电流控制系统及冲牙器
技术领域
本实用新型涉及冲牙器技术领域，尤其是涉及一种电流控制系统及冲牙器。
背景技术
现有的冲牙器主要通过高压水流实现对牙齿的清洁。也就是说，高压水流可以无阻碍的进入口腔完成清洁工作。口腔就像一个大型的细菌收纳所，有些粘附在牙齿表面的微生物要是得不到及时清理，就会形成牙菌斑，而牙菌斑无法通过刷牙及漱口祛除干净，严重时还会导致牙周炎。由于冲牙器喷射出来的高压水流能够深入牙齿缝隙，因此可以祛除牙齿缝隙及牙龈沟壑中的细菌，达到最佳的清洁效果。但是现有的冲牙器存在由于电机的输出电流不稳定而导致的出水效果差，冲牙力度不稳定，用户冲牙体验较差的技术问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种电流控制系统及冲牙器，以缓解了现有技术中存在的由于电机的输出电流不稳定而导致的出水效果差，冲牙力度不稳定，用户冲牙体验较差的技术问题。
本实用新型提供的一种电流控制系统，其中，包括：控制器、电机驱动电路、电机和电压电流检测电路；其中，所述控制器、所述电机驱动电路和所述电机依次连接，所述电压电流检测电路的输入端与所述电机驱动电路的输出端相连接，所述电压电流检测电路的输出端与所述控制器的输入端相连接；在所述控制器通过所述电机驱动电路发送驱动信号控制所述电机工作时，所述电压电流检测电路检测所述电机驱动电路输出的电压电流信息，并将所述电压电流信息反馈给所述控制器；所述控制器基于所述电压电流信息调节所述驱动信号的占空比，以使所述电机输出的电流稳定。
进一步的，所述电压电流检测电路包括：运算电路和分压电路；所述运算电路的一端与所述电机驱动电路相连接，所述运算电路的另一端与所述分压电路的一端相连接；所述分压电路的另一端与所述控制器相连接。
进一步的，所述运算电路包括：运算放大器、第一电容，第二电容，第一电阻和第二电阻；所述运算放大器的第一引脚与所述分压电路相连接，所述运算放大器的第二引脚接地，所述运算放大器的第三引脚与所述电机驱动电路相连接，所述运算放大器的第四引脚通过所述第二电容与所述分压电路相连接，所述运算放大器的第五引脚与所述控制器相连接，所述运算放大器的第五引脚还通过所述第一电容接地；所述第一电阻的一端与所述分压电路相连接，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端相连接，所述第二电阻的另一端接地。
进一步的，所述分压电路包括：第三电阻，第三电容和第四电容；
所述第三电阻的一端与所述运算放大器相连接，所述第三电阻的另一端与所述控制器相连接，所述第三电阻的另一端还通过所述第三电容接地，所述第三电阻的另一端还通过第四电容接地，所述第三电容和所述第四电容并联连接。
进一步的，所述的电流控制系统还包括：电池模块；所述电池模块与所述控制器相连接，所述电池模块还与所述电机驱动电路相连接。
进一步的，所述控制器包括以下任一种：单片机，DSP和ARM。
进一步的，所述控制器包括：第一芯片、第五电容和第六电容；
所述第一芯片的第一引脚与所述电池模块的正极相连接，所述第一芯片的第一引脚还通过与所述第五电容接地，所述第一芯片的第一引脚还通过与所述第六电容接地；所述第五电容和所述第六电容并联连接；
所述第一芯片的第二引脚与所述电机驱动电路相连接；所述第一芯片的第三引脚与所述电机驱动电路相连接；所述第一芯片的第四引脚与所述运算放大器的第五引脚相连接；所述第一芯片的第五引脚与所述第三电阻的另一端相连接；所述第一芯片的第六引脚接地。
进一步的，所述电机驱动电路包括：第二芯片、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第六电容和第七电容；所述第二芯片的第一引脚通过所述第四电阻与所述第一芯片的第三引脚相连接；所述第二芯片的第二引脚通过所述第五电阻与所述第一芯片的第二引脚相连接；所述第二芯片的第三引脚与所述电池模块的正极相连接；所述第二芯片的第三引脚还通过所述第六电容接地；所述第二芯片的第四引脚与所述电机的一端相连接，所述第二芯片的第四引脚还通过所述第七电容与所述电机的另一端相连接；所述第二芯片的第五引脚在与所述第二芯片的第六引脚相连接之后，通过所述第六电阻接地；所述第二芯片的第五引脚在与所述第二芯片的第六引脚相连接之后，还与所述运算放大器的第三引脚相连接；所述第二芯片的第七引脚与所述电机的另一端相连接，所述第二芯片的第七引脚还通过所述第七电容与所述电机的一端相连接。
进一步的，所述第一芯片的型号为UPT8E1214，所述第二芯片的型号为UPT8518。
本实用新型提供的一种冲牙器，包括所述的电流控制系统，水箱，出水管和LED灯。
本实用新型提供的一种电流控制系统及冲牙器，包括：控制器、电机驱动电路、电机和电压电流检测电路；其中，控制器、电机驱动电路和电机依次连接，电压电流检测电路的输入端与电机驱动电路的输出端相连接，电压电流检测电路的输出端与控制器的输入端相连接；在控制器通过电机驱动电路发送驱动信号控制电机工作时，电压电流检测电路检测电机驱动电路输出的电压电流信息，并将电压电流信息反馈给控制器；控制器基于电压电流信息调节驱动信号的占空比，以使电机输出的电流稳定。本实用新型通过电压电流检测电路可以实现闭环反馈，自适应调节电机输入电流的大小，以使电机的输出电流稳定，将该电流控制系统应用于冲牙器中，可以解决由于电机的输出电流不稳定导致的出水效果差，冲牙力度不稳定的技术问题，提升了用户冲牙体验。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例提供的第一种电流控制系统的结构示意图；
图2为本实用新型实施例提供的第二种电流控制系统的结构示意图；
图3为本实用新型实施例提供的第三种电流控制系统的结构示意图；
图4为本实用新型实施例提供的一种冲牙器的结构示意图。
图标：
10-控制器；20-电机驱动电路；30-电机；40-电压电流检测电路；50-电池模块；100-水箱；200-出水管；300-LED灯。
具体实施方式
下面将结合实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
现有的冲牙器主要通过高压水流实现对牙齿的清洁。也就是说，高压水流可以无阻碍的进入口腔完成清洁工作。口腔就像一个大型的细菌收纳所，有些粘附在牙齿表面的微生物要是得不到及时清理，就会形成牙菌斑，而牙菌斑无法通过刷牙及漱口祛除干净，严重时还会导致牙周炎。由于冲牙器喷射出来的高压水流能够深入牙齿缝隙，因此可以祛除牙齿缝隙及牙龈沟壑中的细菌，达到最佳的清洁效果。目前不同的冲牙器其产生高压水流的方式不同，例如：飞利浦的冲牙器产品利用短暂而强烈的喷气带出水花，松下的冲牙器产品利用超声波喷出连续的高压水流，还有脉冲式高压水流。对于脉冲式高压水流而言，产生高压水流的方式为：在电机驱动齿轮活塞运动的过程中产生水泵从而在巨大压强下喷出高压水流。
现有的冲牙器存在以下缺陷：在水泵不断抽水的过程中，冲牙器水箱内的水位不断降低。随着水位的降低，用于抽水的水管在水箱底部受到的压强也逐渐减小，从而导致电机在带载的状态下，电流减小，冲牙力度减弱，从而在水箱水位低的情况下削弱了冲牙器的冲牙效果。
综上所述，现有的冲牙器存在由于电机的输出电流不稳定而导致的出水效果差，冲牙力度不稳定，用户冲牙体验较差的技术问题。基于此，本实用新型提供的一种电流控制系统及冲牙器，可以通过电压电流检测电路实现闭环反馈，自适应调节电机输入电流的大小，以使电机的输出电流稳定，将该电流控制系统应用于冲牙器中，可以保证电机的输出电流稳定，进而可以使冲牙器的出水效果好，冲牙力度稳定，提升用户冲牙体验。
为便于对本实施例进行理解，首先对本实用新型实施例所公开的一种电流控制系统进行详细描述。
实施例一：
参照图1，本实用新型实施例提供的一种电流控制系统，可以包括：控制器10、电机驱动电路20、电机30和电压电流检测电路40。上述电流控制系统各个模块之间的连接关系为：控制器10、电机驱动电路20和电机30依次连接，电压电流检测电路40的输入端与电机驱动电路20的输出端相连接，电压电流检测电路40的输出端与控制器10的输入端相连接。
在本实用新型实施例中，上述电流控制系统的工作机理如下：在控制器10通过电机驱动电路20发送驱动信号控制电机30工作时，电压电流检测电路40检测电机驱动电路20输出的电压电流信息，并将电压电流信息反馈给控制器10；控制器10基于电压电流信息调节驱动信号的占空比，以使电机30输出的电流稳定。
本实用新型提供的一种电流控制系统，包括：控制器10、电机驱动电路20、电机30和电压电流检测电路40；其中，控制器10、电机驱动电路20和电机30依次连接，电压电流检测电路40的输入端与电机驱动电路20的输出端相连接，电压电流检测电路40的输出端与控制器10的输入端相连接；在控制器10通过电机驱动电路20发送驱动信号控制电机30工作时，电压电流检测电路40检测电机驱动电路20输出的电压电流信息，并将电压电流信息反馈给控制器10；控制器10基于电压电流信息调节驱动信号的占空比，以使电机30输出的电流稳定。本实用新型实施例通过电压电流检测电路40可以实现闭环反馈，自适应调节电机30输入电流的大小，以使电机30的输出电流稳定，将该电流控制系统应用于冲牙器中，可以解决由电流不稳定导致的出水效果差，冲牙力度不稳定的技术问题，提升了用户冲牙体验。
进一步的，参照图2，本实用新型实施例提供的第二种电流控制系统，还包括：电池模块50；电池模块50与控制器10相连接，电池模块50还与电机驱动电路20相连接。
在本实用新型实施例中，控制器10包括但不限于：单片机、DSP(Digital SignalProcessing，数字信号处理器)和ARM(Advanced RISC Machine，进阶精简指令集机器)。其中，单片机可以指MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)。
将电流控制系统应用于冲牙器中，控制器10发出驱动信号给电机驱动电路20(或称为驱动IC)，再通过电池模块50对驱动IC的供电产生的电能供给电机30(电机30可以指直流电机30，或单向电机30)，进而驱动活塞工作产生高压水流。在反馈回路中，增加一个电压电流检测电路40，该电压电流检测电路40可以通过MCU反馈调节驱动信号的频率或占空比，进而驱动IC输出相应的驱动信号，从而控制电机30以需要的转速进行平稳转动，可以实时监测冲牙器在工作阶段电机30的输出电流的变化，进而将该变化信息采样成ADC信号发送给MCU进行处理，进而通过MCU上现有的软件算法改变驱动信号的强弱，使得冲牙器的工作电流稳定在一个最适合用户使用的范围内。
进一步的，参照图3，在本实用新型实施例提供的第三种电流控制系统中，电压电流检测电路40包括：运算电路和分压电路；运算电路的一端与电机驱动电路20相连接，运算电路的另一端与分压电路的一端相连接；分压电路的另一端与控制器10相连接。
进一步的，参照图3，运算电路包括：运算放大器(图3中的U8)、第一电容(图3中的C30)、第二电容(图3中的C28)、第一电阻(图3中的R20)和第二电阻(图3中的R21)；运算放大器的第一引脚(图3中U8的OUT)与分压电路相连接，运算放大器的第二引脚(图3中U8的GND)接地，运算放大器的第三引脚(图3中U8的IN+)与电机驱动电路20相连接，运算放大器的第四引脚(图3中U8的IN-)通过第二电容C28与分压电路相连接，运算放大器的第五引脚(图3中U8的VCC+)与控制器10相连接，运算放大器的第五引脚还通过第一电容接地；第一电阻的一端与分压电路相连接，第一电阻的另一端与第二电阻的一端相连接，第二电阻的另一端接地。
以图3中的运算电路为例，第一电容的容值可以为0.1uF，第二电容的容值为104F，第一电阻的阻值为10KΩ，第二电阻的阻值为1KΩ。需要注意的是，本实用新型实施例对第一电容、第二电容、第一电阻和第二电阻的大小不作具体限定。
进一步的，参照图3，分压电路包括：第三电阻(图3中的R22)，第三电容(图3中的C9)和第四电容(图3中的C27)；第三电阻的一端与运算放大器相连接，第三电阻的另一端与控制器10相连接，第三电阻的另一端还通过第三电容接地，第三电阻的另一端还通过第四电容接地，第三电容和第四电容并联连接。
以图3中的分压电路为例，第三电阻的阻值可以为1KΩ，第三电容的容值为22uF，第四电容的容值为0.1uF。需要注意的是，本实用新型实施例对第三电阻、第三电容和第四电容的大小不作具体限定。
进一步的，参照图3，控制器10包括：第一芯片(图3中的U4)、第五电容(图3中的C3)和第六电容(图3中的C5)；第一芯片的第一引脚(图3中U4的VDD)与电池模块50的正极相连接，第一芯片的第一引脚还通过与第五电容接地，第一芯片的第一引脚还通过与第六电容接地；第五电容和第六电容并联连接；第一芯片的第二引脚(图3中U4的PC5)与电机驱动电路20相连接；第一芯片的第三引脚(图3中U4的PC4)与电机驱动电路20相连接；第一芯片的第四引脚(图3中U4的PC1)与运算放大器的第五引脚相连接；第一芯片的第五引脚(图3中U4的PA1)与第三电阻的另一端相连接；第一芯片的第六引脚(图3中U4的VSS)接地。
在本实用新型实施例中，第一芯片的型号可以为UPT8E1214，第一芯片除了包含上述给出的一些引脚，还包括下述引脚：引脚PA7(图3中U4的PA7)，引脚PA6(图3中U4的PA6)，引脚PA7(图3中U4的PA7)；引脚PC3、引脚PC2和引脚PA4(分别对应图3中U4的PC3，PC2和PA4)。本实用新型实施例对第一芯片的型号不做具体限定，对第一芯片的引脚个数和引脚功能也不做具体限定。第五电容可以为22uF，第六电容为0.1uF，本实用新型实施例对第五电容、第六电容的大小不作具体限定。
进一步的，参照图3，电机驱动电路20包括：第二芯片(图3中的U5，或称为驱动芯片)、第四电阻(图3中的R4)、第五电阻(图3中的R3)、第六电阻(图3中的R19)、第六电容(图3中的C4)和第七电容(图3中的C6)；第二芯片的第一引脚(图3中U5的NC)通过第四电阻与第一芯片的第三引脚相连接；第二芯片的第二引脚(图3中U5的INB)通过第五电阻与第一芯片的第二引脚相连接；第二芯片的第三引脚(图3中U5的VDD)与电池模块50的正极相连接；第二芯片的第三引脚还通过第六电容接地；第二芯片的第四引脚(图3中U5的OUTB)与电机30的一端相连接，第二芯片的第四引脚还通过第七电容与电机30的另一端相连接；第二芯片的第五引脚(图3中U5的AGND)在与第二芯片的第六引脚相连接之后，通过第六电阻接地；第二芯片的第五引脚在与第二芯片的第六引脚(图3中U5的PGND)相连接之后，还与运算放大器的第三引脚相连接；第二芯片的第七引脚(图3中U5的OUTA)与电机30的另一端相连接，第二芯片的第七引脚还通过第七电容与电机30的一端相连接。
在本实用新型实施例中，第二芯片的型号为UPT8518。本实用新型实施例对第二芯片的型号不做具体限定。参照图3，第四电阻的阻值可以为4.7KΩ，第五电阻的阻值可以为4.7KΩ，第六电阻的阻值可以为0.3KΩ，第六电容的容值可以为1uF，第七电容的容值可以为0.1uF。需要注意的是，本实用新型实施例对第四电阻、第五电阻、第六电阻、第六电容和第七电容的大小不作具体限定。
参照图3以及上文所述，给出了电压电流检测电路40、电机驱动电路20、控制器10的具体结构。下面结合上述3个模块的具体结构对电流控制系统应用于冲牙器中的工作流程进行展开描述：
当冲牙器处于工作状态时，第一芯片UPT8E1214发出驱动信号经第二芯片UPT8518传输给电机30，在第二芯片的模拟地和保护地通过C4连接之后，接一个R19(R22为采样电阻)，并将采样电阻的采样信号发给运放(运算放大器，简称运放)正极IN+，运放负极IN-接R22(R22为负反馈分压电阻)，经过运放内部的计算之后，输出一个ADC采样信号反馈给MCU的第一芯片的第五引脚，该引脚带模数转换功能，从而形成一个闭环反馈回路，MCU调整(增大)驱动信号的占空比，增大电机30的输入电流，以此来控制电机30的输出电流在水箱压强变化时稳定输出，即冲牙器的电流在水箱压强变化的情况下稳定输出。
本实用新型提供的电流控制系统具有以下优点：优点1，本实施例可以通过内部电路的闭环反馈，将电机30的输出电流稳定在一个固定的范围内，给用户更好的冲牙体验，并且可以有效的提高冲牙效率。优点2，本实施例仅通过硬件电路和MCU上现有的软件算法就可以实现，避免结构上的变化，可以有效的降低成本。
实施例二：
参照图4，本实用新型实施例提供的一种冲牙器，包括实施例一所述的电流控制系统，水箱100，出水管200和LED灯300。
在本实用新型实施例中，LED灯300可以是多个，且不同位置的LED灯300可以用于表示不同等级的冲牙力度。当用户按下冲牙器的开关之后，冲牙器处于工作状态，并且随着其工作时间的加长，水箱100内的水位不断降低，导致电机带载的电流减小(即电机输出的电流减小)，从而导致冲牙器的冲牙力度减小，当电压电流检测电路检测到电机的工作电流减小，电压电流检测电路将检测结果通过其输出端输出到MCU的ADC采样电路，ADC采样电路采样到表示电机电压值变小的采样结果，从而将该采样结果反馈给MCU，MCU调整(增大)驱动信号的占空比，增大电机的输入电流，以此来控制电机的输出电流在水箱压强变化时稳定输出，即冲牙器的电流在水箱压强变化的情况下稳定输出。
本实用新型还可以通过增加一个LDO稳压电路，将电池模块的电压稳定在一个合适的值，从而更能提高其他变量变化所带来的附加不可控干扰。
在本实用新型实施例中，MCU、驱动IC、电压电流检测电路、运算放大器的选型可以根据实际参数要求而定，本实用新型实施例对此不作具体限定。
本实用新型实施例通过电流控制系统中的电压电流检测电路可以实现闭环反馈，自适应调节电机输入电流的大小，以使电机的输出电流稳定，将该电流控制系统应用于冲牙器中，可以解决由电流不稳定导致的出水效果差，冲牙力度不稳定的技术问题，提升了用户冲牙体验。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的冲牙器的具体工作过程，可以参考前述实施例一中的对应过程，在此不再赘述。
另外，在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，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，或者对其中部分或者全部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实用新型各实施例技术方案的范围。
