自动擦黑板装置
全自动黑板除尘器的机械结构设计
１ 方 案 及 工 作 原 理
１１ 产 品方 案 ．
根 据 所 选 定除尘器 的整体 结构 采用 导 轨 固定式 ．在 黑板 上 下边
各有一 根 水平 齿条 作 导轨 ，两 根竖 直 的轴 上分 别装上 一
个 大 板 擦 和 一 个 小 板 擦 ， 两 根 轴 的 两 端 都 被 连 在 一 起 作
大板 擦 由擦板 、电 磁 铁 、偏 心 轮 、减 速 圆锥齿 轮 、
传动 轴 、吸尘 管 等组 成 。使用 时 ，靠 电磁铁 来控 制 板擦 与黑 板 的接 触和脱 离 ，大电机 通 过轴 带动 板擦 在黑 板导 轨 上 移 动 。 当一 次擦 完 时 ，可 在 黑 板 两 边 装 上 限位 开
ｓ ｔｈ ｆｄｕｓ ａ ￣ ｒ ｋｅｃ ｏ ｔｃ ｔ： ｈｅ
关 ，使板 擦 完成 工作 时 自动停 在 黑板 的某 一侧 。板擦 中
装有 吸尘 管 ，可 以收集粉 笔灰 。
基 金项 目：徐 州工 业 职 业技 术 学 院科 研 项 目（ Ｇ ０ ８９ Ｘ Ｙ２０ ２ ） 作 者 简 介 ： 李 荣 兵 （ ９２ ， 男 ， 江 苏 丰 县 人 ， 副教 授 。 １６ －）
第２ ２卷 第 ３期 ２Ｏ Ｏ ９年 ５月
机 电产 品 开 笈 与 新
Ｄｅ ｅｏ ｍｅ ｔ Ｉ ｎ ｖ ｔ ｎ ｏ ｃ ｉ ｅｙ ＆ Ｅ ｅ ｔ ｃ ｌＰ ｏ ｕ ｔ ｖ ｌｐ ｎ ＆ ｎ ｏ ａｉ ｆ ｏ Ｍａ ｈｎ ｒ ｌｃｒ ａ ｒｄ ｃｓ ｉ
Ｖｏ．２。 ３ １ ２ Ｎｏ．
主 要 研 究方 向 ：机械 设 计 制 造 ；余 心 明 ，男 ，湖 北 天 门人 。 主 要研 究 方 向 ：机 械 设 计 。
关 键 词 ： 电机 ；结 构 设 计 ； 黑板 擦 ；全 自动
校园清洁小发明
《校园清洁小发明》同学们，咱们每天在校园里学习、玩耍，校园就是咱们的第二个家。
那让这个家保持干净整洁是不是很重要呀？今天咱们就来聊聊校园清洁小发明。
先来说说一个特别有趣的小发明——自动捡垃圾夹子。
有个同学发现，每次打扫校园，弯腰捡垃圾特别累，而且有时候还不容易捡到角落里的垃圾。
于是他就想到了做一个长长的夹子，夹子的一头有个把手，另一头可以像钳子一样开合。
用这个夹子，站着就能轻松地把垃圾夹起来，可方便啦！还有一个小发明叫“吸尘黑板擦”。
咱们上课的时候，老师用黑板擦擦黑板，粉笔灰到处飞，不仅脏，还对咱们的健康不好。
有个聪明的同学就想出了给黑板擦加上一个小型吸尘器。
这样一擦黑板，粉笔灰就被吸进去了，教室里干净多啦。
我再给大家讲讲“垃圾自动分类桶”。
咱们校园里每天都会产生各种各样的垃圾，有时候同学们扔垃圾的时候也不太注意分类。
有个小组的同学就一起做了一个能自动分类的垃圾桶。
这个垃圾桶里面有一些小装置，可以通过感应垃圾的材质和形状，把垃圾分到不同的区域。
比如说，瓶子扔进去会滚到专门放瓶子的地方，废纸会掉到放纸的地方。
咱们学校有个同学，看到操场上的落叶很难清扫，就发明了一个“落叶收集器”。
这个收集器有点像一个大扫帚，但是扫帚头那里有个装置，可以把落叶吸进去，然后存到一个袋子里。
用这个收集器扫操场，轻松多啦！这些小发明是不是很有意思？其实呀，只要咱们多观察，多动脑筋，也能想出很多校园清洁的好点子。
比如说，咱们可以想想怎么让教室里的桌椅更容易打扫，或者怎么让洗手台不那么容易积水。
同学们，校园清洁靠大家。
咱们一起发挥创造力，说不定就能做出更多实用的小发明，让咱们的校园变得更加干净、整洁、美丽！让我们行动起来，为校园清洁出一份力，让我们的校园永远都干干净净的！。
基于单片机的智能吸尘黑板擦的设计与实现
基于单片机的智能吸尘黑板擦的设计与实现【摘要】目前大多数学校使用的仍是由塑料外壳材料制成的传统黑板擦。
这种简易的黑板擦在擦拭过程中会造成粉笔末到处飞扬，教师常需在黑板上板书，长期对粉笔的使用，不可避免地会从鼻孔吸入一些粉笔灰容易吸入人的鼻腔进入呼吸道,引发各种呼吸道疾病。
为了营造一个无尘的学习环境，决定设计一个以STM32单片机作为系统核心的智能除尘黑板擦。
文章主要介绍一款基于单片机的智能黑板擦的制作工艺。
具有红外遥控、吸尘等功能。
【关键词】智能、吸尘、黑板擦、红外遥控0引言随着经济的快速发展，环境污染也逐渐严重，其中粉尘污染是比较严重的一种污染。
传统教学模式下，教师用粉笔在黑板上板书产生大量粉尘，有关数据显示，由于老师常年吸入粉尘，大部分老师都患有呼吸道感染疾病，5年以上教师咽炎的患病率几乎为100%、鼻炎患病率为39%、尘肺病的患病率为11.76%、喘病患病率为43%、支气管炎的患病率为8%。
而且由于粉尘中含有的致癌物质，我国专职教师癌症发病率占到了全国癌症总发病率的20%，为普通群体的8倍。
通过分析这组数据，我们觉得设计一种智能吸尘黑板擦设计是很有必要的。
1智能吸尘黑板擦系统整体框图设计本次设计的智能吸尘黑板擦由STM32单片机为核心，通过单片机模块、电源模块、粉尘传感器模块、吸尘模块、液晶显示屏模块、电机驱动模块完成设计。
用户可通过红外遥控和控制面板两种方式控制黑板擦的运行。
2智能吸尘黑板擦各模块设计2.1电源模块本次设计运用12V锂电池组提供电源，通过电源降压模块将电源稳在5V，降压模块原理是改变占空比来实现稳压和降压的，C1、C2、C3电容为滤波电容，使得电压跟稳定趋近于5V。
2.2信息控制模块Stm32系列单片机是一款性价比超高、功能强大的系列单片机，它基于专为须要高性能、低成本和低功耗的嵌入式应用而设计的arm Cortex-M内核，拥有最好的外设1μS双12位ADC、4Mbit/s UART、18Mbit/s SPI等在功耗和集成度上也有不错的表现。
智能黑板擦控制系统研究
智能黑板擦控制系统研究刘凌;王恒;周少勃【摘要】在国内外,当前市场上板擦主要有3种,一种是纤维制成的手动板擦;第二种是电动吸尘板擦;第三种是静电除尘板擦.目前我国研发的环保里板擦种类稀少.智能黑板擦装置主控制电路的设计分为4个模块:主控模块、驱动模块、运动模块和限位模块.主控模块为单片机最小系统,最小系统中的单片机采用STC89C52单片机;驱动模块采用具有H桥式电路和放大功率的集成驱动电路L298N;运动模块是通过电动机的运动控制由程序和驱动电路实现,电动机的调速由单片机提供的PWM调速信号;限位模块是通过触碰限位开关,确定装置的位置并作为输入信号.另外还对该控制系统进行了模拟仿真,经过实验和仿真表明,该控制系统具有效率高、抗干扰能力强,运动准确,节能等优点.【期刊名称】《微型电脑应用》【年(卷),期】2018(034)009【总页数】4页(P14-16,22)【关键词】智能黑板擦;主控电路;L298N驱动电路;调速仿真【作者】刘凌;王恒;周少勃【作者单位】西安文理学院机械与材料工程学院,西安710065;西安文理学院机械与材料工程学院,西安710065;西安文理学院机械与材料工程学院,西安710065【正文语种】中文【中图分类】TP3110 引言在国内外，通过调查了解到的当前市场板擦主要有3种，其概况分别是：第一种是纤维制成的手动黑板擦；第二种是电动吸尘黑板擦，采用干吸收；第三种是静电除尘黑板擦，利用产生的静电来接收粉尘。
以上就是目前国内环保黑板擦的研究水平和概况。
就目前而言我国研发的环保黑板擦的种类稀少，在这方面还处于起步阶段。
而以上几种黑板擦或多或少存在一些缺点：吸收不彻底，耗电量大，价格昂贵，操作复杂等。
随着社会的发展，黑板的需求还不断上升，所以研发一种既节能环保，吸收彻底而又省力方便的新型无尘黑板擦，并使之得到全国范围内的认可和推广成为重点问题，该课题充分考虑到目前市场上黑板擦存在的不足和缺陷，研究一种利用单片机控制技术，完成对黑板擦的智能控制让其无尘智能黑板得到良好的应用。
吸尘黑板擦应用的物理原理
吸尘黑板擦应用的物理原理1. 引言吸尘黑板擦是一种在教室中常用的清洁工具，用于擦拭黑板上的粉尘和粉笔屑。
与传统的手拿黑板擦不同，吸尘黑板擦采用了一种特殊的物理原理，能够更有效地清洁黑板，并减少粉尘扩散的程度。
本文将介绍吸尘黑板擦的物理原理及其应用。
2. 物理原理吸尘黑板擦的物理原理主要与静电吸附和气流控制有关。
2.1 静电吸附吸尘黑板擦的表面涂有一层特殊的材料，这种材料具有较强的静电吸附性能。
当擦拭黑板时，黑板上的粉尘和粉笔屑会被这种材料吸附到黑板擦的表面上，从而实现清洁的效果。
静电吸附是一种电荷间的相互吸引现象，黑板上的粉尘和粉笔屑带有一定的静电荷，而吸尘黑板擦表面的材料带有相反的电荷，因此它们会相互吸引并保持在黑板擦表面上。
2.2 气流控制除了静电吸附外，吸尘黑板擦还采用了气流控制的原理。
在吸尘黑板擦的底部设置了一些微小的孔，当黑板擦移动时，这些孔会引入气流。
气流的引入可以将黑板上的粉尘和粉笔屑带入吸尘黑板擦内部，并通过吸尘装置进行清理。
同时，由于气流的存在，黑板上的粉尘和粉笔屑不会扩散到周围空气中，从而减少了污染。
3. 应用吸尘黑板擦的物理原理赋予了它在教室中的广泛应用。
3.1 教室清洁吸尘黑板擦可以更有效地清洁黑板，将粉尘和粉笔屑吸附到黑板擦表面上，避免它们扩散到空气中。
这种清洁方式不仅更卫生，还可以保护教师和学生的健康。
3.2 环境保护传统的手拿黑板擦在擦拭过程中容易产生大量的粉尘，这些粉尘会带来空气污染和环境污染。
而吸尘黑板擦通过静电吸附和气流控制，可以将粉尘和粉笔屑有效地控制在黑板擦内部，减少了对环境的污染。
3.3 节约人力传统的手拿黑板擦需要教师手动擦拭黑板，耗费人力和时间。
而吸尘黑板擦可以利用静电吸附和气流控制的原理，自动清洁黑板。
这不仅节约了教师的人力，还能更快速地完成黑板清洁工作。
4. 结论吸尘黑板擦应用的物理原理主要涉及静电吸附和气流控制。
静电吸附可以将黑板上的粉尘和粉笔屑吸附到黑板擦表面上，而气流控制可以将它们引入黑板擦内部进行清理，同时减少了污染。
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优点
缺点
传动平稳，精度高，运动噪 成本高，耗电大，发热量高 声低，工作安全可靠。
三高：传动精度高，传动效 运行噪声高，加工成本高，环
率高，使用寿命高
境使用要求高
寿命长，工作平稳，可靠性 制造、安装精度要求较高，因
高，保证恒定的传动比
而成本也较高，不宜作远距离
传动
工作平稳，无噪声，大减速 传递功率低，涡轮制造困难，发热
现代机械设计
——自动擦除黑板装置
问题的确定 初步方案构想 后续计划
问题的确定
初步方案 构想
后续计划Βιβλιοθήκη 产品设计背景黑板是正常教学中必不可少的工具。即使 是在这个ppt横行的时代，黑板依旧有 着不可代替的作用。
其优点如下： • 教学灵活性大，随时都能表达教师或者
学生的想法 • 较电子文档、幻灯片可靠性高 • 对于公式推导较多的课程，学生更能跟
GO
01
互动教学系统
具有较好的兼 容性，能够与 现有显示设备 配套使用
投影 仪
与其他教 学设备灵 活搭配
可根据教学需 要进行有针对 性的搭配
电子 白板
GO
01 多元化自动跟踪录播系统
整合了一套自动跟踪录播系统。通过屏幕扫描技术， 可将讲师在电脑桌面上的各项操作进行实时记录保 存。包括图档、PPT、流媒体播放、网页浏览、以 及"原笔迹"输入等操作，自动跟踪摄像系统会将记 录内容自动生成MP4视频文件，以便日后进行复习 使用。同时，还可自动跟踪讲师的授课画面，记录 下来的画面内容还可用作多媒体教学使用。另外， 整个系统操作简单无需任何软件支持，随时开始录
01 智能黑板组成系统
控制
简单、快捷、综合控制系统
GO
输入
电磁屏手写输入系统
GO
显示
灵活的互动教学系统
GO
管理
可实现在线学习的多媒体互动系统
GO
跟踪
多元化自动跟踪录播系统
GO
01 综合控制系统
GO
01 电磁屏手写输入系统
电磁屏手写输入系统原理：靠电磁笔在手写过程中与电磁板产生的磁场变化来进行位置判 别 。电 磁 笔 担 当 的 是 磁 力 发 射 端 ，而 电 磁 板 则 是 磁 力 接 收 端 。 只 有 当 电 磁 笔 与 电 磁 板 接 近 时 ，电 磁 板 才 会 发生磁场变化并侦测电磁笔尖触点位置，再由电路 控 制 板 运 算 ，最 后 精 准 定 义 出 位 置 点 ，也 就 是 X 轴 、 Y 轴。除 了 具 备 透 光 率 高 、 解 析 度 高 以 及 反 应 灵 敏 外 ， 通过 电磁笔内置的感压装置与磁场变化结合， 还可以定义出电磁屏独有的Z轴，能很好的感应到 教师在写字、绘画时的施力大小。
比，可自锁
大
承载能力高，适于恶劣的工 工作时有噪声，存在冲击、振动，
作环境，效率高
对安装精度要求高
问题的确定
初步方案 构想
控制系统
后续计划
问题的确定
初步方案 构想
黑板擦结构
黑板擦
后续计划
黑板擦移动简图
传动机构的力学模型
在黑板擦直线运动传动机构力学模型图中，1为主动件；2 为将进给传动机构简化为刚度为K的等效弹簧和阻尼系数为 c1的等效阻尼；3为被动件；4为支承导轨。
问题的确定
初步方案 构想
后续计划
自动黑板擦总体结构
。
问题的确定
初步方案 构想
后续计划
黑板擦内部结构原理
。
问题的确定
初步方案 构想
吸尘装置结构
。
后续计划
1、吸尘器外壳 2、清灰网格外圆框架 3、清灰网格栅 4、法兰盘 5、滤袋口套环 6、过滤袋 7、多孔体内壁、 8、实体外壁 9、筋条 10、连接风管 11、排气管 12、引风机 13、平键 14、风机电机 15、电源开关 16、电源电线入口
2.对上呼吸道的危害
粉笔粉尘进入肺的途径是通过上呼吸道包括鼻、咽、支气管，在这一过程中，部分粉尘会 停留于上呼吸道，对粘膜上皮细胞产生机械刺激和损坏，长期在这种环境下工作，会引起 一系列的病变，其中对鼻的影响最常见的是诱发干燥性鼻炎，其次是肥厚性鼻炎，症状为 鼻腔干燥、鼻塞、鼻腔粘膜充血、分泌物增多等；
驱动模 块
触摸屏 模块
嵌入式 智能黑
板
传感成 像模块
嵌入式 开发板
机械传 动装置
问题的确定
初步方案 构想
系统框图
后续计划
问题的确定
初步方案 构想
机械传动装置
后续计划
智能黑板擦优点
处理能 力强， 速度快
环保， 危害小
结构简 单经济 适用
操作方 便，易 于上手
01 02 03 04
数字化智能黑板系统
结论：造成较大粉笔灰 以及擦黑板费时费力是 现阶段黑板最大的缺点， 根据市场调研，我们发 现，设计具有自动擦除 板书的黑板迫在眉睫！
初步方案 构想
后续计划
问题的确定
初步方案 构想
后续计划
问题的确定
初步方案 构想
后续计划
传统机械式自动黑板擦
将机械结构 与黑板擦相 结合，通过 电机驱动黑 板擦进行擦 除
利用机电控 制系统对机 械结构进行 控制
粉笔灰收集 再利用装置
问题的确定
总体功 能
初步方案 构想
后续计划
擦黑板 吸尘
黑板擦驱动及传动系统 控制系统 擦字系统 离心机分离式吸尘装@储尘盒
问题的确定
初步方案 构想
后续计划
驱动及传动系统对比及选择 ——电机+滚珠丝杠传动
直线电机 电机+滚珠丝杠 电机+齿轮齿条 电机+蜗轮蜗杆 电机+链传动
上节奏
问题的确定
民意调查
初步方案 构想
后续计划
结论：教学工作离不开黑板，我们研究的对象依旧在这个时代 具有不可替代性！
问题的确定
黑板的缺点
初步方案 构想
后续计划
粉笔灰
费时费 力
问题的确定
初步方案 构想
后续计划
粉笔灰的危害
1.对肺有危害
粉尘对教师身体的危害，以肺最为常见，在教学过程中，粉笔尘很容易被吸入肺以后，多 数被阻留在肺泡内，经过一系列的刺激，化学和免疫的作用便可造成肺部损失， 包括呼吸系统炎症和肺通气功能下降，常见的肺部疾病有：慢性、急性肺炎、肺癌、尘肺 病等。
3.对眼睛的危害
眼睛是人体器官中最精密、最易受损的器官之一，粉笔粉尘的主要成份碳酸钙、氧化钙等 是一种水溶性物质，容易溶解于水，并产生碱性物质，如粉笔粉尘落入眼中，刺激泪腺分 泌，眼泪水解碳酸钙而产生碱性物质，就会严重刺激眼部粘膜，造成粘膜损伤，形成慢性 炎症，还可能诱发近视的产生。
问题的确定
改进的方向
问题的确定
初步方案 构想
后续计划
粉笔再生成装置
。
问题的确定
初步方案 构想
后续计划
嵌入式智能黑板擦
将机械结构 与黑板擦相 结合，通过 步进电机驱 动黑板擦进 行擦除
利用嵌入式 开发板对机 械传动装置 进行控制
触摸屏与开 发板结合， 利用成像组 件远程操控 黑板擦
问题的确定
初步方案 构想
后续计划
粉尘回 装置