通过磁变量测压力的控制方法、装置及介质与流程

本申请为中国发明专利申请号202010945349.8、发明名称“通过磁变量测量摆动角度及压力的控制方法、装置和介质”、申请日2020年9月10日的专利申请的分案申请。

本申请属于智能牙刷技术领域，尤其涉及一种通过磁变量测摆动角度及压力的控制方法、装置及介质。

背景技术：

电动牙刷的刷头是在电动牙刷中电机带动下做摆动，摆动角度由电机的输出轴的转动角度决定，现有技术没有对刷头摆动角度进行测量的方法，导致刷头摆动角度测量较为模糊，无法得到具体的数据值。

技术实现要素：

本申请提供了一种牙刷刷头的通过磁变量测摆动角度及压力的控制方法、装置及介质，可以解决现有技术无法对刷头摆动角度进行测量的问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种通过磁变量测摆动角度的控制方法，应用于电动牙刷，以测量电动牙刷的刷头的最大摆动角度，所述电动牙刷还包括手柄，所述手柄的输出轴与所述刷头相接，其中，所述输出轴可以往复转动，以驱动所述刷头摆动，所述输出轴和所述手柄的外壳中的一者固定设有磁体，另一者固定设有磁传感器，所述磁体和所述磁传感器间隔且正对设置，所述通过磁变量测摆动角度的控制方法包括：

获取所述输出轴处于转动状态时所述磁传感器在目标时间段内检测到的最大磁场强度和最小磁场强度，其中，所述目标时间段大于或等于所述刷头的摆动周期；

获取所述最大磁场强度和所述最小磁场强度的强度差值，并获取磁场强度变化量与摆动角度变化量之间的关系系数；

根据所述强度差值和所述关系系数，确定所述刷头的最大摆动角度。

第二方面，本申请实施例提供了一种通过磁变量测压力的控制方法，用于测量刷牙时刷头对牙齿的压力，所述通过磁变量测压力的控制方法包括：

获取刷头的无负载摆动角度和有负载摆动角度；

获取所述无负载摆动角度和所述有负载摆动角度的摆动角度差值，并获取摆动角度差值与压力差值的对应系数；

根据所述摆动角度差值和所述对应系数得到压力值，确定所述压力值为刷头与牙齿抵触时对牙齿的压力；

其中，所述无负载摆动角度为刷头不与牙齿抵触时刷头的最大摆动角度；所述有负载摆动角度为刷头与牙齿抵触时刷头的最大摆动角度；所述无负载摆动角度和所述有负载摆动角度均采用如上述第一方面所述的通过磁变量测摆动角度的控制方法获得。

第三方面，本申请实施例提供了一种通过磁变量测摆动角度的控制装置，应用于电动牙刷，以测量电动牙刷的刷头的最大摆动角度，所述电动牙刷还包括手柄，所述手柄的输出轴与所述刷头相接，其中，所述输出轴可以往复转动，以驱动所述刷头摆动，所述输出轴和所述手柄的外壳中的一者固定设有磁体，另一者固定设有磁传感器，所述磁体和所述磁传感器间隔且正对设置，所述摆动角度测量装置包括：

磁场强度获取模块，用于获取所述输出轴处于转动状态时所述磁传感器在目标时间段内检测到的最大磁场强度和最小磁场强度，其中，所述目标时间段大于或等于所述刷头的摆动周期；

关系系数获取模块，用于获取所述最大磁场强度和所述最小磁场强度的强度差值，并获取磁场强度变化量与摆动角度变化量之间的关系系数；

摆动角度确定模块，用于根据所述强度差值和所述关系系数，确定所述刷头的最大摆动角度。

第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面所述的通过磁变量测摆动角度的控制方法。

第五方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述第二方面所述的通过磁变量测压力的控制方法。

第六方面，本申请实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在电动牙刷上运行时，使得所述电动牙刷执行如上述第一方面所述的通过磁变量测摆动角度的控制方法。

第七方面，本申请实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在电动牙刷上运行时，使得所述电动牙刷执行如上述第二方面所述的通过磁变量测压力的控制方法。

本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本申请通过在电动牙刷的电机轴上设置磁传感器，并与磁传感器对应设置磁体，以监测电机处于停机状态和工作状态时的磁传感器处的磁场强度，结合磁场强度与摆动角度之间的关系系数，确定电动牙刷的刷头的摆动角度，本申请可以较为准确地测量刷头的摆动角度，在测量出摆动角度的基础上有助于实现对电动牙刷的刷头工作状态的监测。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例一提供的通过磁变量测摆动角度的控制方法的流程示意图；

图2是本申请实施例一提供的磁体与磁传感器正相对时的结构示意图；

图3是本申请实施例三提供的通过磁变量测摆动角度的控制方法的流程示意图；

图4是本申请实施例六提供的通过磁变量测摆动角度的控制装置的结构示意图；

图5是本申请实施例七提供的电动牙刷的结构示意图；

图中，21为磁体；22为磁传感器；23为输出轴；24为外壳的内壁；211为第二表面；221为第一表面。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

应当理解，当在本申请说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

另外，在本申请说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。

本申请实施例提供了一种通过磁变量测摆动角度的控制方法可以应用于具有声波电机的电动牙刷上，本申请实施例对电动牙刷的具体类型不作任何限制。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

为了说明本申请所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

实施例一

参见图1，是本申请实施例一提供的一种通过磁变量测摆动角度的控制方法的流程，其中，该牙刷为电动牙刷。如图2所示，电动牙刷包括手柄以及与手柄的输出轴23连接的刷头，其中，输出轴23可以往复转动，以驱动刷头摆动。

在本实施例中，手柄包括外壳以及设置在外壳内的电机、磁体21、磁传感器22，其中，输出轴23即为电机的主轴，磁体21的一端连接外壳的内壁24，磁传感器22设置在输出轴23上，磁传感器22与磁体21正对设置且磁传感器22与磁体21的另一端间隔设置，其中，磁体21的一端与另一端为相背的两端。在本实施例中，组装后，输出轴23、磁传感器22、刷头三者的位置相对固定，以便使三者可以相对磁体21同步转动。可以理解的，在其他实施例中，也可以是将磁传感器22设置在外壳的内壁24上，将磁体21设置在电机的输出轴上。同时，在其他实施例中，输出轴23也可以不是电机的主轴，此时输出轴23可以通过联轴器、减速器等传动装置与电机的主轴连接在一起，以便通过电机的正反转来带动输出轴的往复转动。

在本实施例中，磁体21为永磁铁，磁体21的一端连接外壳的内壁24可以是指磁体的n极或者s极接在外壳的内壁24上。磁传感器22可以是隧道磁电阻传感器(tunnelmagnetoresistance，tmr)等，磁传感器22与磁体21之间的间隔距离可以根据实际需求设定，比如二者的间距可以设置在0.5mm至10mm之间。

在本实施例中，磁传感器22与磁体21正对设置是指电机处于未转动状态时磁传感器22设置在磁体21的中心线上。其中，在本实施例中，磁传感器22和磁体21均为长方体结构，磁传感器22的第一表面221与磁体21的第二表面211间隔相对。当磁传感器22和磁体21正对时，第一表面221和第二表面211平行，且第一表面221的中心在第二表面211上的投影与第二表面211的中心重合；当磁传感器22和磁体21出现错位未对准时，第一表面221和第二表面211不平行，或者是虽然这两个表面平行，但是第一表面221的中心在第二表面211上的投影与第二表面211的中心不重合。

在本实施例中，电机可以是声波电机，即电机启动后，输出轴23会按照一定频率做往复旋转运动。电机未启动时(此时电机不转动，比如电动牙刷闲置时)，输出轴位于中间位置(即初始位置)，电机启动后可以先正转，此时输出轴沿着顺时针转动，进而带动刷头向右侧摆动；当输出轴沿顺时针转动到最大角度时(此时输出轴处于m位置)，电机由正转变为反转，此时输出轴会沿着逆时针转动，进而带动刷头向左侧摆动，在沿着逆时针转动时会先经过中间位置，然后继续沿逆时针转动至最大角度；当输出轴沿逆时针转动到最大角度时(此时输出轴处于n位置)，电机会由反转变为正转，此时输出轴会再次沿着顺时针转动，当输出轴再转动至中间位置时，刷头完成一个周期的摆动。其中，输出轴位于中间位置时，输出轴在此位置沿顺时针转动到最大位置时的角度a与输出轴在此位置沿逆时针转动到最大位置时转动的角度b相等。

另外，在本实施例中，输出轴还与相应的回位装置相接，这样电机每一次停机后，输出轴都可以在回位装置的带动下回到初始位置，也即回到中间位置。其中，回位装置可以是扭簧、扭针等。另外，输出轴通过回位装置实现停机复位的设计方式可以采用现有技术中的任意一种，本实施例在此不对具体结构设置做过多说明。

如图1所示，该通过磁变量测摆动角度的控制方法可以包括以下步骤：

步骤s101，获取输出轴处于转动状态时磁传感器在目标时间段内检测到的的最大磁场强度tmax和最小磁场强度tmin。

其中，输出轴处于转动状态是指电机启动后使输出轴往复转动的状态，此时磁体21随输出轴一起往复摆动，使得磁传感器22处的磁场强度处于不停的变化中。通过电动牙刷的控制器可以控制磁传感器检测获取目标时间段内的多个磁场强度，多个磁场强度中包括最大磁场强度tmax和最小磁场强度tmin。可选的是，目标时间段至少为电机的输出轴的一个摆动周期(即电机的输出频率的倒数)，目标时间段内必然存在一个最大磁场强度tmax和最小磁场强度tmin，最大磁场强度tmax对应目标时间段内磁传感器与磁体的间距最小；而最小磁场强度tmin对应目标时间段内磁传感器与磁体的间距最大，即，此时磁传感器摆动到最大位置，相应地，磁传感器的摆动角度和刷头的摆动角度处于最大值。

需要说明的是，磁传感器检测获取目标时间段内的磁场强度可以是指控制器控制磁传感器在目标时间段内以一定的时间为间隔检测磁场强度，且目标时间段远大于该时间间隔，即在目标时间段内磁传感器能够检测多个磁场强度。

在本实施例中，当电动牙刷的控制器接收到开机指令后，控制器会控制磁传感器按照检测模式、休眠模式依次交替工作，即开机后，磁传感器具有两种工作状态，一种为正常工作状态，另一种为休眠状态。接收到开机后，控制器控制磁传感器以这两种状态依次交替工作直至接收到用户的关机指令，在接收到用户的关机指令后，控制器会控制磁传感器停止工作。其中，开机指令可以是用户通过按压手柄上的开关按钮下达，关机指令也可以是用户通过按压手柄上的开关按钮下达。

在本实施例中，磁传感器以检测模式工作时可以对磁传感器供电，以便使其检测当前的磁场强度器；磁传感器以休眠模式工作时可以不对其进行供电(或对其通入较小电流使其保持在待机状态)，进而使磁传感器不检测磁场强度。这种工作方式可以降低能耗，提高续航时间。另外，在本实施例中，检测模式的工作时间与休眠模式的时间相等。为了提高检测精度，实际工作中，在刷头的一个摆动周期内(一个摆动周期可以为6ms左右)，磁传感器以检测模式工作的次数为40-60次。

上述步骤s101实际上是指控制器接收到开机指令后，控制磁传感器在目标时间段内检测获取以检测模式工作时的各当前磁场强度，并获取各个当前磁场强度中磁场强度最大值和磁场强度最小值，其中，磁场强度最大值的当前磁场强度即为最大磁场强度tmax，磁场强度最小值的当前磁场强度即为最小磁场强度tmin。在本实施例中，目标时间段等于刷头的摆动周期，即在刷头的每一个摆动周期内，都会测量该周期内的最大摆动角度，这样可以使对刷头的最大摆动角度的监测更加精准。

在本实施例中，磁传感器处于每一个检测模式时的工作流程，主要包括以下步骤：第一步，控制磁传感器按照预定时间间隔检测获取采样磁场强度，以得到多个采样磁场强度；第二步，将多个采样磁场强度中的最大值和最小值去除，并求余下的各采样磁场强度的平均值，这个平均值便为磁传感器工作于该检测模式时检测到的当前磁场强度，通过这种方式获取当前磁场强度可以降低外界的干扰，提高检测精准度。另外，在本实施例中，磁传感器处于每一个检测模式时可以检测获取10-20个采样磁场强度。

综上，假设刷头的摆动周期为6ms，控制器控制磁传感器以检测模式工作50次(此时以休眠模式工作次数也为50次)，一个检测模式内可以检测10个采样磁场强度，那么每一次采样的时间间隔大致为6us。

可以理解的，除了上述方式之外，也可以采用其他方式获取目标时间段内的最大磁场强度tmax和最小磁场强度tmin，比如可以采用如下方式：获取电机处于工作状态时(即输出轴处于转动状态时)磁传感器在目标时间段内检测的磁场强度数据；将磁场强度数据按照时间顺序分为连续的n组数据，n为大于等于2的整数；将每组数据中的最大值和最小值去除并求平均，得到n个平均值；确定n个平均值中的最大值为最大磁场强度tmax，以及n个平均值中最小值为最小磁场强度tmin。

例如，输出轴的摆动周期为6ms，目标时间段为6ms，磁传感器的取样时间为6μs，目标时间段内有1000个磁场强度数据，因此，目标时间段内磁场强度的信息可以看作连续的磁场强度检测，为了降低噪声的影响，对监测的磁场强度数据进行预处理，预处理的方法如下：

磁传感器的每6μs取样一次，在目标时间段6ms内可以取样1000次，其中，每连续的10次看作是一组，得到100组数据，在一组中的10个数值中去掉最大值和最小值后，剩余的8个数值取平均值t1，最终，6ms内会得到100个平均值。然后从这100个平均值中获取最小值作为最小磁场强度，获取最大值作为最大磁场强度，此时，最小磁场强度tmin对应目标时间段内刷头摆动的最大位置(即最左侧或者最右侧)，最大磁场强度tmax对应目标时间段内刷头摆动至中间位置。

步骤s102，获取磁场强度变化量与摆动角度变化量之间的关系系数a。

其中，关系系数a可以是根据实验数据统计得到，两次磁场强度的强度差值与两次磁场强度对应的输出轴的转动角度之间的关系。例如，测试中检测到输出轴处于中间位置时磁传感器检测到的磁场强度为300a/m，输出轴顺时针转动到最大位置时磁传感器检测到的磁场强度为200a/m，而从中间位置顺时针转动到最大位置时转动的角度为4°，则关系系数a为0.04°/(a/m)。

步骤s103，获取最大磁场强度tmax和最小磁场强度tmin的强度差值△t。

步骤s104，根据强度差值和关系系数a，确定刷头的最大摆动角度θ，其中，θ＝2a(tmax-tmin)＝2a*△t。

上述方法中，在步骤s101之后，控制器先进行步骤s102的操作，然后再进行步骤s103的操作。可以理解的，在实际工作过程中，在步骤s101之后，控制器也可以是先进行步骤s103的操作，然后再进行步骤102操作；或者是在步骤s101之后，控制器同时进行步骤102的操作和步骤103的操作。

可选的是，在一些实施例中，在步骤s104之后，还包括：获取输出轴处于转动状态时，磁传感器检测到的实时磁场强度t2；然后，根据实时磁场强度t2与最大磁场强度tmax的强度差值和关系系数a，确定刷头的实时摆动角度；最后，将实时摆动角度与预存的定位角度进行对比，若输出轴由初始位置逆时针或顺时针转动的实时摆动角度大于等于定位角度，则控制输出轴以减速状态工作。

在本实施例中，实时摆动角度是指输出轴当前位置与初始位置之间的夹角，其中实时摆动角度＝a(tmax-t2)，当输出轴转动到定位角度位置时，可以通过对电机反向通电或者停止对电机供电等方式使输出轴减速运动，这样可以降低输出轴摆动到最大位置处的速度，降低输出轴在最大位置处切换转动方向时受到的冲击，从而可以提高电机的使用寿命。比如，输出轴从中间位置开始顺时针摆动到最大位置时摆动的角度为7°，此时定位角度设置为5°，当输出轴从中间位置顺时针摆动5°后开始减速运行，直至转动到最大位置。可以理解的，定位角度也可以是通过实验测得，并可以存储在控制器内。

假设输出轴由初始位置开始顺时针转动的角度等于定位角度时，输出轴处于第一定位位置，输出轴由初始位置开始逆时针转动的角度等于定位角度时，输出轴处于第二定位位置，则上述的“若输出轴由初始位置逆时针或顺时针转动的实时摆动角度大于等于定位角度，则控制输出轴以减速状态工作”实际上是指：由第一位置向m位置转动过程中或者由第二位置向n位置转动过程中，输出轴以减速状态工作。另外，输出轴由第一位置向第二位置转动过程中，或者由第二位置向第一位置转动过程中输出轴可以是一直加速运动，或者是加速一段时间后匀速运动。

可选的是，在一些实施例中，在步骤s104之后，还可以包括：判断最大摆动角度是否大于角度阈值；其中，若是，则输出报警信号。

在刷牙过程中，刷头和牙齿抵触产生压力，此时刷头的摆动角度会减小，为了避免刷头对牙齿的压力过大而导致牙齿损伤，实际产品中会在电动牙刷的控制器内预存一个角度阈值，当最大摆动角度小于角度阈值时，表明刷头所承受的压力较大，也即刷头对牙齿的压力较大，此时电动牙刷向用户发出提示，这个报警信号可以是通过语音信号、指示灯闪烁信号等输出给用户。

可以理解的，在本实施例中，在刷头的一个完整的摆动周期中，可以同时具备上述刷头对牙齿压力过大检测功能和降低输出轴换向冲击功能，也可以是只具备其中的一种功能。

实施例二

本申请实施例二提供一种通过磁变量测压力的控制方法，该通过磁变量测压力的控制方法可以用于测量刷牙时刷头对牙齿的压力。另外，该通过磁变量测压力的控制方法是基于实施例一的刷头摆动角度测量而实现的。该压力检测方法包括以下步骤：

步骤s201，获取刷头不与牙齿抵触时，刷头的无负载摆动角度；并获取刷头与牙齿抵触时，刷头的有负载摆动角度。

步骤s202，获取无负载摆动角度和有负载摆动角度的摆动角度差值，并获取摆动角度差值与压力差值的对应系数。

步骤s203，根据摆动角度差值和对应系数得到压力值，确定压力值为刷头与牙齿抵触时对牙齿的压力。

电动牙刷使用过程中主要有两种状态，一种为无负载状态，另一种为有负载状态。其中，无负载状态通常是指刷头未抵触在牙齿上的状态，也即未刷牙时的状态，此时刷头未受到压力；有负载状态通常是指刷头抵触在牙齿上的状态，也即刷牙时的状态，此时刷头与牙齿之间具有相应的压力。与之对应的，最大摆动角度也可以分为无负载时的最大摆动角度θ1(简称为无负载摆动角度θ1)和有负载时的最大摆动角度θ2(简称为有负载摆动角度θ2)。其中，刷牙时，刷头与牙齿之间产生压力，刷头的摆动受阻，使得θ2的值小于θ1的值，故通过θ1和θ2可以反映刷头对牙齿的压力，其中刷头受到的压力的大小与θ1、θ2的差值△θ之间呈线性关系。由于无负载状态下刷头对牙齿的压力可视为0，所以θ1和θ2的差值△θ乘以相应的对应系数b就可以得到刷头对牙齿的压力，其中这个对应系数b也可以通过实验数据统计得到。

例如，无负载时刷头的最大摆动角度θ1为7°，刷头受到的压力为200g时，其最大摆动角度会减小到5°(即θ2为5°)，当检测到刷头的最大摆动角度为5°时，此时刷头的压力值为200g，即，摆动角度的变化量为2°与对应系数相乘得到压力值的变化量200g，对应系数b的公式为：b＝△f/△θ，其中，△f表示压力值的变化量，△θ表示最大摆动角度的变化量；初始时压力值f1＝0，摆动角度减少△θ后刷头的压力值f2＝f1+△f＝△f。在本实施例中，上述的压力为200g，实际上是指压力值大小为f＝m*g＝0.2kg*9.8n/kg＝1.96n。

可选的是，在得到压力之后，可将压力值以语音等方式输出，用户获知当前的压力值后可以更利于调整对牙刷的施力大小。另外，将压力值输出时还可以结合一些鼓励性语言，用于引起儿童刷牙的兴趣。

一般情况下，用户会先开机然后再将刷头伸入口腔内进行刷牙，即开机后刷头不受压力，此时，θ1可以是开机后刷头摆动第一个周期内的最大摆动角度，在随后检测得到的每一个周期的最大摆动角度都可以看作是θ2。当然，θ1可以是开机后刷头摆动两个或多个周期内的最大摆动角度，θ2也可以是目标时间后检测得到的任一个最大摆动角度。可以理解的，通过实施例一的方法可以检测刷头的每一个摆动周期内的最大摆动角度，故，刷头的每一个摆动周期都可以检测得到刷头与牙齿之间的压力。由于刷头的摆动周期很小，所以实际使用时，可以看作是对刷头和牙齿之间的压力进行实时检测。

应当理解的，若只是在刷头与牙齿之间的压力大于预设压力时提示用户，那么电动牙刷实际工作时可以不用计算出具体的压力值大小，只需要在θ1和θ2的差值△θ达到预定值时就可以输出报警信号，以对用户做出压力过大提示。即只需在步骤s202中测量得到θ1和θ2的差值△θ便可以实现对牙齿受到的刷头的压力大小进行监测。

另外，在本实施例中，当检测到刷头与牙齿之间的压力大于预设压力后，电动牙刷会先进入监测状态，以监测刷头与牙齿之间的压力是否持续大于预设值，其中监测状态下不对用户进行提示；若是，则认为是用户刷牙的压力过大，此时输出相应的报警信号以对用户进行提示。若否，则认为是用户误操作或检测误差，此时不对用户进行提示。监测状态的时间可以是检测到压力大于预设压力后的连续多个摆动周期的时间，比如10个摆动周期等。

在实际使用的时候存在着用户先把刷头按在牙齿上，然后再开机的情况，此时是无法测量刷头无负载时的最大摆动角度，这样便无法判断刷头对牙齿的压力大小。

针对这一问题，在本实施例中，接收到用户的开机指令后，会在步骤s201之前会先判断用户刷牙方式，然后再根据用户的刷牙方式获取刷头的无负载摆动角度和有负载摆动角度，其中，用户刷牙方式包括两种，第一种为开机时刷头与牙齿不抵触，第二种为开机时刷头与牙齿抵触产生压力。其中，判断用户刷牙方式的步骤包括：

步骤20a，获取接收到开机指令后预设时间内刷头的当前最大摆动角度θ1’，其中，预设时间大于等于刷头的摆动周期。通常情况下，预设时间的长度小于5个刷头摆动周期，比如在实际工作过程中，θ1’可以是开机后刷头摆动第一个周期的最大摆动角度。当预设时间大于两个刷头摆动周期时，每个摆动周期都会有一个最大摆动角度，此时，当前最大摆动角度为各周期最大摆动角度中的最大值。可以理解的，由于刷头的摆动周期只有6ms左右，远低于人的反应时间，所以测量当前最大摆动角度时，可以将刷头看作是保持与牙齿抵触的状态或者是保持与牙齿不抵触状态。

步骤20b，将θ1’与预存的目标摆动角度θ0进行对比，判断二者之间的偏差是否大于偏差阈值；若判断结果为“否”，则判定用户为第一种刷牙方式；若判断结果为“是”时，则判定用户为第二种刷牙方式。其中，θ0是预先存储在控制器内的一个角度值，它是指电动牙刷处于无负载状态时刷头理论上的最大摆动角度，这个最大摆动角度θ0可以是通过测试样品在无负载状态下的最大摆动角度得到。

在本实施例中，判定用户刷牙方式为第一种时，步骤s201中可以直接将θ1’刷头的无负载摆动角度，同时预设时间后检测到的每一个摆动周期的最大摆动角度都可以作为有负载摆动角度。判定用户刷牙方式为第二种时，步骤s201中可以直接将θ0为刷头的无负载摆动角度(即θ0＝θ1)，将θ1’作为刷头的其中一个有负载摆动角度，同时，预设时间后续检测到的每一个摆动周期的最大摆动角度也都可以作为有负载摆动角度。

在本实施例中，偏差阈值为10％，若θ1’与θ0之间的偏差小于或等于10％，则说明电动牙刷启动时刷头与牙齿之间没有产生压力，电动牙刷处于无负载状态，此时将θ1’作为无负载摆动角度，后续可以利用θ1’与后面测得的刷牙状态下的有负载摆动角度之间的差值来判断刷头对牙齿的压力大小；如果θ1’与θ0之间的偏差大于10％，则说明电动牙刷启动时刷头已经处于有负载的状态(比如刷头已经与牙齿抵触)，此时将θ0作为无负载摆动角度，θ1’作为有负载摆动角度，根据θ0和θ1’的差值来判断刷头对牙齿的压力大小。例如，θ0为5°，如果测得θ1’为5.5°则认为启动时的刷头处于无负载状态，将θ1’作为无负载摆动角度；如果θ1’为3°则认为启动时刷头已经有负载，将θ0作为无负载摆动角度，θ1’为有负载摆动角度。

实施例三

上述各实施例中，关系系数是利用样品测量得到的，为了保证摆动角度测量的精度，出售给用户的产品中磁传感器和磁体的位置对应关系应该与样品保持一致。而样品中磁传感器和磁体是正对的，所以出售给用户的产品中磁传感器和磁体也是正对的。但是在产品使用过程中会因碰撞等因素导致磁体、磁传感器之间产生错位等，此时利用上述方法测得摆动角度便不准确。这样根据摆动角度测得的刷头对牙齿的压力也是不准确的，存在着刷头对牙齿的实际压力大，而检测到的压力小的问题，这会使用户在压力大时也误认为还处于正常，从而可能导致对用户的牙齿造成伤害。

对此，参见图3，本申请实施例三提供的通过磁变量测摆动角度的控制方法中包括以下步骤：

步骤s300，获取在电机处于未转动状态时磁传感器检测的初始磁场强度t0。在本实施例中，停机状态下，电机的输出轴会在相应回位装置的作用下停止在初始位置，这样在刷牙结束后(即接收到关机指令后)，电机的输出轴会停止在初始位置，故在停机状态下，磁传感器与磁体的相对位置理论上也是固定的，所以t0理论上也应该与输出轴转动时磁传感器检测到的最大磁场强度tmax相等。

步骤s301，获取在输出轴处于转动状态时磁传感器在目标时间段内检测到的最大磁场强度tmax和最小磁场强度tmin。其中，步骤s301与上述步骤s101内容相同，可参照步骤s101的描述，在此不再赘述。

步骤s302，判断初始磁场强度t0与最大磁场强度tmax的差值是否在差值阈值内，若是，则说明磁传感器与磁体正对，此时可以进入步骤s303、s304和s305。

在实施例三中，步骤s303为：获取磁场强度与摆动角度之间的关系系数。步骤s304为：获取最大磁场强度tmax和最小磁场强度tmin的强度差值。步骤s305为：根据强度差值和关系系数，确定刷头的最大摆动角度。其中，步骤s303与上述步骤s102内容相同，可参照步骤s102的描述，步骤s304与上述步骤s103内容相同，可参照步骤s103的描述，步骤s305与上述步骤s104内容相同，可参照步骤s104的描述，在此不再赘述。

在本实施例中，“初始磁场强度t0与最大磁场强度tmax的差值在差值阈值内”是指二者的偏差在预设范围内，比如预设范围可以是10％等，此时如果tmax-t0≤10％t0则说明t0≈tmax，初始磁场强度t0与最大磁场强度tmax的差值在差值阈值内。另外，在本实施例中，若初始磁场强度t0与最大磁场强度tmax的差值不在差值阈值内(通常是初始磁场强度值小于最大磁场强度值)，则不会进入步骤s303、s304和s305，同时，还会通过语音、文字或者指示灯等方式提示用户注意。

在本实施例三中，获取开机指令后，在一段时间内，磁传感器工作而电机不转动，此时可以测量初始磁场强度t0，在这一段时间过后磁传感器工作且电机转动，此时便可以测电机转动过程中的最大磁场强度tmax和tmin。比如，在获取开机指令后0.5秒内，对磁传感器供电而不对电机供电，以便使磁传感器工作而电机不转动，0.5秒后同时对磁传感器和电机供电，使得磁传感器工作、电机转动。

实施例四

在本实施例四中，电动牙刷具有两种工作模式：一种为正常工作模式，另一种为品质检测模式。其中，正常工作模式为用户正常使用时电动牙刷的工作模式，在该工作模式中可以利用上述实施例一公开的方法检测刷头的摆动角度。品质检测模式在电动牙刷出厂前对其进行品质检测，以判断电动牙刷出厂时磁传感器与磁体是否对准。

品质检测模式主要包括以下步骤：步骤s501，获取在输出轴处于未转动状态时磁传感器检测的初始磁场强度t0。步骤s502，获取在输出轴处于转动状态时磁传感器在目标时间段内监测的最大磁场强度tmax。步骤s503，判断初始磁场强度t0与最大磁场强度tmax的差值是否在差值阈值内。若是，则说明磁传感器与磁体正对，产品为良品；否则为不良品，需要重新贴装磁传感器或/和磁体。

其中，步骤s501与实施例二中的步骤s300相同，步骤s502与实施例三的步骤s301相似，与步骤s302的区别在于步骤s502中可以不检测最小磁场强度tmin。步骤s503与实施例三中判断磁传感器与磁体是否对准的方式一样。

由于品质检测模式用于出厂前检测磁传感器与磁体是否对准，只有对准，产品才为良品，这样产品才能出厂售卖，也即当电动牙刷到达用户手中时，磁传感器与磁体是对准的，所以用户正常使用时也可以不用检测磁传感器与磁体是否对准。在本实施例中，这两种模式可以择一使用，即，出厂前，生产厂商可以选择品质检测模式来检测产品是否为良品；出厂后，用户刷牙时采用正常工作模式。当然，用户使用过程中也可以根据实际情况选择品质检测模式以检测磁传感器与磁体是否对准，比如电动牙刷从高处摔落后，用户可以选择品质检测模式来检测磁传感器和磁体是否因此产生错位。

可以理解的，品质检测完成后还会通过语音、文字或者指示灯等方式输出，以便测试者获知检测结果。另外，在一些实施例中，品质检测模式的步骤s302中出来检测获取最大磁场强度tmax之外，也可以检测获取最小磁场强度tmin。

在本实施例中，两种工作模式的切换可以是通过电动牙刷的开关按钮来实现，比如长按开关按钮后进入模式选择模式，此时用户便可以选择相应的工作模式。同时，此时还可以通过相应的指示灯对用户进行提示，以方便用户操作，比如指示灯为一个，当长按后(比如长按3秒)，进入模式选择模式，此时指示灯为红色；用户再按一次开关按钮后模式选择为正常工作模式，此时指示灯由红色变为绿色，若3秒内(或其他时间内)，用户不再按开关按钮，则选定下次开机的工作模式为正常工作模式；若3秒内用户再次按压开关按钮，则工作模式选择为品质检测模式，此时指示灯由绿色变为白色。此后若3秒内(或其他时间内)，用户不再按开关按钮，则选定下次开机的工作模式为品质检测模式，若3秒内用户再次按压开关按钮，则工作模式选择为正常工作模式，此时指示灯由白色变为绿色，以此类推直至确定下次开机的工作模式后，模式选择模式结束，指示灯熄灭。当然，也可以采用其他方式进行工作模式选择，比如可以设置两个按钮，按压其中一个则下次开机后以正常工作模式工作，按压另一个则下次开机以品质检测模式工作。

此外，在一些实施例中，控制器接收到开机指令后也可以同时进行品质检测模式和正常工作模式，即开机后进入品质检测模式，检测磁传感器与磁体是否对准；当判断检测磁传感器与磁体对准后，进入正常工作模式。这种方式与实施例三的区别在于判断磁传感器与磁体是否对准的步骤中不测tmin，当确定检测磁传感器与磁体是对准后会重新检测tmax，并检测tmin。

实施例五

本申请的实施例五中，在刷牙过程中，刷头一直摆动，当刷头移出口腔后，刷头上的泡沫会飞溅到用户身上，体验效果较差，对此，本实施例提供了一种防飞溅控制方法，以解决刷头上的泡沫飞溅的问题。该防飞溅控制方法包括：

步骤s601，获取刷头的最大摆动角度θ；其中，对刷头最大摆动角度的测量可以通过上述实施例的方法来实现。

步骤s602，将最大摆动角度θ与预先存存储的临界角度α进行对比，以判断二者的大小；其中，若θ≥α，则降低刷头的摆动频率，使控制电动牙刷以防飞溅模式进行工作；若θ＜α，则控制电动牙刷以刷牙模式进行工作。

刷牙过程中，当刷头与牙齿抵触时的最大摆动角度小于刷头位于口腔外(此时刷头不与牙齿抵触)时的最大摆动角度，故当θ＜α时说明刷头与牙齿抵触，此时控制电动牙刷以刷牙模式进行工作，其中，电动牙刷处于刷牙模式时，刷头以第一摆动频率进行工作，第一摆动频率可以是一个较大数值以利于对牙齿进行清洁。当θ≥α时则说明刷头未与牙齿抵触，此时判定刷头位于口腔外，控制电动牙刷以防飞溅模式进行工作，其中电动牙刷处于防飞溅模式时，刷头以第二摆动频率进行工作，其中第二摆动频率可以是一个较小数值，从而可以避免泡沫从刷头上溅射到用户身上。可以理解的，第一摆动频率大于第二摆动频率，当刷头从与牙齿抵触变为未与牙齿抵触时，可以通过降低刷头的摆动频率，进而实现防飞溅。另外，在本实施例中，临界角度α可以在根据实验得到的，生产时临界角度α可以是存储在电动牙刷的控制器内。

可以理解的，上述各实施例中电动牙刷实现压力检测、防飞溅等功能都是基于测量刷头最大摆动角度而实现的，在实际产品中，电动牙刷可以是只具备这些功能中的其中一种，也可以是同时具备这些功能中的任意组合。

实施例六

参见图4，是本申请实施例六提供了一种通过磁变量测摆动角度的控制装置的结构框图，该装置用于测量电动牙刷刷头的摆动角度，为了便于说明，仅示出了与本申请实施例相关的部分，该摆动角度测量装置应用于电动牙刷，以测量电动牙刷的刷头的最大摆动角度，电动牙刷还包括手柄，手柄的输出轴与刷头相接，其中输出轴可以往复转动，以驱动刷头摆动，手柄的输出轴和手柄的外壳中的一者固定设有磁体，另一者固定设有磁传感器，磁体和磁传感器间隔且正对设置，摆动角度测量装置包括：

磁场强度获取模块41，用于获取输出轴处于转动状态时磁传感器在目标时间段内检测到的最大磁场强度和最小磁场强度，其中，目标时间段大于或等于刷头的摆动周期；

关系系数获取模块42，用于获取最大磁场强度和最小磁场强度的强度差值，并获取磁场强度变化量与摆动角度变化量之间的关系系数；

摆动角度确定模块43，用于根据强度差值和关系系数，确定刷头的最大摆动角度。

可选的是，通过磁变量测摆动角度的控制方法还包括：接收开机指令，控制磁传感器按照检测模式、休眠模式依次交替工作；磁传感器以检测模式工作时可以检测当前的磁场强度器，磁传感器以休眠模式工作时不检测磁场强度；

获取输出轴处于转动状态时磁传感器在目标时间段内检测到的最大磁场强度和最小磁场强度的步骤，即为接收开机指令后，在目标时间段内检测磁传感器以检测模式工作时的各当前磁场强度，并获取的各当前磁场强度中磁场强度值最大当前磁场强度和磁场强度值最小当前磁场强度，其中，磁场强度值最大的当前磁场强度即为最大磁场强度，磁场强度值最小的当前磁场强度即为最小磁场强度。

可选的是，磁传感器处于每一个检测模式时的工作，包括：

按照预定时间间隔检测获取采样磁场强度，以得到多个采样磁场强度；

将多个采样磁场强度中的最大值和最小值去除，并求余下的各采样磁场强度的平均值以得到当前磁场强度。

可选的是，检测模式的工作时间与休眠模式的时间相等；及/或

在一个刷头的摆动周期内，磁传感器以检测模式工作的次数为40-60次；及/或

磁传感器处于每一个检测模式时可以检测获取10-20个采样磁场强度。

可选的是，在获取输出轴处于转动状态时磁传感器在目标时间段内检测到的最大磁场强度和最小磁场强度的步骤之前，还包括：获取在输出轴处于未转动状态时磁传感器检测的初始磁场强度；其中，输出轴与回位装置相接，以便在输出轴处于未转动状态时，可以在回位装置的作用下停止在初始位置；

在获取输出轴处于转动状态时磁传感器在目标时间段内检测到的最大磁场强度和最小磁场强度之后，并在获取最大磁场强度和最小磁场强度的强度差值，并获取磁场强度变化量与摆动角度变化量之间的关系系数的步骤之前，还包括：判断初始磁场强度与最大磁场强度的差值是否大于差值阈值；其中，若否，则执行获取强度差值和关系系数的步骤；若是，则不执行获取强度差值和关系系数的步骤，并输出报警信号。

可选的是，在根据强度差值和关系系数，确定刷头的最大摆动角度的步骤之后，还包括：判断最大摆动角度是否大于角度阈值；其中，若是，则输出报警信号；及/或

在根据强度差值和关系系数，确定刷头的最大摆动角度的步骤之后，还包括：

获取输出轴处于转动状态时，磁传感器检测到的实时磁场强度；根据实时磁场强度与最大磁场强度的强度差值和系数关系，确定刷头的实时摆动角度；将实时摆动角度与预存的定位角度进行对比，若实时摆动角度大于等于定位角度，则控制输出轴以减速状态工作。

需要说明的是，上述模块之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本申请方法实施例基于同一构思，其具体功能及带来的技术效果，具体可参见方法实施例一部分，此处不再赘述。

实施例七

图5为本申请实施例七提供的一种电动牙刷的结构示意图。如图5所示，该实施例的电动牙刷5包括：电机、磁传感器、磁体、至少一个处理器50(图5中仅示出一个处理器)、存储器51以及存储在存储器51中并可在至少一个处理器50上运行的计算机程序52，处理器50执行计算机程序52时实现上述实施例一的通过磁变量测摆动角度的控制方法的步骤，图5未具体示出电机、磁传感器、磁体。

该电动牙刷可包括，但不仅限于，处理器50、存储器51。本领域技术人员可以理解，图5仅仅是电动牙刷5的举例，并不构成对电动牙刷5的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如还可以包括输入输出设备、网络接入设备等。

处理器50可以是中央处理单元(centralprocessingunit，cpu)，该处理器50还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现场可编程门阵列(field-programmablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

存储器51在一些实施例中可以是电动牙刷5的内部存储单元，例如电动牙刷5的硬盘或内存。存储器51在另一些实施例中也可以是电动牙刷5的外部存储设备，例如电动牙刷5上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smartmediacard,smc)，安全数字(securedigital,sd)卡，闪存卡(flashcard)等。进一步地，存储器51还可以既包括电动牙刷5的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器51用于存储操作系统、应用程序、引导装载程序(bootloader)、数据以及其他程序等，例如计算机程序的程序代码等。存储器51还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。另外，在本实施例中，处理器50和存储器51可以是一个控制器内的两个功能模块；在一些实施例中，处理器50和存储器51也可以是分别为独立的元器件，此时二者共同组成一个控制器。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述装置中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质至少可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、计算机存储器、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质。例如u盘、移动硬盘、磁碟或者光盘等。在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不可以是电载波信号和电信信号。

本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过一种计算机程序产品来完成，当计算机程序产品在电动牙刷上运行时，使得电动牙刷执行时实现可实现上述方法实施例一中的步骤，或者，当计算机程序产品在电动牙刷上运行时，使得电动牙刷执行时实现可实现上述方法实施例二中的步骤。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，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、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。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申请的范围。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/电动牙刷和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/电动牙刷实施例仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。