声波振动洁面器.pdf

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1、(10)授权公告号 CN 202761662 U (45)授权公告日 2013.03.06 CN 202761662 U *CN202761662U* (21)申请号 201220358647.8 (22)申请日 2012.07.24 A61H 23/02(2006.01) A47K 7/04(2006.01) (73)专利权人 吴英 地址 518057 广东省深圳市南山区南海大道 豪方花园 3 栋 106 (72)发明人 吴英 (54) 实用新型名称 声波振动洁面器 (57) 摘要 本实用新型涉及一种声波振动洁面器， 该声 波振动洁面器的可充电电源和全部电控零部件被 固定于声波振动洁面器内，。

2、 其前后塑壳经超声波 融蚀焊接成一无泄漏整体， 其内的振架受交变磁 场驱动作音频机械振荡， 带动软毛刷头在美容乳 液介质中同步作每分钟 20000 次的声波振动， 使 脸部肌肤深层藏匿的污垢分散、 乳化、 剥落， 使美 容营养药物粒子微细化， 被肌肤更有效吸收。 利用 电磁感应原理， 通过线圈进行能量的耦合和传递， 实现了无线充电， 整体密封无电插口， 安全防水。 充电座内安置了微型 UV 灭菌器， 当声波振动洁面 器放于充电座上进行无线充电的同时， 软毛刷头 在洗面过程中所吸附的各种细菌即被彻底杀灭， 消毒。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 6 页 (19)。

3、中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 6 页 1/1 页 2 1. 一种声波振动洁面器， 其特征是 ： 可充电电源和全部电控零部件被固定于声波振动 洁面器内， 其前后塑壳经超声波融蚀焊接成一无泄漏整体， 其内的振动支架被交变磁场驱 动作音频机械振荡， 带动软毛刷头同步作每分钟 20000 次的声波振动。 2. 根据权利要求 1 所述的声波振动洁面器， 其特征是 ： 在它的充电座中设置了微型 UV 杀菌器。 3. 根据权利要求 1 所述的声波振动洁面器， 其特征是 ： 采用了无线充电技术， 使声波振 动洁面器整体密封无电插口。 权 利 要 。

4、求 书 CN 202761662 U 2 1/5 页 3 声波振动洁面器 【所属技术领域】 0001 本实用新型涉及一种清洁和按摩面部肌肤的声波振动洁面器， 尤其是利用交变磁 场驱动软毛刷头， 并采用无线充电技术、 MCU 微功耗程控技术和 PWM 脉宽调制技术， 从而具 有安全防水、 精确控制洗脸刷头作用于脸部不同部位的震动力度和时间的声波振动洁面 器。 【背景技术】 0002 目前， 公知的电动洁面器， 其核心技术都是通过一个微型马达直接带动洗脸刷头 做旋转运动， 或通过一个偏心轮震动马达带动洗脸刷头同步振动， 以此来达到清洁和按摩 面部肌肤的功效。此类产品存在如下弊端， 其一是心脏部件小。

5、电机决定了它的使用寿命是 短命的 ； 其二是其洗脸刷头的作用力度不足和不可调节， 洗脸刷头的运动行为方式单一低 效 ( 恒速， 恒低频 )， 而无法达到深层细致清洁和按摩面部肌肤及让美容营养药物被肌肤有 效吸收的理想效果 ； 此外， 它们都采用老式的有线充电技术， 即可充电电池安装在电动洁面 器塑壳内， 能量不足需充电时， 则要通过安装在塑壳外表面的电插口与专用充电器实现电 连接， 进行充电。 对于电动洁面器这种使用中离不开乳液和水的电器用具， 这种充电方式显 然无法做到安全防水。 【发明内容】 0003 为了克服现有电动洁面器的不足， 本实用新型提供一种声波振动洁面器， 该声波 振动洁面器的。

6、可充电电源和全部电控零部件被固定于声波振动洁面器内， 其前后塑壳经超 声波融蚀焊接成一无泄漏整体， 其内的振架被交变磁场驱动作音频机械振荡， 带动软毛刷 头同步作每分钟 20000 次的声波振动。利用电磁感应原理， 通过线圈进行能量的耦合和传 递， 实现了无线充电， 从而使本声波振动洁面器整体密封无电插口， 安全防水。充电座内安 置了微型 UV 灭菌器， 当声波振动洁面器放于充电座上进行无线充电的同时， 软毛刷头在洗 面过程中所吸附的各种细菌即被微型 UV 灭菌器所彻底杀灭， 消毒 ； 【附图说明】 0004 下面， 结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。 0005 图 1 是声波振动洁面器。

7、的主视图 ； 0006 图 2-1、 图 2-2. 是声波振动洁面器的两个不同视角的机电零部件装配示意图 ； 0007 图 3-1、 图 3-2. 分别是充电座之俯视图及其 A-A 剖面结构图 ； 0008 图 4 是声波振动洁面器之能量接收转换、 充电、 MCU 微控和 PWM 脉冲调制电路原理 图 ； 0009 图 5 是充电座的能量发射供电电路原理图。 【具体实施方式】 说 明 书 CN 202761662 U 3 2/5 页 4 0010 如图 2-1、 图 2-2 所示， 图中 ： 1. 护罩， 2. 软毛刷头， 3. 饰圈， 4. 刷头卡座， 5. 柔 性按键板 ( 含 ： KEY。

8、1 开机按键， KEY2 模式按键 )， 6. 前壳体， 7. 真空密封套， 8. 压板， 9. 振 架 ( 含 ： 9-1. 铍青铜振板， 9-2. 纯铁振杆， 9-3. 钕铁硼强磁块 )， 10. 双线圈， 11.E 形铁芯， 12.PCB 板， 13. 锂电池， 14. 后壳体， 15. 镜面板。 0011 在图2-1、 图2-2中， 电镀的环形饰圈(3)套装于前壳体(6)上端外侧前端， 环形刷 头卡座(4)卡装于前壳体(6)上端圆形头部的凹穴内， 软毛刷头(2)则卡装在刷头卡座(4) 的环形腔内， 护罩 (1) 扣装在软毛刷头 (2) 上， 以使软毛刷头 (2) 平时既透气又不会裸露受。

9、 损， 柔性按键板 (5) 贴装于前壳体 (6) 握柄正前侧预留位置， 其上的开机按键 (KEY1) 和模 式按键 (KEY2) 的中心位置分别对准 PCB 板 (12) 的两个轻触开关 K1 和 K2 的压柄。真空密 封套 (7) 装入前壳体 (6) 圆形头部内侧中心孔洞， 再以环状压板 (8) 压紧密封。 0012 振架 (9) 由两个交叉铍青铜振板 (9-1)、 靠背椅式纯铁振杆 (9-2)、 两个钕铁硼强 磁块 (9-3) 通过注塑胶连成一体， 前壳体 (6) 内的四个塑胶桩头 (6-1) 和后壳体 (14) 内对 应位置的四个塑胶桩头从两个方向相向插入振架(9)相应的四个塑胶孔洞(9。

10、-4)而将振架 (9)牢牢固定之， 此时， 处于振架(9)中心位置的纯铁振杆(9-2)(其横截面呈长方形)也随 之穿过真空密封套(7)的中心小孔插入软毛刷头(2)座的中心长方形孔穴， 如是， 当纯铁振 杆 (9-2) 受力产生声波振荡时， 软毛刷头 (3) 自然随之产生同频振动。 0013 双线圈 (10)L2、 L3 套装在 E 形铁芯 (11) 的中央芯柱上， 而它的引出线端头分别电 连接于 PCB 板 (12) 上对应于图 3. 的 J1、 J2 和 J4、 J5 焊盘， E 形铁芯 (11) 的四个方形通孔 对准前壳体(6)内的四个塑胶方形桩头套入， 固定之， 并被后壳体(14)内的两。

11、竖板顶压， 而 使其在洁面器塑壳内纹丝不动。 同样方法， PCB 板 (12) 也被前壳体 (6) 内的另两个塑胶 桩头及后壳体 (14) 内的预留竖板所固定， 此时， PCB 板 (12) 上横向成一字形排列的四个发 光二级管 LED1、 LED2、 LED3、 LED4 亦对准前壳体 (6) 上的四个预留密封透明窗口， 以顺序显 示充电电量的变化。而 PCB 板 (12) 背面呈上下排列的另两个发光二级管 LED5、 LED6 则对 准后壳体 (14) 上下排列的两个预留密封透明窗口， 以其亮、 灭的四种不同组合， 显示四种 震动力度对应的能量模式。锂电池 0014 (13) 被卡装于后壳。

12、体 (14) 内的预留塑胶卡位中， 并与 PCB 板 (12) 电连接。镜面 板 (15) 贴装于后壳体 (14) 外侧面上部预留位置， 洗脸时， 作镜子使用。待所有零部件入位 安装完毕后， 对后壳体 (14) 和前壳体 (6) 进行超声融蚀焊接。 0015 如图 3-1、 图 3-2 所示， 二者分别是充电座之俯视图及其 A-A 剖面结构图， 图中 ： (1) 充电座盒体， (2) 充电座底盖板， (3) 供电 PCB 板， (4) 排水口， (5) 微型 UV 杀菌器， (6) 声波振动洁面器 ( 以虚线示意其安放位置 )， (7)AC-220V/DC-12V 电源适配器。 0016 如图。

13、 4. 所示， 声波振动洁面器之能量接收转换、 充电、 MCU 微控和 PWM 脉冲调制电 路， 由 MCU 控制电路， 充电管理电路， 锂电池保护电路， 振动功率开关电路， 电池电压检测电 路， LED 指示电路， 提示音电路， MCU 供电电路， 按键操作电路， 参数校准电路组成。 0017 MCU控制电路由低功耗的8位MCU-STM8S003F3P6组成， 其具有高级的STM8内核和 3级流水线的哈佛结构， 工作主频可达到16MHZ， 处理运行速度更快 ； 具有10位的AD控制精 度， 对电量与各种模拟量的检测更加准确 ； 内置 FLASH 的程序存储器， 更加方便烧写程序。 0018 。

14、充电管理电路由 Q2， Q3， Q4， Q5， D1， D2， C4， C7， C8C10， C11， C12， R17， R18， R21， R22， R23， L 1 等元件组成。线圈 L1 是接收由 “能量发射供电电路” 送来的电能， L1 感应 说 明 书 CN 202761662 U 4 3/5 页 5 出电能， 经 D1， D2 整流， C4， C7， C8 滤波后得到纯净的直流电， 当有充电接入时， Q3 导通， 使 MCU 的第 16 脚对地下拉， 得到充电信号， MCU 第 15 脚随即输出低电平信号， Q5 截止， Q4、 Q2 导通， 电源通过 Q2 给锂电池充电 ； 随。

15、着充电时间的增加， 电池的电压慢慢上升， 当电池充满 后， MCU 第 15 脚随即输出高电平信号， Q5 导通， Q4、 Q2 截止， 关断充电。 0019 锂电池保护电路由 U1(SM8205A)， U4(DWO1)， U8(SM8205A)， R10， R14 构成。U4 为锂 电池保护芯片， 当锂电池的电芯 ( 以下称 “电芯” ) 电压在 2.5V 至 4.3V 之间时， U4 的第 1 脚、 第 3 脚均输出高电平 ( 等于供电电压 )， 而第 2 脚电压为 0V， 此时， U4 的第 1、 3 脚电压将 同时分别加到 U1、 U8 的第 5、 4 脚， U1、 U8 内的两个电子。

16、开关因其 G 极接到来自 U4 的电压， 故均处于导通状态， 即开状态。此时电芯的负极 B- 与保护板的 P- 端相当于直接连通， 保护 板有电压输出 ； 0020 过放电保护 ： 当电芯通过外接的负载进行放电时， 电芯的电压将慢慢降低， 同时 U4 内部将通过 R14 电阻实时监测电芯电压， 当电芯电压下降到约 2.3V 时， U4 将判定电芯电 压已处于过放电电压状态， 便立即断开第 1 脚的输出电压， 使其变为 0V， U1、 U8 内的开关管 因第 5 脚无电压而关闭， 此时电芯的 B- 与保护板的 P- 之间处于断开状态， 即电芯的放电回 路被切断， 电芯将停止放电， 保护板处于过放。

17、电状态并一直保持。等到保护板的 P+ 与 P- 间 接上充电电压后， U4 经电芯的 B- 检测到充电电压后便立即停止过放电状态， 重新在第 1 脚 输出高电压， U1、 U8 的第 5 脚因获高电压而使其内的过放电控制管导通， 即电芯的 B- 与保 护板的 P- 又重新接上， 电芯经 “充电管理电路” 直接充电 ； 0021 过充电保护 ： 随着充电时间的增加， 电芯的电压将越来越高， 当电芯电压升高到 4.4V时， U4将判定电芯电压已处于过充电电压状态， 便立即断开第3脚的输出电压， 使其变 为 0V， U1、 U8 内的开关管因第 4 脚无电压而关闭。此时电芯的 B- 与保护板的 P-。

18、 之间处于 断开状态。 即电芯的充电回路被切断， 电芯将停止充电， 保护板则处于过充电状态并一直保 持。等到保护板的 P+ 与 P- 间接上放电负载后， 此时虽然过充电控制开关管关闭， 但其内部 的二极管正方向与放电回路的电流方向相同， 故放电回路可以进行放电， 当电芯的电压被 放电到低于 4.3V 时， U4 停止过充电保护状态， 重新在第 3 脚输出高电压， 使 U1、 U8 内的过 充电控制管导通， 即电芯的 B- 与保护板 P- 又重新接上， 电芯又能进行正常的充放电 ； 0022 过电流保护 ： 在保护板对外放电的过程中， U1、 U8 内的两个电子开关并不完全等 效于两个机械开关，。

19、 而是等效于两个阻值很小的电阻， 并称为 U1、 U8 的导通内阻， 其阻值约 为 30m， 两个共约为 60m， 加在 U1、 U8 G 极上的电压实际上是直接控制每个开关管的导 通电阻的大小， 当 G 极电压大于 1V 时， 开关管的导通内阻很小 ( 几十 m)， 相当于开关闭 合导通， 当 G 极电压小于 0.7V 以下时， 开关管的导通内阻很大 ( 几 M)， 相当于开关断开。 电压 VA 就是 U1、 U8 的导通内阻与放电电流产生的电压， 负载电流增大则 VA 必然增大， 因 VA 又称为 U1、 U8 的管压降， 它可以简接表明放电电流的大小。VA 上升到 0.2V 时便认为负 。

20、载电流到达了极限值， 于是停止第 1 脚的输出电压， 使第 1 脚电压变为 0V， U1、 U8 内的放电 控制管关闭， 切断电芯的放电回路， 将关断放电控制管。换言之 U4 允许输出的最大电流是 6.6A， 实现了过电流保护 ； 0023 短路保护 ： 短路保护是过电流保护的一种极限形式， 其控制过程及原理与过电流 保护一样， 短路只是相当于在锂电池保护板的 P+ 与 P- 间加上一个阻值小 ( 接近 0) 的电 阻， 使保护板的负载电流瞬时达到 10A 以上， 保护板立即进行过电流保护。 说 明 书 CN 202761662 U 5 4/5 页 6 0024 振动功率开关电路由 U2， U。

21、5， D5， D6， R1， R9， R15， R16， L2， L3 组成。U2， U5 由 MCU 的第 1 脚与第 10 脚控制。按下开机键 KEY1， MCU 接收到开机信号， 随即开机工作， 进入原 先记忆的模式工作。在模式 1 下， MCU 的第 1 脚与第 10 脚输出频率为 177.4HZ， 占空比为 13.2的矩形脉冲信号， 第1脚的信号比第二脚信号廷迟2.81ms， 两个信号轮流驱动MOS的 导通与关断， 使得绕制在 E 型铁芯中心柱上的两组线圈 L2 与 L3 上形成高频交变电流， E 型 铁芯随之产生高频交变磁场， 这个交变磁场， 对振架前端左右对称镶嵌的两个强磁铁块产。

22、 生极强的电磁吸引力， 驱动振架的空悬部件作音频机械振荡， 带动套接在纯铁振杆上的软 毛刷头达成声波振动的效果 ； 在模式 2 下， MCU 的第 1 脚与第 10 脚输出频率为 177.3HZ， 占 空比为 20的矩形脉冲信号， 第 1 脚的信号比第二脚信号廷迟 2.82ms， 两个信号轮流驱动 MOS 的导通与关断， 由于此时的占空比增大， U2 与 U5 的导通时间增长， 从而使得 E 型铁芯 上的高频交变磁场的电磁吸引力较之模式 1 加大， 带动软毛刷头达成声波振动力度增大的 效果 ； 在模式 3 下， MCU 的第 1 脚与第 10 脚输出频率为 177.3HZ， 占空比为 26.6。

23、的矩形脉 冲信号， 第 1 脚的信号比第二脚信号廷迟 2.82ms， 两个信号轮流驱动 MOS 的导通与关断， 在 L2 与 L3 上便形成了交变的电流， 由于此时的占空比更进一步增大， U2 与 U5 的导通时间也 再一步增长， 从而 E 型铁芯上的高频交变磁场增强， 产生的电磁吸引力也更进一步加大， 带 动软毛刷头达成更进一步提高声波振动力度和能量的效果 ； 在模式 4 下， MCU 的第 1 脚与第 10脚输出频率为177.6HZ， 占空比为30的矩形脉冲信号， 第1脚的信号比第二脚信号廷迟 2.81ms， 两个信号轮流驱动 MOS 的导通与关断， 在 L2 与 L3 上便形成了交变的电。

24、流， 由于此 时的占空比较之模式 3 再进一步增大， U2 与 U5 的导通时间也再一步增长， 从而 E 型铁芯上 的高频交变磁场再一次的被增强， 它所产生电磁吸引力也最大化增强， 从而带动软毛刷头 达成最大化声波振动力度和能量的效果。图中， D5 与 D6 主要是消除功率开关在截止时由 线圈 L2 与 L3 产生的反向电动势， 达到保护 MOS 与其它元件由反向电流过大而造成不必要 的损坏。 0025 电池电压检测电路由 R8， R11， R13， C1 组成。电池电压由 R8 与 R11 分压后， 从下 拉电阻得到的模拟值送到 MCU 第 20 脚， 经 MCU 的 10 位 ADC 取值。

25、精确控制充电与放电的状 态， 达到保护锂电池的目的。C1 主要是防止 MCU 误读数据而加的滞后电容。 0026 LED 指示电路由六颗高亮 LED 灯组成。其中 LED5、 LED6 两颗指示声波振动洁面器 的工作模式 ： 第一种工作模式 ： LED5 灭， LED6 灭 ； 第二种工作模式 ： LED5 亮， LED6 灭 ； 第三 种工作模式 ： LED5 灭， LED6 亮 ； 第四种工作模式 ： LED5 亮， LED6 亮。其余四颗 LED1-4 指示 电池电量， 指示状态如下表所示 ： 0027 总容量 100 80 60 40 20 0 2200mAh 满格 4 格 3 格 2。

26、 格 1 格 框闪 4.2V 1760mAh 1320mAh 880mAh 440mAh 3.2V 0028 充电时， LED4-LED3-LED2-LED1 按已充电电量闪动， 即充电量至 20时， LED4 单个 闪动， ； 充电量至 40时， LED4-LED3 二灯轮流闪动 ； 充电量至 60时， LED4-LED3-LED2 三灯轮流闪动 ； 充电量至 80时， LED4-LED3-LED2-LED1 四灯轮流闪动 ； 直到充满 ( 充 电量至 100 )， 四灯全亮， 并停止闪动。 0029 提示音电路 由峰鸣器 U3， 控制管 Q1 组成， Q1 由 MCU 第 17 脚输出的 。

27、PWM 脉冲控 制， 在开、 关机时， 每种模式切换时， 输出不一样的PWM脉冲， Q1在PWM脉冲驱动下， 有规则的 说 明 书 CN 202761662 U 6 5/5 页 7 打开与关断， 从而有规则的发出美妙的 “嘀嘀嘀” 声。在每种工作模式下， 峰鸣器每 20 秒提 醒一次， 每次提醒的声音都不一样， 提醒三次后， 再运行 10 秒就停止工作， 直接关机， LED 全 灭。提醒的时候， 输出是关断的 ( 关断时间为 1 秒 )， 提示音是响起来的， LED 是无变化的。 0030 MCU 供电电路由 U7， Q6， Q7， D4， R24， R25， R26， R27， C13， C。

28、14， C15 组成。输入电源 可由无线感应电源或电池电源供电， 当无感应电压时， 电池电压 B+ 经 Q6 供电给低功耗的 LDO-U7， U7 会把得到的电压稳定在 +3V 供给 MCU ； 当有感应电压时， 感应电压 DC 经 Q7， D4， R26稳定在4.2V左右， 再供电给低功耗的LDO-U7， U7会把得到的电压稳定在+3V供给MCU。 0031 按键操作电路由 KEY1， KEY2， R28， R29 组成。KEY1 对应 MCU 第 2 脚， 控制开、 关机， 在正常情况下， MCU 第 2 脚由 R29 下拉对地， 得到低电位， 当按下 KEY1 按键时， +3V 电压由 。

29、KEY1 接通而在 MCU 第 2 脚得到高电平， 声波振动洁面器开机， LED1， LED2， LED3， LED4 四颗 灯亮一下， 马上闪至电量状态指示灯常亮状态， 并自动进入工作模式开始振动 ； 此时再按下 KEY1 时， +3V 电压由按键接通而在 MCU 第 2 脚再次得到高电平， 软毛刷头停止振动， 电量状 态指示所需亮灯轮流闪动， 同时 LED5， LED6 也闪动， 一起闪动 27 下之后全灭 ( 持续时间为 30 秒 )， 关机。KEY2 按键对应 MCU 第 3 脚， 控制电动洗脸刷的工作模式， 在正常情况下， MCU 第 3 脚由 R28 上拉至 +3V， 得到高电位，。

30、 在开机状态下， 按下 KEY2 按键时， MCU 第 3 脚由 KEY2 直接对地下拉， 得到低电位， MCU 控制转换工作模式。 0032 参数校准电路由 KEY3， J10 组成。校准时， 在 J10 接点与地之间接精确的 DC-4.2V 电压， 按下按键 KEY3 三秒钟后， MCU 自动进入校准程序， 执行校准动作， 校准由于元件器的 不一致而引起的参数差异问题。 0033 如图5所示， 充电座的能量发射供电电路 ： 由电源适配器J11从市电AC-220V转为 DC-12V 后分两路供电， 一路直供微型 UV 杀菌器， 另一路经由可恢复保险 F1， 防反接二极管 D7， 滤波电容 C。

31、22 供电给后级间歇式振荡电路， 间歇式振荡电路由 Q8， Q9， L1， C16， C17， C18， C20， C21， R30， R31， R32 组成， 电路起振后， 可在 L1 上产生断续脉冲， 在 L1 线圈中便通有交 流电流， 其磁芯中便产生交流磁通， 其发射级的电能便由交流磁通发射出去， 供声波振动洁 面器内的接收电路接受， 进而对锂电池充电用。 说 明 书 CN 202761662 U 7 1/6 页 8 图 1. 说 明 书 附 图 CN 202761662 U 8 2/6 页 9 图 2-1. 说 明 书 附 图 CN 202761662 U 9 3/6 页 10 图 2-2. 说 明 书 附 图 CN 202761662 U 10 4/6 页 11 图 3-1 图 3-2. 说 明 书 附 图 CN 202761662 U 11 5/6 页 12 图 4. 说 明 书 附 图 CN 202761662 U 12 6/6 页 13 图 5. 说 明 书 附 图 CN 202761662 U 13 。