便捷式吸尘黑板擦的设计
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电子电路设计与方案
便捷 式吸尘 黑板 擦 的设计
作者／ 陈光轩、李明大、付饶、杨洋、王羽 、滕钰 ，北 京信息科 技大学 自动化学院 基金项目 ：本文工作由北京信息科技大学大学生科技创新计划 （ ５ １ １ １ ６ ２ ３ ３ ０ ０ ）支持。
文章摘要 ：黑板和 粉笔为教育事业做出 了巨大 的贡献 ，但 是擦黑板时产生的粉笔灰一 直困扰着 师生 ，给师生的健康带来 了巨大 的危 害，尤
个 系 统 供 电、 单 片 机 控 制 红 外 传 感 模 块 和 电机 驱 动 模 块 进 行 两条丝杆同步转动的同时带动条状平行海绵 黑板擦平动 ，开
工作。但是需要频繁充 电并且需要充足 的阳光 ，一 次充电仅 始擦拭工作。与此同时吸尘 电动机通过 平行于条状平行 海绵 可使用 ｌ 一 ２天 ， 其技 术性 与实用性 没有 很好 的结 合 【 ５ ］ 。为此 ， 从研 究黑 板擦的 功能 出发 ，通 过 改变黑 板擦 的内 部结构 ，
ｌ 台： ２ ２ ０ Ｖ、 １ ２ ０ ０ Ｗ
齿轮 皮带
２ 个 ｌ 条
Ｓ Ｇ 滚珠丝杆滑 台组 （ 螺距８ ｍｍ）
条状 黑板擦 控制开关 无线遥控设备
ｌ 套
２ 条 １ 个 １ 个
Ｗ Ｗ Ｗ ｅ ｛ ｅ １ ６ ９ ｃ ｏ ｎ ｒ ｆ ３３
直接断开 电源总开关 ，关闭系统。若黑板表面干净度未达到 粉笔灰 吸进黑板 下方的粉笔灰收集装置 中。吸尘 电动机功率 ２ ０ ０ Ｗ，具 有强大 的吸力 ，粉 笔灰回 收装置 中具有 多 要求 ，此时将正 反转开关 向上拨动 ，条状平行海绵黑板擦 向 达到 ｌ 左平动 ，当条状平行海绵黑板擦擦拭到最左端 时自动停止。
呼吸道排出 ，可 以引起呼吸道粘膜细胞的退行性病 变，继而 回收装置活动连接 ，回收装置又与吸尘 电动机固定连接。 当 引起 纤维性变 ｆ Ｊ 。教 师存在着职业性咽喉炎和肺通气功能下 用户擦拭黑 板时 ，条状平行海绵移动的同时永磁直流 电动机 降等疾 患。牛彩 英对 开封 城区 ２ ４ ０位 小学 教师进 行 的嗓音 工作 ，产生 负压 ，通过硬质吸尘管将粉笔灰吸入管中 ，沿管 疾病调 查，结果 表明 咽喉干 占 ４ ６ ． ７ ％ ；声 嘶 占 ４ ４ ． ６ ％ ；轻 线输送 至粉 笔灰回收装置 ，从而达到擦拭和吸尘的效果。整 重 不等咽喉疾病发生 率为 ６ ０ ． ４ ％ｆ ２ 】 。罗启发 于 １ ９ ９ ６年对武 体 系统 图如 图 ｌ所 示 。 汉市 ８所 中学 教 师职 工进 行健 康调查 ，结 果同样 表明教 师 ■ １ ． ３工作过
更换装置 内的海绵 即可继续使用。 （ 了 ） 安全 性高。采用 空
引言
教师上课擦黑板时 ，飞扬在 空中的粉 笔灰 尘被 人吸人肺
●１ ． ２工 作 原 理
本便捷式吸尘黑板擦利用 两条跨越 黑板 表面上边和 下边
部 ，久而久之给师生的身体健康带来极大损害。粉笔灰 的主 的条状平行海绵作用于黑板表面书写的粉笔字 ，海绵两侧设
要 成 分 是 游 离 的 二 氧 化 硅 ，它 的 粒 子 体 积 较 大 ，因 此 很 难 被 有两支略长于海绵本体的硬质吸尘管 ，其通过软管与粉笔灰
层过滤隔 离，吸尘滤尘效 果均较好。 （ ６ ）使 用寿命长。每
完成擦拭后 ，需手动关 闭电源总开 关。本黑板擦 配有无线遥 使用 一段 时间后，只需倒掉 回收装置里收集 的粉笔灰 ，定期
控器 ，也可通过远程 遥控 完成 以上工作 过程 。 一１ ． ４特点与效果 （ １ ）体 积小。外形 尺寸仅略 大于黑板 ，额 外 占用 的空 间不大，不影 响正 常教 掌。 （ ２ ） 操作简单。教 师只 需打 开
常见病居 首位 者为慢性咽喉炎 Ｊ 。所 以，制作出吸尘黑板擦
打开 电源总 开关，便捷式吸尘 黑板擦开始工作 ，吸尘 电
成 了刻不 容缓 的问题。 目前已有学者做过吸尘黑板擦 的研 究， 动机随 即启 动。 将正 反转开关向下拨动 （ 设定开关向下为正 其中有通过底部并排布 置的滚刷利用 人力 实现对 黑板的擦拭 向 ，即黑板擦 向右擦拭） ，永磁直 流电动机 启动。在电机的 并用风扇进行 吸尘 ，但 是擦拭与 吸尘都需 要人力来实现 ，费 带动下 ，Ｓ Ｇ滚珠丝 杆滑 台组下 部齿轮转动 ，由皮带 的传 动 时费力 １ ４ ］ 。此外 ，也有吸尘黑板擦利用太 阳能转换 模块 为整
于教 育 事 业 有 重 要 意 义 。
１ ． 吸尘黑板擦的设计
■１ ． １组成部件
本 黑 板 擦 由 以下 零 件组 成 ，如 表 ｌ所 示 。
表１ 黑板擦组成部件及描述
零件名称 参 数 及 描 述
永磁直流电动机
吸尘 电 动 机
ｌ 台： ２ ４ Ｖ 、 １ ５ ０ Ｗ、 ４ ０ ０ ０ ｒ ／ ｍｉ ｎ
的 硬 质 吸 尘 管 上 预 设 的 多 个 吸 尘 口将 擦 拭 黑 板 时产 生 的粉 笔
灰吸入吸尘管中 ，并汇集于回 收装 置中。 当黑板 擦擦 拭到黑
利用一 个小 型的 电动机 作为驱 动装 置进而 带动 吸尘黑 板擦 板 最右端时 ，黑板擦 自动停止擦拭 ，但吸尘 电动机仍在运行 的传 动 ，在 擦黑板 的过 程 中 自动将 粉笔 灰吸 入。此黑 板擦 吸入散落的粉笔灰。此时 ，若黑板表面干 争度 已达 到要求 可 能够 有效 的提高擦 拭效 率并 且可 以减少粉 笔灰 的飞扬 ，对
其对呼 吸道和 肺部造成了伤害。为此设计 出一 套便捷 式吸尘 黑板擦 ，实现 自动擦拭黑板 ，并且通过吸尘器吸收过滤擦黑板过程 中产 生的粉 笔灰。经试验验证本 系统 可有效地 自动擦除黑板上的笔迹，并且大大减少扬起的粉笔灰 ，减轻粉笔灰对教 师和学生身体健康 的危 害。 关键词 ：吸尘 ；自动；便 捷式；黑板擦
便捷 式吸尘 黑板 擦 的设计
作者／ 陈光轩、李明大、付饶、杨洋、王羽 、滕钰 ，北 京信息科 技大学 自动化学院 基金项目 ：本文工作由北京信息科技大学大学生科技创新计划 （ ５ １ １ １ ６ ２ ３ ３ ０ ０ ）支持。
文章摘要 ：黑板和 粉笔为教育事业做出 了巨大 的贡献 ，但 是擦黑板时产生的粉笔灰一 直困扰着 师生 ，给师生的健康带来 了巨大 的危 害，尤
个 系 统 供 电、 单 片 机 控 制 红 外 传 感 模 块 和 电机 驱 动 模 块 进 行 两条丝杆同步转动的同时带动条状平行海绵 黑板擦平动 ，开
工作。但是需要频繁充 电并且需要充足 的阳光 ，一 次充电仅 始擦拭工作。与此同时吸尘 电动机通过 平行于条状平行 海绵 可使用 ｌ 一 ２天 ， 其技 术性 与实用性 没有 很好 的结 合 【 ５ ］ 。为此 ， 从研 究黑 板擦的 功能 出发 ，通 过 改变黑 板擦 的内 部结构 ，
ｌ 台： ２ ２ ０ Ｖ、 １ ２ ０ ０ Ｗ
齿轮 皮带
２ 个 ｌ 条
Ｓ Ｇ 滚珠丝杆滑 台组 （ 螺距８ ｍｍ）
条状 黑板擦 控制开关 无线遥控设备
ｌ 套
２ 条 １ 个 １ 个
Ｗ Ｗ Ｗ ｅ ｛ ｅ １ ６ ９ ｃ ｏ ｎ ｒ ｆ ３３
直接断开 电源总开关 ，关闭系统。若黑板表面干净度未达到 粉笔灰 吸进黑板 下方的粉笔灰收集装置 中。吸尘 电动机功率 ２ ０ ０ Ｗ，具 有强大 的吸力 ，粉 笔灰回 收装置 中具有 多 要求 ，此时将正 反转开关 向上拨动 ，条状平行海绵黑板擦 向 达到 ｌ 左平动 ，当条状平行海绵黑板擦擦拭到最左端 时自动停止。
呼吸道排出 ，可 以引起呼吸道粘膜细胞的退行性病 变，继而 回收装置活动连接 ，回收装置又与吸尘 电动机固定连接。 当 引起 纤维性变 ｆ Ｊ 。教 师存在着职业性咽喉炎和肺通气功能下 用户擦拭黑 板时 ，条状平行海绵移动的同时永磁直流 电动机 降等疾 患。牛彩 英对 开封 城区 ２ ４ ０位 小学 教师进 行 的嗓音 工作 ，产生 负压 ，通过硬质吸尘管将粉笔灰吸入管中 ，沿管 疾病调 查，结果 表明 咽喉干 占 ４ ６ ． ７ ％ ；声 嘶 占 ４ ４ ． ６ ％ ；轻 线输送 至粉 笔灰回收装置 ，从而达到擦拭和吸尘的效果。整 重 不等咽喉疾病发生 率为 ６ ０ ． ４ ％ｆ ２ 】 。罗启发 于 １ ９ ９ ６年对武 体 系统 图如 图 ｌ所 示 。 汉市 ８所 中学 教 师职 工进 行健 康调查 ，结 果同样 表明教 师 ■ １ ． ３工作过
更换装置 内的海绵 即可继续使用。 （ 了 ） 安全 性高。采用 空
引言
教师上课擦黑板时 ，飞扬在 空中的粉 笔灰 尘被 人吸人肺
●１ ． ２工 作 原 理
本便捷式吸尘黑板擦利用 两条跨越 黑板 表面上边和 下边
部 ，久而久之给师生的身体健康带来极大损害。粉笔灰 的主 的条状平行海绵作用于黑板表面书写的粉笔字 ，海绵两侧设
要 成 分 是 游 离 的 二 氧 化 硅 ，它 的 粒 子 体 积 较 大 ，因 此 很 难 被 有两支略长于海绵本体的硬质吸尘管 ，其通过软管与粉笔灰
层过滤隔 离，吸尘滤尘效 果均较好。 （ ６ ）使 用寿命长。每
完成擦拭后 ，需手动关 闭电源总开 关。本黑板擦 配有无线遥 使用 一段 时间后，只需倒掉 回收装置里收集 的粉笔灰 ，定期
控器 ，也可通过远程 遥控 完成 以上工作 过程 。 一１ ． ４特点与效果 （ １ ）体 积小。外形 尺寸仅略 大于黑板 ，额 外 占用 的空 间不大，不影 响正 常教 掌。 （ ２ ） 操作简单。教 师只 需打 开
常见病居 首位 者为慢性咽喉炎 Ｊ 。所 以，制作出吸尘黑板擦
打开 电源总 开关，便捷式吸尘 黑板擦开始工作 ，吸尘 电
成 了刻不 容缓 的问题。 目前已有学者做过吸尘黑板擦 的研 究， 动机随 即启 动。 将正 反转开关向下拨动 （ 设定开关向下为正 其中有通过底部并排布 置的滚刷利用 人力 实现对 黑板的擦拭 向 ，即黑板擦 向右擦拭） ，永磁直 流电动机 启动。在电机的 并用风扇进行 吸尘 ，但 是擦拭与 吸尘都需 要人力来实现 ，费 带动下 ，Ｓ Ｇ滚珠丝 杆滑 台组下 部齿轮转动 ，由皮带 的传 动 时费力 １ ４ ］ 。此外 ，也有吸尘黑板擦利用太 阳能转换 模块 为整
于教 育 事 业 有 重 要 意 义 。
１ ． 吸尘黑板擦的设计
■１ ． １组成部件
本 黑 板 擦 由 以下 零 件组 成 ，如 表 ｌ所 示 。
表１ 黑板擦组成部件及描述
零件名称 参 数 及 描 述
永磁直流电动机
吸尘 电 动 机
ｌ 台： ２ ４ Ｖ 、 １ ５ ０ Ｗ、 ４ ０ ０ ０ ｒ ／ ｍｉ ｎ
的 硬 质 吸 尘 管 上 预 设 的 多 个 吸 尘 口将 擦 拭 黑 板 时产 生 的粉 笔
灰吸入吸尘管中 ，并汇集于回 收装 置中。 当黑板 擦擦 拭到黑
利用一 个小 型的 电动机 作为驱 动装 置进而 带动 吸尘黑 板擦 板 最右端时 ，黑板擦 自动停止擦拭 ，但吸尘 电动机仍在运行 的传 动 ，在 擦黑板 的过 程 中 自动将 粉笔 灰吸 入。此黑 板擦 吸入散落的粉笔灰。此时 ，若黑板表面干 争度 已达 到要求 可 能够 有效 的提高擦 拭效 率并 且可 以减少粉 笔灰 的飞扬 ，对
其对呼 吸道和 肺部造成了伤害。为此设计 出一 套便捷 式吸尘 黑板擦 ，实现 自动擦拭黑板 ，并且通过吸尘器吸收过滤擦黑板过程 中产 生的粉 笔灰。经试验验证本 系统 可有效地 自动擦除黑板上的笔迹，并且大大减少扬起的粉笔灰 ，减轻粉笔灰对教 师和学生身体健康 的危 害。 关键词 ：吸尘 ；自动；便 捷式；黑板擦