БЕЗОПАСНАЯ БРИТВА
SAFETY SHAVER

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к безопасным бритвам, в частности к безопасным бритвам для влажного бритья с батарейным источником питания.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Во многих небольших приборах, снабженных батарейным источником питания, батареи заменяются пользователем. При этом они вставляются и удаляются из отсека размещения через отверстие, закрывающееся крышкой. Необходимо механически закрепить крышку на месте так, чтобы батарейка не выпадала, крышка не терялась и в случае, если требуется водонепроницаемая бритва, выполнить уплотнение между крышкой и корпусом, на котором она закреплена. Также необходимо обеспечить электрический контакт между батарейками и электрической схемой внутри устройства и удерживать батарейку на месте.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Заявляемое изобретение обеспечивает одновременно как простой и эффективный механизм крепления крышки к корпусу бритвы, так и высокую надежность электрического контакта между батарейкой и электронной частью бритвы. В предпочтительных вариантах осуществления изобретения закрывающие системы содержат очень немного частей и в связи с этим являются легкими в изготовлении, экономичными и легко собираемыми. Более того, некоторые из этих систем пригодны для использования в конструкциях с маленьким корпусом, характеризующимся небольшим внутренним пространством, и/или в конструкциях, имеющих нелинейные линии стыковки крышки для батарейки с корпусом.
В одном из вариантов осуществления изобретения бритва содержит корпус, обеспечивающий размещение одной или нескольких батареек и имеющий захватную часть с внутренней полостью, образующей камеру с внутренними стенами, с закрепленной на ней с возможностью отсоединения крышкой для батареек, и систему закрывания, содержащую первый компонент внутри крышки для батарейки и второй компонент, закрепленный на стенке захватной части, при этом первый компонент расположен со смещением относительно продольной оси параллельно ей и выполнен с возможностью продольного перемещения внутри крышки во время сцепления крышки с захватной частью.
Перечисленные ниже признаки изобретения содержатся в одном или нескольких вариантах его осуществления.
Первый и второй компоненты могут быть выполнены с возможностью сцепления друг с другом путем вращения крышки относительно корпуса. Например, первый компонент может содержать выполненный вокруг него спиралевидный паз с открытым концом и второй компонент может содержать штырек, выполненный в соответствии с упомянутым пазом для скольжения по нему через открытый конец во время вращения. В альтернативном варианте первый компонент может содержать штырек, выполненный для скольжения по пазу через открытый конец во время вращения, а второй компонент может содержать выполненный вокруг него паз с открытым концом. В любом случае открытый конец паза может содержать направляющий элемент, обеспечивающий вход штырька в паз, а паз в области сцепления выполнен с возможностью принять штырек.
Первый компонент может быть смещен в сторону нижней части крышки для батареек, например, с помощью пружинного элемента, выполненного для приложения продольной силы между захватной частью и крышкой для батареек, когда первый и второй компоненты находятся в состоянии сцепления. Например, первый компонент может быть смещен байонетной пружиной. В некоторых случаях первый и второй компоненты выполнены электропроводными, и при их сцеплении между ними обеспечен электрический контакт. Бритва может дополнительно содержать батарейную пружину, предусмотренную для смещения батарейки внутри корпуса по направлению к электрическим контактам на противоположной стороне корпуса.
Бритва может дополнительно содержать электронные компоненты, расположенные в полости захватной части корпуса. Второй компонент может выступать из патрона, на котором смонтированы электронные компоненты в полости захватной части корпуса, и содержать средство, обеспечивающее его электрический контакт с упомянутыми электронными компонентами. Патрон может содержать одну или несколько шин питания. Электронная часть бритвы может быть выполнена с возможностью обеспечить вибрацию. Патрон может содержать пару пальцевых зажимов, обеспечивающих сжимающее давление на батарейку, когда она установлена в корпусе.
Детали описания вариантов осуществления изобретения приведены ниже и сопровождены графическим материалом. И другие признаки, объекты и преимущества изобретения станут ясны из описания, чертежей и формулы изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг.1 представлен вид сверху рукоятки безопасной бритвы в соответствии с одним из вариантов изобретения. На фиг.1А и 1В показаны разрезы двух видов рукоятки, представленной на фиг.1.
На фиг.2 - вид снизу рукоятки, представленной на фиг.1.
На фиг.3 показана рукоятка, в частично разобранном виде, представленная на фиг.1.
На фиг.4 представлен в аксонометрии вид головки бритвы, вынутой из трубчатого корпуса бритвы, снабженного захватным приспособлением.
На фиг.5 представлен вид сбоку трубчатого корпуса бритвы.
На фиг.6 представлен вид трубчатого корпуса бритвы трубки в разобранном виде, показывающий содержащиеся в нем компоненты.
Фиг.7-7С иллюстрируют в разобранном виде набор компонентов, содержащихся в трубчатом корпусе бритвы.
На фиг.8 представлен в аксонометрии вид трубчатого корпуса бритвы и вставки для излучающего светодиода и кнопки выключателя, который не показан.
На фиг.8А представлен в аксонометрии вид трубчатого корпуса бритвы с приваренной на свое место вставкой для излучающего светодиода, при этом выключатель вынут из корпуса.
На фиг.8B-8D представлены в аксонометрии укрупненные изображения частей трубчатого корпуса бритвы, иллюстрирующие процесс сборки выключателя в трубчатом корпусе.
На фиг.9 представлен в аксонометрии вид байонетного разъема, использованного в бритве, представленной на фиг.1.
На фиг.9А представлено укрупненное детальное изображение участка А на фиг.9.
На фиг.9 В представлено укрупненное детальное изображение байонетного разъема в сборе, при этом байонетная и батарейная пружины сжаты.
На фиг.10 представлен вид сбоку байонетного разъема, повернутого на 90° по отношению к положению на фиг.9.
На фиг.11 представлена нижняя часть байонетного разъема в разобранном виде и каркас для батареи или аккумулятора, в который также помещается нижняя часть байонетного разъема.
На фиг.12 представлен поперечный разрез каркаса батареи.
На фиг.13 представлены в разобранном виде компоненты каркаса для батареи, обеспечивающие вентиляцию.
На Фиг.14А представлена структурная схема бритвы, содержащая переключатель устройства управления скоростью.
Фиг.14 В содержит структурную схему бритвы, имеющую переключатель устройства управления скоростью и блок памяти для хранения предпочтительных скоростей.
Фиг.14С содержит структурную схему бритвы, имеющую непрямой источник питания.
На фиг.14D представлена схема преобразователя напряжения для непрямого источника питания на фиг.14С.
На фиг.14Е приведены временные диаграммы сигналов на выходе логической схемы управления и генератора и их взаимосвязь с напряжением конденсатора.
На фиг.14F представлена схема другого преобразователя напряжения для непрямого источника питания на фиг.14С.
На фиг.14G представлена схема подключения источника питания к нагрузке.
На фиг.15А представлена структурная схема индикатора срока службы лезвия, который отслеживает, сколько раз включался двигатель с момента замены лезвия.
На фиг.15В другая структурная схема индикатора срока службы лезвия, который отслеживает, сколько времени с момента замены лезвия двигатель был в работе.
На фиг.15С структурная схема индикатора срока службы лезвия, который считает количество отдельных движений лезвия с момента его замены.
На фиг.15D структурная схема индикатора срока службы лезвия, который аккумулирует время всех сделанных лезвием отдельных движений с момента его замены.
На фиг.16А показан механический замок бритвы.
На фиг.16В показана электронная схема, формирующая сигнал блокирования бритвы.
На фиг.17А представлена измерительная схема, реагирующая на изменения потребляемого двигателем тока.
На фиг.17В представлена измерительная схема, реагирующая на изменения в скорости двигателя.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ОБЩАЯ СТРУКТУРА БРИТВЫ
Как видно из фиг.1, рукоятка 10 бритвы содержит головку 12, трубчатый корпус 14 с захватным приспособлением (в дальнейшем - трубчатый корпус) и каркас 16 батареи. Головка 12 содержит соединительную структуру (узел) для размещения сменного картриджа бритвы (не показан) на рукоятке 10, что хорошо известно по предшествующим бритвам. Трубчатый корпус 14 с захватным приспособлением содержит компоненты бритвы, которые обеспечивают работу бритвы от батарейного источника питания, например печатную плату и двигатель, способный обеспечить вибрацию. Кроме того, пользователь во время бритья удерживает бритву за трубчатый корпус 14. Трубчатый корпус 14 представляет собой герметичный узел, к которому неподвижно прикреплена головка 12, что обеспечивает возможность модульного изготовления и другие преимущества, которые будут обсуждены ниже. Каркас 16 батареи (фиг.3) является элементом, который закреплен на трубчатом корпусе 14 так, что пользователь может снимать его для замены батареи 18. Поверхность раздела между каркасом 16 батареи и трубчатым корпусом 14 уплотнена, например, O-образным кольцом 20, обеспечивающим водонепроцаемое соединение для защиты батареи и электронных схем внутри бритвы. O-образное кольцо 20 обычно монтируется в канавке 21 (фиг.5) на трубчатом корпусе 14, например с помощью натяга при посадке. Как показано на фиг.1, отметим, что трубчатый корпус 14 содержит кнопку 22 выключателя, при нажатии на которую пользователь приводит в действие источник питания бритвы через электронный выключатель 29 (фиг.7А). Трубчатый корпус 14 имеет также прозрачную вставку 24, позволяющую пользователю видеть источник света 31, или дисплей, или иной визуальный индикатор (фиг.7А), например светодиод или жидкокристаллический дисплей, что обеспечивает его информацией о состоянии батарейки и/или иной информацией. Источник света 31 светит через отверстие 45 (фиг.8), выполненное в трубчатом корпусе 14 ниже прозрачной вставки. Эти и другие признаки рукоятки бритвы будут детально описаны ниже.
МОДУЛЬНАЯ СТРУКТУРА ТРУБЧАТОГО КОРПУСА
Как сказано выше, трубчатый корпус 14, (фиг.4 и фиг.5) представляет собой модульную сборку, к которой неподвижно прикреплена головка 12 бритвы. Модульный принцип позволяет изготавливать один тип трубчатого корпуса для использования с головками бритв различных стилей. Это, в свою очередь, упрощает изготовление "семейств" изделий с различными головками при одном и том же принципе функционирования системы питания от батареек. Трубчатый корпус выполнен водонепроницаемым, за исключением отверстия 25 на конце, к которому прикреплен каркас для батареи, в преимущественном варианте реализации он является автономной частью. Таким образом, единственным требуемым уплотнением, гарантирующим водонепроницаемость рукоятки 10 бритвы, является уплотнение между трубчатым корпусом и каркасом батареи, выполненное в виде O-образного кольца 20 (фиг.3). Это единственное уплотнение минимизирует риск повреждения электроники из-за просачивания в рукоятку воды или влаги.
Как показано на фиг.6, трубчатый корпус 14 содержит сборочный узел 26 (также показанный на фиг.7С), который включает создающий вибрацию двигатель 28, печатную плату 30, электронный выключатель 29 и источник света 31, смонтированный на печатной плате, а также положительный контакт 32 для подсоединения источника питания к электронным схемам. Эти компоненты собраны внутри патрона 34, который также содержит пальцевые зажимы 36 батареи и штыревую часть 38 байонетного разъема, функции которых будут рассмотрены ниже в разделах "Зажим батареи" и "Присоединение каркаса батареи". Монтаж компонентов всей электроники бритвы на патроне 34 позволяет предварительно проверить работоспособность батарейного источника питания, так что неисправности легко выявить и свести к минимуму расходы из-за выбрасывания укомплектованных бритв на свалку. Сборочный узел 26 содержит также изолирующую втулку 40 и монтажную ленту 42, функции которых будут рассмотрены ниже в разделе "Зажим батареи".
Процесс сборки узла 26 отражен на фиг.7-7С. Сначала положительный контакт 32 монтируют на плате несущего элемента 44, который затем устанавливают на патроне 34 (фиг.7). Затем печатную плату 30 размещают на плате несущего элемента 44 (фиг.7А), двигатель 28 для создания вибраций устанавливают на патроне 34 (фиг.7В), при этом выведенные провода 46 припаивают к схеме печатной платы для завершения монтажа сборочного узла 26 (фиг.7С). Затем перед установкой сборочного узла 26 в трубчатый корпус можно его протестировать.
Сборочный узел 26 устанавливают в трубчатый корпус без возможности его съема. Например, сборочный узел 26 может иметь выступы или кронштейны для сцепления с соответствующими углублениями во внутренней стене трубчатого корпуса, при этом обеспечивается посадка с натягом.
Трубчатый корпус содержит также кнопку 22 выключателя. Жесткая неупругая кнопка 22 смонтирована на приемном элементе 48 (фиг.8), который имеет упомянутую выше вставку 24. Приемный элемент 48 включает консольную балку 50, несущую элемент 52 выключателя. Элемент 52 передает приложенное к кнопке 22 усилие на лежащую ниже упругую мембрану 54 (фиг.8). Мембрана может быть выполнена, например, из эластомерного материала, запрессованного в трубчатый корпус с целью формирования не только мембраны, но также и эластомерной части захвата. Консольная балка, действующая согласованно с мембраной, обеспечивает силу, возвращающую кнопку 22 в ее нормальное положение после нажатия на нее пользователем. Когда кнопка нажата, элемент 52 выключателя контактирует с лежащим ниже электронным выключателем 29, который приводит в действие схему печатной платы 30.
Введение бритвы в действие можно осуществить различными путями, например "нажать и отпустить" кнопку или переводить ее в положения "включено/выключено". Электронный выключатель 29 при включении производит слышимый "щелчок", оповещая пользователя о включении. В предпочтительном варианте электронный выключатель выполнен таким, что требуется приложить относительно большую силу для небольшого смещения (например, прикладывают по меньшей мере 4 Н для смещения примерно на 0,25 мм). Такое выполнение выключателя в сочетании с установленной заподлицо низкопрофильной кнопкой 22 предохраняет бритву от случайного включения во время транспортировки или непреднамеренного выключения во время бритья. Более того, структура сборки выключатель/мембрана/исполнительный элемент обеспечивает хорошую ответную реакцию на кожу пользователя. Элемент 52 выключателя, кроме того, удерживает кнопку 22 на месте благодаря выступу 56 на нижней стороне кнопки, который входит в отверстие 55 в центре элемента 52 (фиг.8В).
Вблизи кнопки 22 имеется прозрачная вставка 24, сквозь которую пользователь может видеть показания благодаря расположенному снизу источнику света (описано детально ниже в разделе "Электроника").
Процесс сборки вставки 24 и кнопки выключателя на трубчатом корпусе проиллюстрирован на фиг.8-8D. Сначала для формирования автономной водонепроницаемой части трубчатого корпуса на нем герметично устанавливают приемный элемент 48, несущий ставку 24, например, с помощью клея или путем ультразвукового или теплового приваривания (фиг.8). Затем кнопку 22 вдвигают на ее место и осторожно (предпочтительно с усилием менее 10 Н) толкают вниз в отверстие в приемном элементе, заставляя выступ 56 войти в отверстие 55 (фиг.8А-8С).
ПРИСОЕДИНЕНИЕ КАРКАСА ДЛЯ БАТАРЕИ
Как уже говорилось, каркас 16 для батареи присоединен к трубчатому корпусу 14 с возможностью отсоединения для замены батареи. Две части рукоятки соединяются байонетным разъемом, при этом устанавливается электрический контакт между отрицательным контактом батареи и компонентами электроники. Трубчатый корпус несет штыревую часть байонетного разъема, а гнездовая часть размещена на каркасе для батареи. Байонетный разъем в собранном виде показан на фиг.9, фиг.9А и фиг.10, при этом трубчатый корпус и каркас для ясности не показаны.
Штыревая часть 38 байонетного разъема на патроне 34, описанном выше, имеет пару выступов 60. Конструкция этих выступов позволяет им войти в соответствующие выемки 62 на детали 64 гнездовой части байонетного разъема, расположенного на каркасе для батареи, и удерживаться там. Каждая выемка 62 содержит направляющую часть, имеющую стенки 66, 68, расположенные под углом (Фиг.9А), направляющие каждый выступ в соответствующую выемку при повороте каркаса для батареи относительно трубчатого корпуса. На конце каждого выступа 62 выполнена стопорящая площадка 65 (Фиг.9А). Зацепление выступов за стопорящую площадку 65 (Фиг.9В) обеспечивает надежное поворотное механическое соединение каркаса батареи с трубчатым корпусом.
Патрон 34 и деталь 64 гнездовой части байонетного разъема выполнены из металла. В связи с этим сцепление выступов с выемками обеспечивает электрический контакт между патроном и деталью гнездовой части байонетного разъема. Патрон, в свою очередь, электрически связан со схемой бритвы, и отрицательный вывод батареи находится в контакте с пружиной 70 (Фиг.9А), которая электрически связана с деталью гнездовой части байонетного разъема. Так, в конечном счете, обеспечивается контакт батареи со схемой устройства.
Как показано на фиг.12, батарейная пружина 70 смонтирована на держателе 72, который, в свою очередь, неподвижно прикреплен к внутренней стороне каркаса 16 батареи. Деталь 64 гнездовой части байонетного разъема может свободно скользить вдоль оси взад и вперед внутри каркаса 16. В положении покоя упомянутая деталь 64 прижата байонетной пружиной (пружинным элементом) 74 к основанию каркаса 16. Байонетная пружина 74 тоже смонтирована на пружинном держателе 72, поэтому ее верхний конец неподвижно закреплен по отношению к внутренней стенке каркаса 16 для батареи. Когда каркас 16 поворачивают на трубчатом корпусе, сцепление выступов на штырьковом компоненте байонетного разъема с выемками на его гнездовом компоненте тащит гнездовой компонент вперед, сжимая байонетную пружину 74. Сила смещения последней заставляет гнездовой компонент байонетного разъема тащить штырьковый компонент и, следовательно, трубчатый корпус в сторону каркаса 16. В результате любая щель между двумя частями рукоятки оказывается закрытой благодаря пружине, при этом O-образное кольцо сжато и обеспечивает водонепроницаемое сцепление. Когда сцепление завершено, выступы 60 размещены в соответствующих V-образных стопорящих площадках 65.
Это воспринимается пользователем как ясный и слышимый щелчок, указывающий на то, что каркас для батареи присоединен правильно. Этот щелчок является результатом действия байонетной пружины, заставляющей выступ быстро проскользнуть внутрь V-образной стопорящей площадки 65.
Упругое соединение каркаса для батареи с трубчатым корпусом компенсирует возможную нелинейную линию стыковки между ними и другие геометрические факторы, такие как допустимые отклонения от стандартного размера.
Сила, прикладываемая байонетной пружиной, обеспечивает также прочный и надежный электрический контакт между штырьковым и гнездовым компонентами байонета. Подпружиненный гнездовой компонент байонета ограничивает силу, действующую на оба компонента, когда каркас для батареи присоединяется и удаляется. Если пользователь продолжает поворачивать каркас после того, как он уже вошел в контакт с трубчатым корпусом, гнездовой компонент байонета может слегка продвигаться вперед внутри каркаса, уменьшая при этом силу, прикладываемую выступами штырькового компонента. Таким образом, сила воздействия остается относительно постоянной внутри заданного диапазона. Эта особенность может предохранить от повреждения части бритвы при грубом обращении с ней со стороны пользователя или из-за возможных зазоров при сборке.
Для достижения описанного выше упругого сцепления важно, чтобы пружинящая сила байонетной пружины была больше, чем сила батарейной пружины. Обычно предпочтительное соотношение сил упомянутых двух пружин можно рассчитать следующим образом.
batmin
1. Конструкция батарейной пружины должна быть такой, чтобы прикладываемая пружиной контактная сила F была достаточной при минимальной длине батареи.
batmax
2. Рассчитайте силу пружины F, которая была бы необходима при максимальной длине батареи.
pmax
3. Рассчитайте максимальную силу F, которая потребовалась бы, чтобы втолкнуть каркас батареи в трубчатый корпус, преодолевая силу трения O-образного кольца.
clmin
4. Определите минимальную результирующую силу F, которой каркас батареи должен быть прижат к трубчатому корпусу в закрытом состоянии.
5. Рассчитайте силу, прикладываемую байонетной пружиной, по формуле
bayonet
batmax
pmax
clmin
F=F+F+F.
batmax
pmax
clmin
Например, в некоторых реализациях F=4 Н, F=2 Н и F=2H и следовательно
bayonet
F=8Н.
ЗАЖИМ БАТАРЕИ
Как сказано выше, патрон 34 содержит пару батарейных пальцевых зажимов 36 (фиг.6, фиг.10). Пальцевые зажимы 36 действуют как две пружины, оказывающие незначительное сжимающее давление на батарею 18 (фиг.3). Этого усилия достаточно, чтобы предотвратить стук батареи внутри трубчатого корпуса или в других частях и уменьшить шум, создаваемый бритвой при ее использовании. Желательно, чтобы этого усилия было достаточно для удержания батареи в перевернутом трубчатом корпусе при удалении из него каркаса батареи. С другой стороны, сжимающее усилие должно быть достаточно слабым, чтобы пользователь мог легко вынуть и заменить батарею. В штырьковом компоненте байонетного разъема имеется открытое пространство 80 (фиг.4) через которое пользователь может достать и удалить батарею.
Размеры пальцевых зажимов и их сжимающая сила обычно подогнаны так, чтобы пальцы могли удерживать вес батареи минимальных размеров и предотвратить ее выпадение, когда бритву держат вертикально, при этом необходимо, чтобы батарею максимальных размеров было легко вынуть из трубчатого корпуса. Для выполнения этих ограничивающих условий при коэффициенте трения между батареей и пленкой порядка 0,15-0,30 сжимающая сила одного пальцевого зажима составляет примерно 0,5 Н, когда вставлена батарея минимального размера (например, с диаметром 9,5 мм) и меньше 2,5 Н, когда вставлена батарея максимального размера (например, с диаметром 10,5 мм).
Возвращаясь к фиг.6 и 7С, отметим, что тонкая втулка 40 из изоляционного материала, например из полимерной пленки, дополнительно заглушает вибрационные шумы и обеспечивает защищенность от короткого замыкания, если повреждена поверхность батареи. Как показано на фиг.7С, втулка 40 прикреплена к пальцевым зажимам лентой 42, чтобы втулка держалась на месте, когда батарею удаляют и перемещают. Пригодным для изготовления изоляционной втулки является также пленка из полиэтилентерефталата, толщиной примерно 0,06 мм.
ВЕНТИЛЯЦИЯ ОКОЛОБАТАРЕЙНОГО ПРОСТРАНСТВА
При определенных условиях во внутреннем пространстве электрических приборов с батарейным источником питания может аккумулироваться водород. Он может выделяться из батареи или создаваться вне батареи путем электролиза. Смесь водорода с атмосферным кислородом может образовать взрывчатый газ, который потенциально может загореться от искры из двигателя или электронного выключателя. Из-за этого водород следует удалять из рукоятки бритвы, сохраняя при этом водонепроницаемость.
2
Как показано на фиг.13, в каркасе 16 для размещения батареи имеется вентиляционное отверстие 90. Газопроницаемая, но не пропускающая жидкость микропористая мембрана 92 приварена к каркасу 16 и закрывает вентиляционное отверстие 90. Материалом, пригодным для изготовления мембраны, является политетрафторэтилен, производимый фирмой GORE. Желательно, чтобы толщина мембраны составляла примерно 0,2 мм. Особенно важно, чтобы мембрана имела влагостойкость по меньшей мере 70 кПа и воздухопроницаемость по меньшей мере 12 литров в час на см при избыточном давлении 100 миллибар.
Преимущество микропористой мембраны состоит в том, что она пропускает водород за счет диффузии, обусловленной разницей в парциальных давлениях с двух сторон мембраны. Для того чтобы вентиляция осуществлялась, не требуется повышения общего давления в рукоятке бритвы.
С позиций эстетики не желательно, чтобы пользователь видел вентиляционное отверстие и мембрану. Более того, если мембрана видна, существует риск, что ее поры закупорятся и/или, что мембрана повредится или сдвинется. Для защиты мембраны к каркасу батареи над мембраной прикреплена, например приклеена, крышка 94. Для того чтобы газ мог уходить из-под крышки 94, между внутренней поверхностью крышки и внешней поверхностью 98 каркаса 16 имеется открытое пространство. В варианте реализации, показанном на чертежах, на каркасе 16 выполнено множество ребер 96 вблизи вентиляционного отверстия 90, создающих воздушные каналы между крышкой и каркасом. При желании и другие структуры можно использовать для создания вентиляционного пространства. Например, крышка и/или трубчатый корпус могут содержать вдавленную канавку, которая образует один канал, при этом не нужны ребра.
Высота и ширина воздушных каналов выбирается такой, чтобы обеспечить безопасный уровень вентиляции. В одном из вариантов (он не показан) может быть выполнено по одному каналу по обе стороны от вентиляционного отверстия, при этом каждый канал имеет высоту 0,15 мм и ширину 1,1 мм.
Крышку 94 можно выполнить декоративной. Например, на крышке может быть фирменная символика или иной эргономичный элемент.
ЭЛЕКТРОНИКА
УПРАВЛЕНИЕ ИЗМЕНЕНИЕМ СКОРОСТИ
Электробритвы часто используются для бритья различного типа волос в разных местах тела. Эти волосы имеют существенно различные характеристики. Например, усы обычно бывают толще, чем волосы на ногах. Волосы на разных участках тела выступают из кожи под различными углами. Например, коротко остриженные волосы преимущественно ортогональны к коже, в то время как волосы на ногах обычно лежат более плоско.
Степень удобства бритья волос частично зависит от частоты вибрации картриджа. Выбор оптимальной частоты вибрации связан с типом волос, поскольку, как уже обсуждалось, волосы имеют существенные различия. В связи с этим полезно обеспечить пользователю возможность управлять частотой вибрации. Как показано на фиг.14А, частоту вибрации картриджа с лезвиями для бритья регулирует широтно-импульсный модулятор 301, "режимом" которого управляет логическая схема управления 105. Здесь под "режимом" имеется в виду соотношение между длительностью импульса и паузой между импульсами. Пусть нижний режим характеризуется короткими импульсами и длительными паузами между ними, в то время как верхний режим характеризуется длинными импульсами и короткими паузами между ними. Изменяя упомянутый режим модулятора 301, можно изменять скорость двигателя 306, который, в свою очередь, управляет частотой вибрации картриджа.
Логическая схема управления 105 может быть реализована в микроконтроллере или другой системе, основанной на микропроцессоре. Логическую схему управления 105 можно также выполнить в виде специализированной интегральной схемы или в виде вентильной матрицы, программируемой пользователем.
В качестве двигателя можно использовать любой энергопотреблющий механизм, который может вызвать вибрацию картриджа. В одном из вариантов реализации бритвы двигатель 306 содержит миниатюрные статор и ротор, соединенные с картриджем. В другом случае двигатель 306 содержит пьезоэлектрическое устройство, соединенное с картриджем. Кроме того, двигатель 306 может быть связан с картриджем вибрирующим магнитным полем.
В бритвах с управляемой скоростью двигателя логическая схема управления 105 принимает входной управляющий сигнал 302 от переключателя 304 скорости. Приняв сигнал 302, логическая схема управления 105 вызывает соответствующее изменение режима модулятора 301, который, в свою очередь, вызывает изменение скорости двигателя. Таким образом, модулятор 301 можно считать контроллером скорости двигателя.
Переключатель 304 скоростей можно выполнить различными способами. Например, переключатель 304 скоростей может постоянно двигаться. В этом случае пользователь может делать выбор из непрерывной совокупности скоростей. В другом случае переключатель 304 скоростей может двигаться дискретно, тогда пользователь может выбрать заведомо определенную скорость двигателя. Переключатель 304 скоростей может иметь различные формы выполнения, например в виде ручки или скользящего контакта (ползуна), который двигается непрерывно или дискретными шагами. Переключатель 304 скоростей может быть выполнен также в виде набора кнопок, каждая из которых соответствует определенной скорости.
В другом варианте это могут быть две кнопки, из которых одна связана с увеличением скорости, а другая с ее уменьшением. Кроме того, переключатель 304 скоростей можно выполнить в виде единственной кнопки, нажав которую, можно последовательно или дискретно пройти весь набор скоростей.
Другой тип переключателей 304 - это подпружиненное пусковое устройство. Этот тип переключателя дает пользователю возможность изменять во время бритья частоту вибрации непрерывно, точно так же, как изменяют скорость цепной пилы нажатием пускового устройства.
В качестве переключателя 304 скоростей можно также использовать кнопку 22 выключателя путем соответствующего программирования схемы управления 105. Например, можно запрограммировать схему управления 105 так, что она воспримет двойное или длительное нажатие кнопки 22 как команду изменить скорость двигателя.
Среди всех скоростей двигателя есть одна, которая является оптимальной для чистки бритвы. В частности, это скорость, обеспечивающая самую высокую из возможных частоту вибрации, которая достигается тем, что схема управления 105 задает самый верхний режим модулятора. В альтернативном варианте схема управления 105 может задать способ чистки, при котором двигатель "проходит" по всей области частот вибрации. Это дает двигателю 306 возможность возбуждать различные частоты механического резонанса, связанные с лезвиями, картриджем и любыми загрязняющими частицами, такими, например, как фрагменты сбритых усов. Режим чистки можно выполнить как непрерывное изменение частоты вибрации во всем диапазоне или как дискретное, при котором схема управления 105 заставляет двигатель останавливаться на некоторых дискретных частотах, делая короткую паузу на каждой из них.
В некоторых случаях полезно, чтобы бритва запомнила одну или несколько предпочтительных частот вибрации. Это достигается, как показано на фиг.14В, введением дополнительного блока памяти, связанного со схемой управления 105. Для использования такой возможности пользователь выбирает значение скорости и подает сигнал "запомнить" посредством специального узла регулировки или нажатием кнопки 22 в соответствии с заранее установленной последовательностью нажатий. При необходимости пользователь может отменить запоминание упомянутой скорости, используя тот же прием: либо посредством специального узла регулировки, либо нажатием кнопки 22 в соответствии с заранее установленной последовательностью.
На фиг.14А-14В показана опосредованная система включения бритвы, при которой кнопка 22 включателя управляет двигателем не непосредственно, а через схему управления 105, воздействующую на широтно-импульсный модулятор 301. Таким образом, в отличие от чисто механической системы включения, в которой положение выключателя непосредственно определяет состояние двигателя 306, в непрямой системе включения бритвы состояние двигателя 306 определяется схемой управления 105.
Непрямая система включения бритвы обеспечивает большую гибкость в выборе и размещении кнопки 22, так как нет необходимости в механическом влиянии кнопки 22 на состояние двигателя 306. Например, в бритве с опосредованной системой включения можно использовать эргономичные кнопки, сочетающие преимущества четкости осязательного контакта и более короткой длины перемещения. Используя кнопки с более коротким путем перемещения, легче обеспечить герметизацию и избежать проникновения влаги.
Другое преимущество непрямой системы включения состоит в том, что схему управления 105 можно так запрограммировать, что она сможет трактовать образец активации и делать на основе этого образца заключение о намерении пользователя. Об этом уже упоминалось выше в связи с регулированием скорости двигателя 306. Схему управления 105 можно запрограммировать также на обнаружение и игнорирование необычного действия кнопки 22. Необычно длительное нажатие на кнопку 22, которое может произойти во время бритья нечаянно, будет проигнорировано. Это позволяет избежать прекращения бритья из-за случайного выключения двигателя 306.
КОНТРОЛЛЕР НАПРЯЖЕНИЯ
Эффективность бритвы зависит частично от напряжения, подаваемого от батареи 316. Для обычных бритв для влажного бритья с электроприводом существует оптимальное напряжение или диапазон оптимальных напряжений. Выход напряжения батареи за рамки оптимального диапазона ставит под угрозу эффективность бритвы.
Для преодоления этой трудности в бритве применена система непрямой подачи питания, показанная на фиг.14С, при которой напряжение батареи не поступает непосредственно на двигатель. Напряжение, непосредственно подаваемое на двигатель, регулируется схемой управления 105, осуществляющей мониторинг напряжения батареи. В зависимости от значения измеренного напряжения батареи схема 105 управляет различными устройствами, которые в конечном счете компенсируют изменения в напряжении батареи. В результате на двигатель 306 поступает практически постоянное напряжение.
Описываемые здесь способ и устройство регулирования поступающего на двигатель напряжения пригодны для любой энергопотребляющей нагрузки. В связи с этим на фиг.14С показана обобщенная нагрузка 306.
В одном из вариантов осуществления изобретения конструкция двигателя 306 позволяет ему работать при напряжении ниже номинального напряжения батареи. В результате при замене батареи ее напряжение оказывается слишком большим и должно быть уменьшено. По мере износа батареи все меньше требуется уменьшать ее напряжение и наступает момент, когда в уменьшении вообще нет необходимости.
Уменьшение напряжения легко выполняется благодаря наличию прибора 312 контроля напряжения, связанного с батареей 316. С выхода прибора 312 измеренное напряжение батареи поступает на схему управления 105. В соответствии с величиной поступающего напряжения схема управления 105 изменяет режим широтно-импульсного модулятора 301, чтобы поддерживать напряжение на двигателе 306 постоянным. Например, если измеренное напряжение батареи составляет примерно 1,5 В, а двигатель 306 должен работать при 1 В, схема управления 105 установит режим, при котором отношение длительности импульса к длительности паузы между импульсами равно 75%. В результате величина напряжения на выходе широтно-импульсного модулятора 301 в среднем будет согласована с требуемой для нормальной работы двигателя.
В большинстве случаев зависимость режима широтно-импульсного модулятора 301 от напряжения батареи является нелинейной. В таких случаях схему управления 105 выполняют с возможностью производить расчет в соответствии с этой нелинейной зависимостью или использовать справочную таблицу для определения точного режима. В альтернативном варианте на схему управления 105 можно подать измеренное напряжение с выхода широтно-импульсного модулятора 301 для обеспечения управления выходным напряжением по цепи обратной связи.
В другом варианте осуществления бритвы конструкция двигателя 306 такова, что он работает при более высоком напряжении по сравнению с номинальным напряжением батареи. В этом случае напряжение повышают увеличением количества батареек по мере их износа. При этом используют прибор 312 контроля напряжения вместе с преобразователем 314 напряжения, управляемым схемой управления 105. Соответствующий преобразователь 314 напряжения детально описан ниже.
Третий вариант сочетает в одном устройстве признаки обоих описанных выше вариантов. В этом случае, когда измеренное напряжение батареи превышает рабочее напряжение двигателя, схема управления 105 начинает понижать напряжение на выходе. Затем, когда измеренное напряжение батареи падает ниже рабочего напряжения двигателя, схема управления 105 фиксирует режим и начинает регулировать преобразователь 314 напряжения.
В обычных электрических бритвах скорость двигателя постепенно по мере износа батареи снижается. Это сопровождается сигналами предупреждения пользователя о необходимости замены батареи. Однако электробритвы с непрямой системой подачи питания на двигатель не имеют предупредительных сигналов. Когда напряжение батареи падает ниже установленного порогового значения, скорость двигателя уменьшается внезапно, даже во время бритья.
Для предотвращения этого неудобства схема управления 105 на основе информации, полученной от прибора 312 контроля напряжения, подает сигнал на индикатор 414 низкого напряжения батареи. Индикатором 414 низкого напряжения батареи может быть выходной прибор, характеризующийся каким-то одним состоянием, например светоизлучающий диод, который излучает свет, когда напряжение падает ниже установленного порогового значения или, наоборот, остается светящим, когда напряжение становится выше установленного порогового значения, и перестает светить, когда напряжение падает ниже установленного порогового значения. Возможен другой вариант выполнения индикатора 414 - в виде устройства, характеризующегося множеством состояний, как, например, жидкокристаллический дисплей, обеспечивающий графическую или цифровую индикацию состояния батареи 316.
Прибор 312 контроля напряжения в сочетании со схемой управления 105 могут также полностью вывести бритву из рабочего состояния, если напряжение батареи упадет ниже уровня глубокой разрядки. Это уменьшает вероятность повреждения бритвы из-за возникающей при этом протечки батареи 316.
ВАТ
Преобразователь 314 напряжения, представленный на фиг.14D, имеет ключ S1 для запуска генератора. Этот ключ сопряжен с кнопкой 22 выключателя, таким образом пользователь нажатием кнопки 22 включает задающий генератор. Выход генератора связан с базой транзистора Т1, который работает как ключ, управляемый генератором. От батареи подается напряжение V.
Когда транзистор Т1 открыт, ток течет из батареи 316 через катушку индуктивности L1, при этом в катушке L1 накапливается энергия. Когда транзистор Т1 закрыт, ток потечет через катушку L1 и диод D1. В результате заряжается конденсатор С1. Диод D1 предохраняет конденсатор С1 от разряда на землю через транзистор Т1. Таким образом генератор управляет напряжением на конденсаторе С1, позволяя ему избирательно аккумулировать заряд. При этом напряжение на конденсаторе увеличивается.
В схеме, представленной на фиг.14D, генератор возбуждает в катушке L1 переменный ток. В результате на катушке L1 создается напряжение. Это напряжение складывается с напряжением батареи и их сумма приложена к конденсатору С1. В результате выходное напряжение на конденсаторе С1 больше, чем напряжение, обеспечиваемое только батареей.
Напряжение на конденсаторе, которое, в сущности, является выходным напряжением преобразователя напряжения 314, приложено как к схеме управления 105, так и к широтно-ипульсному модулятору 301, который, в конечном счете, управляет двигателем 306. Когда напряжение на конденсаторе достигает установленного порога, схема управления 105 формирует управляющий сигнал "Упр. ген.", который поступает на генератор. Схема управления 105 использует упомянутый управляющий сигнал, чтобы избирательно включать или выключать генератор, регулируя таким образом напряжение на конденсаторе по цепи обратной связи по напряжению. Заданное значение регулируемой с помощью обратной связи величины, т.е. напряжения на конденсаторе С1, устанавливается соответствующим рабочему напряжению двигателя 306 и поддерживается постоянным.
Резистор R1 включен между генератором и землей как часть развязывающей схемы, чтобы избирательно переключать управление генератором от ключа S1 на управление схемой управления 105. В исходном состоянии схема управления 105 ("порт управления генератором") имеет большое выходное сопротивление. В результате работой генератора управляет ключ S1. В этом случае резистор R1 предотвращает возможность короткого замыкания порта управления генератором на землю. После начала работы порт управления генератором становится низкоомным выходным портом.
Завершив бритье, пользователь может захотеть выключить двигатель 306. При управлении генератора схемой управления 105 невозможно выключить бритву, не вынув батарею 316. Во избежание этих трудностей полезно периодически проверять положение внешнего ключа S1. Это достигается тем, что схема управления 105 выполнена с возможностью периодически обеспечивать высокое входное сопротивление порта управления генератором, в результате можно измерить напряжение на резисторе R1.
В некоторых типах выключателей их состояние указывает на намерения пользователя. Например, выключатель S1 в замкнутом состоянии означает, что пользователь намерен включить двигатель 306, а разомкнутое состояние выключателя S1 показывает, что пользователь хочет выключить двигатель. Если напряжение, измеренное таким образом, показывает что пользователь имеет разомкнутый ключ S1, то, когда порт управления генератором снова становится низкоомным выходным портом, схема управления 105 подает сигнал выключения генератора, а следовательно, выключения двигателя 306. При этом источник питания схемы управления 105 также выключается.
В другом типе выключателей разомкнутое состояние выключателя S1 показывает только то, что пользователь хочет изменить состояние двигателя из включенного на выключенное или наоборот. В вариантах осуществления бритвы с такими выключателями напряжение на сопротивлении R1 изменяется только в течение короткого момента, когда пользователь приводит в действие выключатель S1. В результате схема управления формирует команду на измерение напряжения на сопротивлении достаточно часто, чтобы захватить момент замыкания пользователем выключателя S1.
Фиг.14Е представляет временные диаграммы сигнала управления генератором, сигнала на выходе генератора и напряжения на конденсаторе. Когда напряжение на конденсаторе падает ниже порогового уровня, формируется сигнал управления генератором, и генератор включается. Это вызывает подзарядку конденсатора С1, что, в свою очередь, увеличивает напряжение на конденсаторе. Когда напряжение на конденсаторе достигает верхнего порогового уровня, сигнал управления генератором становится равным нулю, и генератор выключается. Конденсатор перестает подзаряжаться от батареи 316, накопленный заряд начинает стекать, и напряжение на конденсаторе начинает падать. Так происходит до тех пор, пока не будет снова достигнут уровень нижнего порогового значения, после чего цикл повторяется.
BE2
BЕ2
ВАТ
В другом варианте реализации преобразователь напряжения 314 (фиг.14F) аналогичен представленному на фиг.14D за тем исключением, что диод D1 заменен дополнительным транзистором Т2, база которого регулируется RC цепочкой (R2 и С2). В этом случае при включенном генераторе напряжение между эмиттером и базой (V) транзистора Т2 равно нулю. В результате ток через транзистор Т2 не течет. Это значит, что на конденсатор С1 не поступает заряд, и компенсации разрядки (стекания заряда) конденсатора не происходит. Когда частота работающего генератора больше частоты среза RC цепи, напряжение между эмиттером и базой V примерно равно половине напряжения батареи V. Таким образом, дополнительный транзистор Т2 работает как диод, пропуская ток к конденсатору С1 и в то же время предохраняя его от разряда на землю.
Другая важная особенность схемы на фиг.14F состоит в том, что напряжение на широтно-импульсный модулятор 301 подается непосредственно от батареи 316. Следовательно, выходное напряжение широтно-импульсного модулятора 301 не может быть больше, чем напряжение батареи. Таким образом, на двигатель в этом случае (на фиг.14F) подается пониженное напряжение, в то время как на схему управления 105 подается напряжение с конденсатора С1, т.е. повышенное. Однако в схеме, представленной на фиг.14F, на широтно-импульсный модулятор 301 может подаваться напряжение с конденсатора С1, как и в схеме на фиг.14D.
На фиг.14G представлена подробная схема преобразователя напряжения, показанного на фиг.14F. Более детально представлен генератор и его связь со схемой управления 105. Тем не менее иначе представленная на фиг.14G схема в сущности идентична схеме описанной со ссылкой на фиг.14 D и модифицированной, как показано на фиг.14F.
Как сказано выше, система регулирования напряжения обеспечивает постоянное рабочее напряжение на двигателе 306. Но электробритва может содержать, кроме двигателя, и другие нагрузки. Любая нагрузка или все они могут использовать питание от источника постоянного напряжения, описанного здесь.
Одной из таких нагрузок является сама схема управления 105. Серийно выпускаемые схемы управления обычно работают при напряжении, большем, чем 1,5 В, обычное для батарейки напряжение. Следовательно, система регулирования напряжения, обеспечивающая повышенное напряжение для схемы управления, полезна и позволяет избежать необходимости в дополнительных батарейках.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРОКА СЛУЖБЫ КАРТРИДЖА
В процессе скольжения сквозь сотни усов изо дня в день лезвия в картридже бритвы неизбежно тупеют. Это трудно выявить визуальным осмотром. Как правило, тупые лезвия обнаруживаются слишком поздно. Очень часто к тому времени, когда пользователь осознает, что лезвие слишком тупое для использования, он уже приступил к тому, что станет его неприятным опытом бритья. Этот финальный сеанс бритья тупой бритвой представляет собой один из самых неприятных аспектов бритья безопасной бритвой. Однако большинство пользователей по вполне понятным причинам, связанным с расходами, не склонны преждевременно заменять картридж.
С целью помочь пользователю определить, когда следует заменить картридж, бритва содержит индикатор 100 срока службы лезвия, представленный на фиг.15А. Индикатор 100 срока службы лезвия имеет счетчик 102, который осуществляет подсчет меры использования лезвий. Счетчик связан как с кнопкой 22 выключателя, так и с детектором 104 картриджа, расположенным на дистальном конце головки 12 бритвы. Счетчик можно выполнить в схеме управления 105.
Детектор 104 картриджа может быть выполнен различными путями. Например, детектор 104 картриджа может включать контакт, выполненный так, чтобы сцепляться с соответствующим контактом на картридже.
Настоящее описание относится только к одному лезвию, хотя картриджи могут включать одно, два или более лезвий. При этом очевидно, что это лезвие может быть любым лезвием в картридже и что все лезвия изнашиваются.
Когда пользователь заменяет картридж, детектор 104 картриджа посылает на счетчик 102 сигнал сброса (возврата в первоначальное положение). В альтернативном варианте сигнал сброса может быть создан вручную, например нажатием пользователем кнопки сброса или нажатием пользователем кнопки выключателя заведомо определенным образом. По сигналу сброса счетчик 102 сбрасывает свои показания.
Детектор 104 картриджа может быть использован не только для обновления счета, но и для других целей. Например, детектор 104 картриджа может быть использован чтобы определять правильно ли он был использован или правильно ли он вставлен. Когда детектор 104 соединен со схемой 105 управления, он может остановить работу двигателя до тех пор, пока условия не будут откорректированы.
Когда пользователь бреется, счетчик 102 изменяет показание, чтобы отразить дополнительный износ лезвия. Счетчик 102 может изменять показание различными способами.
В варианте реализации, показанном на фиг.15А, счетчик 102 изменяет показание, увеличивая счет при каждом включении двигателя. Для пользователей, чье время на процедуру бритья мало изменяется от бритья к бритью, это обеспечивает разумную точность для оценки использования лезвия.
В некоторых случаях можно неправильно определить оставшийся срок службы лезвия по числу включений двигателя. Такие ошибки возникают, например, когда персона заимствует чью-то бритву, чтобы побрить свои ноги. В результате при одном включении двигателя лезвие обрабатывает значительную площадь.
В альтернативном варианте осуществления изобретения, представленном на фиг.15 В, эта трудность преодолена. В этом случае кнопка 22 выключателя и счетчик 102 связаны с таймером 106, при этом сигнал о нажатии кнопки 22 подается как в схему управления 105, так и в таймер 106. В результате счетчик 102 аккумулирует и показывает суммарное время работы двигателя с момента замены картриджа.
Суммарное время работы двигателя с момента замены картриджа - более совершенный показатель степени износа лезвия. Однако, как правило, время контакта лезвия с кожей меньше времени работы двигателя. Поэтому оценка, основанная на времени работы двигателя, переоценивает износ лезвия. Кроме того, двигатель может непреднамеренно включиться, например, если бритва стиснута в багаже. В таких условиях не только батарейка может протечь, но и счетчик 102 покажет, что лезвие изношено, хотя на счету бритвы только одни усы.
Другой вариант бритвы, показанный на фиг.15С, содержит счетчик 102, связанный с детектором контактов лезвия с кожей 108 (в дальнейшем детектор контакта 108). В этом случае сигнал о нажатии кнопки 22 подается как в схему управления 105, так и в упомянутый детектор 108, включая его одновременно с двигателем.
Детектор контакта 108 регистрирует каждый контакт между лезвием и кожей и формирует соответствующий сигнал, подаваемый на счетчик 102. Таким образом счетчик 102 отсчитывает фактическое использование лезвия. В представленном на фиг.15С варианте выполнения счетчик 102 показывает суммарное число контактов лезвия с кожей, осуществленных с момента последней замены картриджа. При этом счетчик не подсчитывает те временные интервалы, когда двигатель работает, а лезвие фактически не используется.
Варианты выполнения детектора 108 контакта лезвия с кожей разнообразны. Некоторые из них основаны на изменении электрических свойств кожи или пространства вблизи нее и электрических свойств открытого пространства. Например, детектор 108 может регистрировать контакт лезвия с кожей путем измерения изменения сопротивления, индуктивности или емкости, вызванного упомянутым контактом. Другие варианты реализации детектора основаны на различии между акустическим сигналом лезвия, вибрирующего на коже, и акустическим сигналом лезвия, вибрирующего в открытом пространстве. В этих вариантах детектор 108 может содержать микрофон, соединенный с устройством обработки сигнала, позволяющим различить два упомянутых сигнала. Возможны также варианты реализации детектора 108, основанные на изменении характеристик работающего двигателя во время контакта лезвия с кожей. Например, из-за увеличившейся нагрузки, связанной с упомянутым контактом, двигатель нуждается в большей величине потребляемого тока. И скорость его может уменьшиться. В этом случае в системе понадобится амперметр или другой измеряющий ток прибор и/или датчик скорости.
Тем не менее, оценка, основанная на количестве контактов с кожей, может оказаться неточной, поскольку контакты отличаются друг от друга длительностью. Например, один ход лезвия по ноге может износить лезвие больше, чем несколько аналогичных действий для бритья усов. Однако детектор контакта 108 не различает разницы в длительности контакта лезвия с кожей.
В варианте осуществления бритвы, показанном на фиг.15D, имеются как детектор контакта 108, связанный с кнопкой 22 выключателя, так и таймер 106, связанный со счетчиком 102. Как и прежде сигнал о нажатии кнопки 22 подается как в схему управления 105, так и в детектор контакта 108. Детектор 108 останавливает и запускает таймер 106 в момент касания лезвием кожи и соответственно при отрыве от нее. Этот вариант идентичен представленному на фиг.15С. Разница только в том, что теперь счетчик 102 подсчитывает суммарное время контакта лезвия с кожей с момента замены картриджа.
Детектор контакта 108 с таймером 106 (фиг.15D) нужны не только для обеспечения информацией, указывающей на износ лезвия. Например, отсутствие информации о контакте лезвия с кожей в течение длительного периода может означать, что двигатель мог быть непреднамеренно включен и оставлен включенным. Это может случиться, если бритва стиснута в багаже или если рассеянный пользователь забыл выключить бритву после бритья.
В вариантах реализации бритвы, представленных на фиг.15A-15D, счетчик 102 связан с индикатором 110 необходимости замены лезвия. Когда показания счетчика достигают значений, соответствующих максимально допустимому износу лезвия, со счетчика поступает соответствующий сигнал на индикатор 110. Приняв этот сигнал, индикатор 110 осуществляет визуальное, звуковое или тактильное оповещение пользователя о необходимости замены лезвия. Такое оповещение может быть выполнено с использованием, например, светоизлучающего диода, звонка или регулятора, способного изменять скорость двигателя или заставлять его работать неравномерно - выключаться и включаться.
Счетчик 102 содержит дополнительный выход, с которого снимается сигнал, соответствующий оставшемуся сроку службы лезвия. Эта оценка получается путем сравнения текущего значения и ожидаемого срока службы. Упомянутый сигнал поступает на индикатор 112 оставшегося срока службы. В качестве индикатора 112 может быть использован маломощный дисплей, показывающий ожидаемое число процедур бритья, оставшихся до того, как соответствующий сигнал активирует индикатор окончательного износа. Оценку оставшегося срока службы можно представить также образно, например вспышками света с определенной частотой или путем попеременного включения нескольких светоизлучающих диодов заранее установленным способом.
ЗАМОК ДЛЯ ПУТЕШЕСТВИЙ
Бывают ситуации, когда двигатель 306 электробритвы (или другая нагрузка) включается непреднамеренно. Это может случиться, например, во время путешествия, когда предметы в наборе туалетных принадлежностей перемещаются и давят на кнопку 22 выключателя. Если это происходит, то двигатель будет расходовать батарею, пока она не истощится.
Чтобы этого не произошло, бритву следует снабдить замком. Один из вариантов - это механический замок на кнопку 22 выключателя. Пример такого замка 200 показан на фиг.16А и представляет собой скользящую крышку, которая закрывает кнопку 22, когда бритва убрана. Другие примеры механического замка связаны скорее с футляром для бритвы, а не с самой бритвой. Например, замок, который закрывает кнопку 22, когда бритва упакована в футляр.
Возможно использование электронных замков. Один из примеров электронного замка представлен на фиг.16 В. Это электронная схема 202 блокировки, принимающая сигнал 204 от кнопки 22 выключателя (обозначенной на фиг.16В "1/0"), и сигнал 206 блокировки от формирователя 208 этого сигнала. Схема 202 блокировки подает сигнал управления двигателем на схему управления 105 в зависимости от наличия упомянутых сигналов 204 и 206.
Формирователь 208 сигнала блокировки предназначен формировать сигнал 206, включающий и выключающий схему 202 блокировки. В рассматриваемом случае считается, что схема 202 блокировки включена, если при нажатии кнопки 22 двигатель включается и останавливается. Считается, что схема 202 блокировки выключена, когда при нажатии кнопки не удалось включить двигатель 306.
Формирователь 208 сигнала блокировки и схема 202 блокировки обычно содержат цифровые логические схемы, изменяющие состояния их выходов в зависимости от изменения состояний на своих входах. По этой причине их удобно выполнить внутри схемы управления 105. Однако ничто не препятствует выполнению аналогичных аналоговых или механических компонентов для выполнения этих же функций. Ниже приведены примеры выполнения формирователя 208 или его частей.
Один вариант - использовать переключатель для приведения системы в рабочее состояние. В этом случае пользователь оперирует с этим переключателем для изменения состояния сигнала 206 включения устройства. Затем пользователь нажимает на кнопку 22, чтобы включить двигатель 306. Завершив процедуру бритья, пользователь нажимает на кнопку 22, на этот раз, чтобы выключить двигатель. Затем он изменяет позицию переключателя так, чтобы выключить схему 202 блокировки.
В альтернативном варианте формирователь 208 может быть выполнен так, чтобы выключать схему 202 блокировки автоматически после того, как двигатель отключился. В этом случае формирователь 208 должен иметь вход для приема сигнала, указывающего на то, что двигатель отключился.
Использованный в описании термин "переключатель" распространяется на кнопки, ручки управления, ползуны, контактные площадки и их комбинации для осуществления изменения состояния цифрового сигнала. Чтобы активировать переключатели, не обязательного требуется физический контакт с ним, вместо этого можно использовать энергию излучений, например оптическую или акустическую энергию. Возможно управление переключателем непосредственно пользователем. Примером такого переключателя является кнопка 22. В альтернативном варианте на переключатель может воздействовать положение, занимаемое бритвой, например перемещение бритвы в футляре, удаление картриджа или его установка.
В соответствии с фиг.16В, схему 202 блокировки можно рассматривать как схему "И". Однако и любая другая цифровая логическая схема с подходящим набором состояний может быть использована для выполнения функций схемы 202 блокировки. В частности, схема 202 может быть выполнена путем размещения переключателя для приведения системы в рабочее состояние последовательно с кнопкой 22.
В другом варианте осуществления изобретения формирователь 208 содержит таймер. Выходной сигнал с таймера заставляет формирователь 208 в исходном положении включить схему 202 блокировки. При отклонении от установленного на выполнение бритья временного интервала таймер побуждает формирователь 208 выключить схему 202 блокировки и, следовательно, выключить двигатель 306. Продолжительность временного интервала, необходимого для выполнения бритья, устанавливается обычно между пятью и семью минутами.
В данном варианте реализации изобретения двигатель начнет работать после нажатия на кнопку 22 и будет работать до очередного нажатия на нее или до окончания установленного временного интервала.
Если пользователь не уложится в отведенное ему время, двигатель выключится, и для возобновления бритья необходимо снова активировать кнопку 22 и запустить двигатель 306. Во избежание этой ситуации необходимо снабдить формирователь 208 адаптивной петлей обратной связи, что позволит продлить временной интервал в ответ на требование пользователя.
В случаях, когда формирователь 208 содержит таймер, его вход сброса (установки в ноль) соединен либо с выходом схемы 202 блокировки, либо с кнопкой 22 выключателя. Это обеспечивает возможность таймера осуществлять сброс в ответ на изменение состояния сигнала 204 от кнопки 22. В частности, таймер осуществляет сброс всякий раз, когда поступает сигнал 204 на выключение двигателя 306. Это может произойти, когда пользователь активирует кнопку 22, чтобы изменить установленный временной интервал, или когда процедура бритья не завершилась в установленное время.
В другом варианте осуществления изобретения формирователь 208 содержит дешифратор, вход которого соединен либо с кнопкой 22, либо с собственной входной кнопкой. В этом случае состояние сигнала 206 блокировки, зависящее от выхода дешифратора, устанавливается вручную пользователем, при этом пользователь или нажимает на кнопку 22 заранее установленным способом, или, в качестве альтернативы, манипулирует собственной входной кнопкой дешифратора. Например, для случая использования кнопки 22 дешифратор запрограммирован реагировать, если она остается нажатой длительное время или если ее быстро дважды нажали, при этом происходит изменение состояния сигнала 206. В том случае, когда дешифратор принимает сигнал от собственной входной кнопки, пользователь манипулирует только с входной кнопкой дешифратора. Нет необходимости запоминать, как с помощью кнопки 22 блокировать двигатель 306 или наоборот снимать с него блокировку.
В тех вариантах осуществления изобретения, которые предполагают, что пользователь сам изменяет состояние сигнала 206 блокировки, полезно использовать индикатор, например светоизлучающий диод, который показывал бы пользователю, правильно ли он изменил состояние сигнала 206.
В других вариантах осуществления изобретения работа формирователя 208 сигнала блокировки основана на диспозиции бритвы. Например, формирователь 208 может содержать контактный выключатель, реагирующий на установку картриджа и его удаление. Когда картридж вынут, формирователь 208 выключает схему 202 блокировки. В альтернативном случае формирователь 208 может содержать контактный выключатель, различающий упакована или не упакована бритва в футляр. Если бритва упакована, формирователь 208 выключает схему 202 блокировки.
В случае, когда формирователь 208 реагирует на присутствие картриджа, пользователь удаляет картридж из рукоятки, предохраняя этим двигатель от случайного включения. При необходимости использовать бритву пользователь возвращает картридж на место.
В случае, когда формирователь 208 реагирует на присутствие футляра, пользователь предохраняет двигатель от случайного включения тем, что помещает бритву в футляр.
Описанные выше способы и устройства предназначены не только для управления работой двигателя, но могут быть использованы также для предотвращения истощения батареи из-за произвольного потребления энергии какой-либо нагрузкой.
ИЗМЕРЕНИЕ УСИЛИЯ ПРИ БРИТЬЕ
В процессе бритья пользователь прикладывает усилие, которое прижимает лезвие к коже. От величины этого усилия зависит качество бритья. Слишком незначительное усилие может оказаться недостаточным для того, чтобы усы заняли оптимальную для бритья позицию. Слишком большое усилие может привести к механическому повреждению кожи. Из-за изменчивого контура лица пользователю трудно соблюдать ровное постоянное усилие даже меньшей величины, чем оптимальная.
Эта трудность преодолена в бритвах, которые содержат схемы 400, измеряющие усилие, представленные на фиг.17А и фиг.17 В. Упомянутые схемы 400 используют тот факт, что при использовании бритв с электроприводом прикладываемое пользователем усилие отчасти влияет на нагрузку на двигатель, изменяя рабочие характеристики двигателя 306.
Схема 400 измерения силы, представленная на фиг.17А, основана на изменении тока, потребляемого двигателем 306 при изменении нагрузки. При увеличении силы, прижимающей лезвие к коже, двигатель потребляет больше тока. В связи с этим схема 400 измерения силы, представленная на фиг.17А, снабжена датчиком 402 тока, реагирующим на величину потребляемого двигателем 306 тока. Датчик 402 формирует соответствующий сигнал 408, поступающий в схему управления 105.
Схема 400 измерения силы, представленная на фиг.17В, основана на изменении скорости двигателя, соответствующем изменению нагрузки на него. При увеличении силы, прижимающей лезвие к коже, скорость двигателя уменьшается. Схема 400 измерения силы, представленная на фиг.17В, снабжена датчиком 410 скорости двигателя. Датчик 410 формирует соответствующий сигнал 408, поступающий в схему управления 105.
В схеме управления 105 сигнал 408 сравнивается с номинальным сигналом, соответствующим значению прикладываемой силы при известной нагрузке. Обычно в качестве известной нагрузки принимают нагрузку, когда лезвие вибрирует в свободном пространстве, т.е. контакта с кожей нет. В другом варианте схема управления 105 сравнивает сигнал 408 с парой номинальных сигналов, один из которых соответствует минимально возможной силе, прижимающей лезвие к коже, а другой соответствует максимально возможной силе, прижимающей лезвие к коже.
Затем схема управления 105 определяет, находится ли приложенная сила внутри упомянутого допустимого диапазона значений. Если приложенная сила находится за пределами этого диапазона значений, то схема управления 105 посылает соответствующий сигнал 412 на индикатор 414, преобразующий сигнал 412 в различимый пользователем сигнал - зрительный, звуковой или тактильный.
Соответственно это могут быть - голосовое сообщение или светоизлучающий диод. Для формирования тактильного сигнала в качестве индикатора 414 можно использовать двигатель 306. Выявив превышающее возможный максимум значение приложенной силы, схема управления 105 посылает соответствующий сигнал 412 непосредственно на двигатель 306 и вызывает нарушение нормального режима его работы. Например, схема управления 105 может заставить двигатель работать неравномерно - выключаться и включаться.
Во всех приведенных выше случаях пользователь будет знать, что ему следует изменить прикладываемое усилие.
Описан ряд вариантов осуществления изобретения, при этом следует понимать, что возможны различные модификации, не выходящие за рамки изобретения.
Например, при том, что описанные выше бритвы содержат вибрирующий двигатель и обеспечивают вибрацию, и другие виды функции, например нагрев, могут быть обеспечены при питании от батарейки.
Кроме того, в описанном выше варианте реализации бритвы, содержащем вставку, она размещена в отверстии трубчатого корпуса и приварена к нему. При желании она может быть запрессована в трубчатый корпус, например можно запрессовать прозрачную мембрану.
В некоторых вариантах осуществления изобретения можно применить другие варианты крепления каркаса для батареи. Например, штыревая и гнездовая части каркаса и трубчатый корпус могут поменяться ролями, т.е. каркас может нести штыревую часть, а корпус - гнездовую. В качестве другого примера каркас для батареи можно устанавливать в трубчатом корпусе, применяя подход, описанный в находящейся на рассмотрении заявки США №11/115885, поданной 27 апреля 2005 года. В некоторых вариантах осуществления изобретения можно использовать другие приемы монтажа, например, систем фиксирования и освобождения кнопок или других выключателей.
Кроме того, возможен вариант изготовления одноразовой бритвы. В этом случае каркас для батареи приварен к трубчатому корпусу, и пользователь не имеет доступа к батарее. В одноразовой бритве более предпочтительно не иметь сменного картриджа и закреплять блок лезвий в головке бритвы без возможности съема.
В рамках изобретения можно использовать иной способ вентиляции, например, вместо микропористой мембраны можно применить вентиляционную систему, содержащую элементы герметизированного клапана. Такая система описана, например, в заявке США № 11/115931, поданной 27 апреля 2005 года.
Некоторые варианты осуществления изобретения содержат некоторые признаки из числа описанных выше, но не содержат некоторые или все электронные компоненты, представленные здесь. Например, в некоторых случаях электронный выключатель может быть заменен механическим, при этом печатная плата со схемой могут быть изъяты.