发明所述的电动牙刷冲刷力检测电路中，所述处理器MCU根据标准刷力值和所述相对刷力值的比较结果产生调节信号，所述电机控制电路执行所述调节信号调节所述电机的转速包括：

若所述相对刷力值＞(1+P)标准刷力值，则所述电机控制电路控制所述电机降低转速，其中0＜P＜1；

若所述相对刷力值＜(1-P)标准刷力值，则所述电机控制电路控制所述电机增大转速；

若(1-P)标准刷力值≤所述相对刷力值≤(1+P)标准刷力值，则所述电机的转速保持不变。

进一步，在本发明所述的电动牙刷冲刷力检测电路中，所述电机控制电路为MOS管，所述MOS管的栅极连接所述处理器MCU的控制端口，所述MOS管的源极连接电机供电电路，所述MOS管的漏极连接所述电机；

所述处理器MCU的控制端口输出PWM信号控制所述MOS管的开关，通过调整所述PWM信号的频率和占空比调节所述电机的转速。

进一步，在本发明所述的电动牙刷冲刷力检测电路中，所述相对刷力值为：

(V_负载-V_空载)/V_空载

其中所述V_空载为所述空载电压值的平均值，所述V_负载为所述负载电压值的平均值。

进一步，在本发明所述的电动牙刷冲刷力检测电路中，在计算所述负载电压值的平均值前按照采集时间顺序去除所述负载电压值的开头部分数据和/或结尾部分数据；在计算所述空载电压值的平均值前按照采集时间顺序去除所述空载电压值的开头部分数据和/或结尾部分数据；或所述处理器MCU读取存储器中存储的空载电压值的平均值；和/或

在计算所述负载电压值的平均值前剔除负载电压值内部分最大和最小的极端数据，在计算所述空载电压值的平均值前剔除负载电压值内部分最大和最小的极端数据。

进一步，本发明所述的电动牙刷冲刷力检测电路还包括与所述处理器MCU通信连接、用于将数据发送至服务器的通信模块，所述处理器MCU将所述空载电压值、所述负载电压值和所述相对刷力值中的一种或多种通过所述通信模块发送至服务器。

另外，本发明还提供一种电动牙刷冲刷力检测方法，电动牙刷包括处理器MCU和采样电阻R，所述采样电阻R的第一端分别连接电动牙刷的电机和所述处理器MCU的电压采集端口，所述采样电阻R的第二端接地；所述方法包括：

S1、获取空载电压值；

S2、所述处理器MCU采集所述采样电阻R在电机负载状态下的负载电压值，所述电机负载状态是指电动牙刷在口腔中刷牙时所述电机的状态；

S3、根据所述空载电压值和所述负载电压值确定电动牙刷的相对刷力值。

进一步，在本发明的所述的电动牙刷冲刷力检测方法中，所述步骤S1包括：

S11、所述处理器MCU采集所述采样电阻R在电机空载状态下的空载电压值，所述电机空载状态是指电动牙刷在口腔外时所述电机的状态；或

S12、所述处理器MCU从存储器中读取所述空载电压。

进一步，在本发明的所述的电动牙刷冲刷力检测方法中，在所述步骤S3之后还包括：

S4、所述处理器MCU根据标准刷力值和所述相对刷力值的比较结果调节所述电机的转速。

进一步，在本发明的所述的电动牙刷冲刷力检测方法中，所述步骤S4包括：

若所述相对刷力值＞(1+P)标准刷力值，则所述电机控制电路控制所述电机降低转速，其中0＜P＜1；

若所述相对刷力值＜(1-P)标准刷力值，则所述电机控制电路控制所述电机增大转速；

若(1-P)标准刷力值≤所述相对刷力值≤(1+P)标准刷力值，则所述电机的转速保持不变。

进一步，在本发明的所述的电动牙刷冲刷力检测方法中，所述相对刷力值为：

(V_负载-V_空载)/V_空载

其中所述V_空载为所述空载电压值的平均值，所述V_负载为所述负载电压值的平均值。

进一步，在本发明的所述的电动牙刷冲刷力检测方法中，在计算所述负载电压值的平均值前按照采集时间顺序去除所述负载电压值的开头部分数据和/或结尾部分数据；在计算所述空载电压值的平均值前按照采集时间顺序去除所述空载电压值的开头部分数据和/或结尾部分数据；或所述处理器MCU读取存储器中存储的空载电压值的平均值；和/或

在计算所述负载电压值的平均值前剔除负载电压值内部分最大和最小的极端数据，在计算所述空载电压值的平均值前剔除负载电压值内部分最大和最小的极端数据。

进一步，本发明所述的电动牙刷冲刷力检测方法在所述步骤S3之后还包括：

S5、所述处理器MCU将所述空载电压值、所述负载电压值和所述相对刷力值中的一种或多种发送至服务器。

实施本发明的一种电动牙刷冲刷力检测电路及检测方法，具有以下有益效果：本发明在无需增加单独的测力传感器元器件的情况下，实现电动牙刷刷牙时抵牙的冲刷力变化的监测和计算分析，既增加功能节省成本，又改善电动牙刷冲刷力测算结果的稳定性和一致性。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是一实施例提供的一种电动牙刷冲刷力检测电路的电路图；

图2是一实施例提供的一种电动牙刷冲刷力检测电路的电路图；

图3是一实施例提供的一种电动牙刷冲刷力检测电路的电路图；

图4是一实施例提供的一种电动牙刷冲刷力检测方法的流程图；

图5是一实施例提供的一种电动牙刷冲刷力检测方法的流程图；

图6是一实施例提供的一种电动牙刷冲刷力检测方法的流程图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

实施例

参考图1，本实施例的电动牙刷冲刷力检测电路包括处理器MCU和采样电阻R，采样电阻R的第一端分别连接电动牙刷的电机(图1中M)和处理器MCU的电压采集端口(AD引脚端口)，采样电阻R的第二端接地。该采样电阻R与电机M的连接节点同时接入到MCU微控制处理单元的AD引脚上，流过电机M电流同样流经该采样电阻R，电流大小的变化，直接导致该采样电阻R上的电压大小变化(即电压V＝I*R)，处理器MCU通过AD引脚采样该电压大小并记录下来。

通常电动牙刷要工作在行业宣称的声波振动状态，刷头振动单向单程一般要达到每分钟20000-40000次单程，换算为标准的振动频率即约167hz-333hz，根据采样定理，采样频率不得小于最大频率的2倍，且实际应用中一般保证采样频率为信号最高频率的2.56～4倍。本实施例中振动设置为每分钟30000次左右，即振动频率为250hz左右，按照采样定理，采样频率则取750hz。处理器MCU通过AD引脚端口采样来自流过电机M上电流变化产生的采样电阻R上实时变化电压，采样频率设置为所述的750hz。

处理器MCU采集采样电阻R在电机空载状态下的空载电压值，电机空载状态是指电动牙刷在口腔外时电机的状态。电动牙刷在刷牙时，进入口腔前电动牙刷刷头空置于空中振动时，除了电机通过轴杆连接传递到刷头上的振动力外，刷头上再也没有其他外部作用力，尤其是没有抵牙作用力(包括没有口腔肌和唇肌作用力)，此时电动牙刷电机的负载最小，经由处理器MCU的AD引脚采样的采样电阻R上电压大小的状态。

作为选择，对于同一电动牙刷，每次开机时采样电阻R在电机空载状态下的空载电压值基本维持恒定，所以可以提前将空载电压值存储到存储器中，后续每次开机便不再需要采集采样电阻R的空载电压值，处理器MCU可直接读取存储器中存储的空载电压值，可减少***资源消耗。该方案也解决了有些用户在刷牙过程中直接在口腔中开机的使用场景，也就是用户并没有在口腔外开机，电动牙刷没有电机空载状态。

处理器MCU采集采样电阻R在电机负载状态下的负载电压值，电机负载状态是指电动牙刷在口腔中刷牙时电机的状态。电动牙刷在刷牙时，在***口腔肌包裹力和/或手柄按压力共同作用下，刷头刷毛必然会抵在牙齿上产生作用力，此时电动牙刷电机的负载必将增大，在电源和PWM信号不变的情况下，流过电机的平均电流将会随之变化，经由AD引脚采样的采样电阻R上电压大小的状态。可以理解，每种刷牙模式对应的负载电压值不同，在切换刷牙模式后重新开始获取该刷牙模式下的负载电压值。

也就是说，采样电阻R的电压值在刷牙时压力作用下发生改变，且采样电阻R的电压值的改变和压力之间具有相关性，根据电压值的变化即可推导出压力的相对变化量。本实施例根据空载电压值和负载电压值之间的相关性，使用相对刷力值来描述电动牙刷的刷力，即处理器MCU根据空载电压值和负载电压值确定电动牙刷的相对刷力值。

将相对刷力值和标准刷力值进行比较：

若相对刷力值＞(1+P)标准刷力值，说明冲刷力偏大，长期将加速牙齿磨损。其中0＜P＜1，P的取值可根据需要选取，例如P＝0.2；标准冲刷力是国家标准或行业标准所确定的冲刷力，电动牙刷具有多种刷牙模式时，不同刷牙模式对应的标准刷力值不同。

若相对刷力值＜(1-P)标准刷力值，说明冲刷力偏小，长期将降低清洁效果。

若(1-P)标准刷力值≤相对刷力值≤(1+P)标准刷力值，则处于合适冲刷力，可长期使用。

作为选择，本实施例的相对刷力值可以表示为：

(V_负载-V_空载)/V_空载

其中V_空载为空载电压值的平均值，V_负载为负载电压值的平均值。该相对刷力值是无量纲的、标量化的、归一化的，能客观定性地反应出刷牙时刷头冲刷力的相对大小状态。该归一化的相对刷力值既表示同一支电动牙刷环境下两种状态之间的刷头冲刷力的相对变化量，又表示不同单支电动牙刷之间各自刷头冲刷力的相对变化，故能消除电动牙刷中的电路***误差、元器件漂移误差、老化累积误差，保证定性分析的计量有效性。

空载电压值的平均值和负载电压值的平均值的计算具有多种计算方法，例如算术平均值、几何平均值、均方根平均值、调和平均值、加权平均值等，参考表1。

表1

表1中X₁、X₂、······X_n表示空载电压值或负载电压值的采集值。

进一步，为使空载电压值的平均值和负载电压值的平均值更具有代表性，在计算负载电压值的平均值前按照采集时间顺序去除负载电压值的开头部分数据和/或结尾部分数据，以消除启动和停机干扰，例如剔除负载电压值的首尾各5％的数据。在计算空载电压值的平均值前按照采集时间顺序去除空载电压值的开头部分数据和/或结尾部分数据，以消除启动和停机干扰，例如剔除空载电压值的首尾各5％的数据。

作为选择，为使空载电压值的平均值和负载电压值的平均值更具有代表性，在计算负载电压值的平均值前剔除负载电压值内部分最大和最小的极端数据，例如剔除负载电压值内最大和最小各5％的数据。在计算空载电压值的平均值前剔除负载电压值内部分最大和最小的极端数据，例如剔除负载电压值内最大和最小各5％的数据。

本实施例在无需增加单独的测力传感器元器件的情况下，实现电动牙刷刷牙时抵牙的冲刷力变化的监测和计算分析，既增加功能节省成本，又改善电动牙刷冲刷力测算结果的稳定性和一致性。

实施例

参考图2，在上一实施例的基础上，本实施例的电动牙刷冲刷力检测电路还包括与电机连接的电机控制电路，处理器MCU的控制端口连接电机控制电路。处理器MCU根据标准刷力值和相对刷力值的比较结果产生调节信号，电机控制电路执行调节信号调节电机的转速。

具体的，处理器MCU根据标准刷力值和相对刷力值的比较结果产生调节信号，电机控制电路执行调节信号调节电机的转速包括：

若相对刷力值＞(1+P)标准刷力值，说明冲刷力偏大，长期将加速牙齿磨损，则电机控制电路控制电机降低转速，以减小冲刷力。其中0＜P＜1，P的取值可根据需要选取，例如P＝0.2；标准冲刷力是国家标准或行业标准所确定的冲刷力，或标准冲刷力采用经长期实践得到的对于刷牙有益的冲刷力，电动牙刷具有多种刷牙模式时，不同刷牙模式对应的标准刷力值不同。

若相对刷力值＜(1-P)标准刷力值，说明冲刷力偏小，长期将降低清洁效果，则电机控制电路控制电机增大转速，以增大冲刷力。

若(1-P)标准刷力值≤相对刷力值≤(1+P)标准刷力值，则电机的转速保持不变。

本实施例根据相对冲刷力调节电机转速，使电动牙刷的冲刷力工作在标准刷力值附近，保障用户长期刷牙健康。

实施例

参考图3，在上一实施例的基础上，本实施例提供一种电机控制电路，该电机控制电路为MOS管，MOS管的栅极连接处理器MCU的控制端口，MOS管的源极连接电机供电电路，MOS管的漏极连接电机。处理器MCU的控制端口输出PWM信号控制MOS管的开关，通过调整PWM信号的频率和占空比调节电机的转速。

本实施例的电机控制电路仅是其中一种实施方法，能够根据PWM信号的频率和占空比调节电机的转速的其他电机控制电路都属于本实施例的保护范围。

实施例

在上述实施例的基础上，本实施例的电动牙刷冲刷力检测电路还包括与处理器MCU通信连接、用于将数据发送至服务器的通信模块，处理器MCU将空载电压值、负载电压值和相对刷力值中的一种或多种通过通信模块发送至服务器。作为选择，通信模块为无线通信模块，无线通信模块包括但不限于蓝牙模块、WIFI模块、2G无线通信模块、3G无线通信模块、4G无线通信模块、5G无线通信模块等。

实施例

参考图4，本实施例的电动牙刷冲刷力检测方法应用于电动牙刷中，电动牙刷包括处理器MCU和采样电阻R，采样电阻R的第一端分别连接电动牙刷的电机和处理器MCU的电压采集端口，采样电阻R的第二端接地。该采样电阻R与电机M的连接节点同时接入到MCU微控制处理单元的AD引脚上，流过电机M电流同样流经该采样电阻R，电流大小的变化，直接导致该电阻上的电压大小变化(即电压V＝I*R)。MCU通过AD引脚采样该电压大小并记录下来。具体的，该电动牙刷冲刷力检测方法包括下述步骤：

S1、获取空载电压值，即处理器MCU获取采样电阻R的空载电压值。

具体的，本实施例提供两种获取空载电压值的方式：

第一种空载电压值获取方式：S11、处理器MCU采集采样电阻R在电机空载状态下的空载电压值，电机空载状态是指电动牙刷在口腔外时电机的状态。电动牙刷在刷牙时，进入口腔前电动牙刷刷头空置于空中振动时，除了电机通过轴杆连接传递到刷头上的振动力外，刷头上再也没有其他外部作用力，尤其是没有抵牙作用力(包括没有口腔肌和唇肌作用力)，此时电动牙刷电机的负载最小，经由处理器MCU的AD引脚采样的采样电阻R上电压大小的状态。

第二种空载电压值获取方式：S12、处理器MCU从存储器中读取空载电压。对于同一电动牙刷，每次开机时采样电阻R在电机空载状态下的空载电压值基本维持恒定，所以可以提前将空载电压值存储到存储器中，后续每次开机便不再需要采集采样电阻R的空载电压值，处理器MCU可直接读取存储器中存储的空载电压值，可减少***资源消耗。该方案也解决了有些用户在刷牙过程中直接在口腔中开机的使用场景，也就是用户并没有在口腔外开机，电动牙刷没有电机空载状态。

以上两种方式可根据需要选择一种实施即可。

通常电动牙刷要工作在行业宣称的声波振动状态，刷头振动单向单程一般要达到每分钟20000-40000次单程，换算为标准的振动频率即约167hz-333hz，根据采样定理，采样频率不得小于最大频率的2倍，且实际应用中一般保证采样频率为信号最高频率的2.56～4倍。本实施例中振动设置为每分钟30000次左右，即振动频率为250hz左右，按照采样定理，采样频率则取750hz。MCU通过AD引脚端口采样来自流过电机M上电流变化产生的采样电阻R上实时变化电压，采样频率设置为所述的750hz。

S2、处理器MCU采集采样电阻R在电机负载状态下的负载电压值，电机负载状态是指电动牙刷在口腔中刷牙时电机的状态。电动牙刷在刷牙时，在***口腔肌包裹力和/或手柄按压力共同作用下，刷头刷毛必然会抵在牙齿上产生作用力，此时电动牙刷电机的负载必将增大，在电源和PWM信号不变的情况下，流过电机的平均电流将会随之变化，经由AD引脚采样的采样电阻R上电压大小的状态。可以理解，每种刷牙模式对应的负载电压值不同，在切换刷牙模式后重新开始获取该刷牙模式下的负载电压值。

S3、根据空载电压值和负载电压值确定电动牙刷的相对刷力值。采样电阻R的电压值在刷牙时压力作用下发生改变，且采样电阻R的电压值的改变和压力之间具有相关性，根据电压值的变化即可推导出压力的相对变化量。本实施例根据空载电压值和负载电压值之间的相关性，使用相对刷力值来描述电动牙刷的刷力，即处理器MCU根据空载电压值和负载电压值确定电动牙刷的相对刷力值。该相对刷力值是无量纲的、标量化的、归一化的，能客观定性地反应出刷牙时刷头冲刷力的相对大小状态。该归一化的相对刷力值既表示同一支电动牙刷环境下两种状态之间的刷头冲刷力的相对变化量，又表示不同单支电动牙刷之间各自刷头冲刷力的相对变化，故能消除电动牙刷中的电路***误差、元器件漂移误差、老化累积误差，保证定性分析的计量有效性。

若相对刷力值＞(1+P)标准刷力值，说明冲刷力偏大，长期将加速牙齿磨损。其中0＜P＜1，P的取值可根据需要选取，例如P＝0.2；标准冲刷力是国家标准或行业标准所确定的冲刷力。

若相对刷力值＜(1-P)标准刷力值，说明冲刷力偏小，长期将降低清洁效果。

若(1-P)标准刷力值≤相对刷力值≤(1+P)标准刷力值，则处于合适冲刷力，可长期使用。

进一步，为使空载电压值的平均值和负载电压值的平均值更具有代表性，在计算负载电压值的平均值前按照采集时间顺序去除负载电压值的开头部分数据和/或结尾部分数据，以消除启动和停机干扰，例如剔除负载电压值的首尾各5％的数据。在计算空载电压值的平均值前按照采集时间顺序去除空载电压值的开头部分数据和/或结尾部分数据，以消除启动和停机干扰，例如剔除空载电压值的首尾各5％的数据。

作为选择，为使空载电压值的平均值和负载电压值的平均值更具有代表性，在计算负载电压值的平均值前剔除负载电压值内部分最大和最小的极端数据，例如剔除负载电压值内最大和最小各5％的数据。在计算空载电压值的平均值前剔除负载电压值内部分最大和最小的极端数据，例如剔除负载电压值内最大和最小各5％的数据。

本实施例在无需增加单独的测力传感器元器件的情况下，实现电动牙刷刷牙时抵牙的冲刷力变化的监测和计算分析，既增加功能节省成本，又改善电动牙刷冲刷力测算结果的稳定性和一致性。

实施例

参考图5，在上一实施例的基础上，本实施例的电动牙刷冲刷力检测方法在步骤S3之后还包括：

S4、处理器MCU根据标准刷力值和相对刷力值的比较结果调节电机的转速。

具体的，处理器MCU根据标准刷力值和相对刷力值的比较结果产生调节信号，电机控制电路执行调节信号调节电机的转速包括：

若相对刷力值＞(1+P)标准刷力值，说明冲刷力偏大，长期将加速牙齿磨损，则电机控制电路控制电机降低转速，以减小冲刷力。其中0＜P＜1，P的取值可根据需要选取，例如P＝0.2；标准冲刷力是国家标准或行业标准所确定的冲刷力。

若相对刷力值＜(1-P)标准刷力值，说明冲刷力偏小，长期将降低清洁效果，则电机控制电路控制电机增大转速，以增大冲刷力。

若(1-P)标准刷力值≤相对刷力值≤(1+P)标准刷力值，则电机的转速保持不变。

进一步，在本实施例的的电动牙刷冲刷力检测方法中，相对刷力值为：

(V_负载-V_空载)/V_空载

其中V_空载为空载电压值的平均值，V_负载为负载电压值的平均值。

综上，本实施例在无需增加单独的测力传感器元器件的情况下，实现了电动牙刷刷牙时抵牙的冲刷力变化的监测和计算分析。这种测量和计算方法，在仅使用一个采样电阻情况下，即增加功能节省成本，又优化了监测和计算分析时电路中固有的***误差和使用老化引起参数漂移误差，同时消除了采样中的累积误差，进一步改善了电动牙刷冲刷力测算结果的稳定性和一致性。

实施例

参考图6，在上一实施例的基础上，本实施例的电动牙刷冲刷力检测方法在步骤S3之后还包括：

S5、处理器MCU将空载电压值、负载电压值和相对刷力值中的一种或多种发送至服务器(包括网页端，和/或APP端，和/或公众号，和/或小程序等)。上传数据可用于刷牙报告数据，也可用于群体大数据分析。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据此实施，并不能限制本发明的保护范围。凡跟本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种电动牙刷冲刷力检测电路，其特征在于，包括处理器MCU和采样电阻R，所述采样电阻R的第一端分别连接电动牙刷的电机和所述处理器MCU的电压采集端口，所述采样电阻R的第二端接地；

所述处理器MCU采集所述采样电阻R在电机空载状态下的空载电压值，所述电机空载状态是指电动牙刷在口腔外时所述电机的状态；或所述处理器MCU读取存储器中存储的空载电压值；

所述处理器MCU采集所述采样电阻R在电机负载状态下的负载电压值，所述电机负载状态是指电动牙刷在口腔中刷牙时所述电机的状态；

所述处理器MCU根据所述空载电压值和所述负载电压值确定电动牙刷的相对刷力值。

2.根据权利要求1所述的电动牙刷冲刷力检测电路，其特征在于，还包括与所述电机连接的电机控制电路，所述处理器MCU的控制端口连接所述电机控制电路；

所述处理器MCU根据标准刷力值和所述相对刷力值的比较结果产生调节信号，所述电机控制电路执行所述调节信号调节所述电机的转速。

3.根据权利要求2所述的电动牙刷冲刷力检测电路，其特征在于，所述处理器MCU根据标准刷力值和所述相对刷力值的比较结果产生调节信号，所述电机控制电路执行所述调节信号调节所述电机的转速包括：

若所述相对刷力值＞(1+P)标准刷力值，则所述电机控制电路控制所述电机降低转速，其中0＜P＜1；

若所述相对刷力值＜(1-P)标准刷力值，则所述电机控制电路控制所述电机增大转速；

若(1-P)标准刷力值≤所述相对刷力值≤(1+P)标准刷力值，则所述电机的转速保持不变。

4.根据权利要求2所述的电动牙刷冲刷力检测电路，其特征在于，所述电机控制电路为MOS管，所述MOS管的栅极连接所述处理器MCU的控制端口，所述MOS管的源极连接电机供电电路，所述MOS管的漏极连接所述电机；

所述处理器MCU的控制端口输出PWM信号控制所述MOS管的开关，通过调整所述PWM信号的频率和占空比调节所述电机的转速。

5.根据权利要求1或2所述的电动牙刷冲刷力检测电路，其特征在于，所述相对刷力值为：

(V_负载-V_空载)/V_空载

其中所述V_空载为所述空载电压值的平均值，所述V_负载为所述负载电压值的平均值；

在计算所述负载电压值的平均值前按照采集时间顺序去除所述负载电压值的开头部分数据和/或结尾部分数据；在计算所述空载电压值的平均值前按照采集时间顺序去除所述空载电压值的开头部分数据和/或结尾部分数据；或所述处理器MCU读取存储器中存储的空载电压值的平均值；和/或

在计算所述负载电压值的平均值前剔除负载电压值内部分最大和最小的极端数据，在计算所述空载电压值的平均值前剔除负载电压值内部分最大和最小的极端数据；

所述电动牙刷冲刷力检测电路还包括与所述处理器MCU通信连接、用于将数据发送至服务器的通信模块，所述处理器MCU将所述空载电压值、所述负载电压值和所述相对刷力值中的一种或多种通过所述通信模块发送至服务器。

6.一种电动牙刷冲刷力检测方法，其特征在于，电动牙刷包括处理器MCU和采样电阻R，所述采样电阻R的第一端分别连接电动牙刷的电机和所述处理器MCU的电压采集端口，所述采样电阻R的第二端接地；所述方法包括：

S1、获取空载电压值；

S2、所述处理器MCU采集所述采样电阻R在电机负载状态下的负载电压值，所述电机负载状态是指电动牙刷在口腔中刷牙时所述电机的状态；

S3、根据所述空载电压值和所述负载电压值确定电动牙刷的相对刷力值。

7.根据权利要求6所述的电动牙刷冲刷力检测方法，其特征在于，所述步骤S1包括：

S11、所述处理器MCU采集所述采样电阻R在电机空载状态下的空载电压值，所述电机空载状态是指电动牙刷在口腔外时所述电机的状态；或

S12、所述处理器MCU从存储器中读取所述空载电压。

8.根据权利要求7所述的电动牙刷冲刷力检测方法，其特征在于，在所述步骤S3之后还包括：

S4、所述处理器MCU根据标准刷力值和所述相对刷力值的比较结果调节所述电机的转速。

9.根据权利要求8所述的电动牙刷冲刷力检测方法，其特征在于，所述步骤S4包括：

若所述相对刷力值＞(1+P)标准刷力值，则所述电机控制电路控制所述电机降低转速，其中0＜P＜1；

若所述相对刷力值＜(1-P)标准刷力值，则所述电机控制电路控制所述电机增大转速；

若(1-P)标准刷力值≤所述相对刷力值≤(1+P)标准刷力值，则所述电机的转速保持不变。

10.根据权利要求6所述的电动牙刷冲刷力检测方法，其特征在于，所述相对刷力值为：

(V_负载-V_空载)/V_空载

其中所述V_空载为所述空载电压值的平均值，所述V_负载为所述负载电压值的平均值；

在计算所述负载电压值的平均值前按照采集时间顺序去除所述负载电压值的开头部分数据和/或结尾部分数据；在计算所述空载电压值的平均值前按照采集时间顺序去除所述空载电压值的开头部分数据和/或结尾部分数据；或所述处理器MCU读取存储器中存储的空载电压值的平均值；和/或

在计算所述负载电压值的平均值前剔除负载电压值内部分最大和最小的极端数据，在计算所述空载电压值的平均值前剔除负载电压值内部分最大和最小的极端数据；

在所述步骤S3之后还包括：S5、所述处理器MCU将所述空载电压值、所述负载电压值和所述相对刷力值中的一种或多种发送至服务器。

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