樊彥超 唐梓倫

摘 要：針對傳統(tǒng)黑板手動擦試費時費力及帶來的粉塵等問題，本文基于單片機(jī)和自動控制技術(shù)對現(xiàn)有的黑板進(jìn)行了創(chuàng)新性設(shè)計，達(dá)到了自動擦拭、自動吸塵的效果，提高了教學(xué)效率及解決了傳統(tǒng)黑板的粉筆塵影響師生健康的問題，滿足現(xiàn)代化課堂教學(xué)的需要。

關(guān)鍵詞：智能化；單片機(jī)；自動吸塵

0 引言

隨著人們生活水平的提高，新型智能化的產(chǎn)品正滲透到生活中的方方面面。目前，多數(shù)學(xué)校依舊在使用傳統(tǒng)的老式教學(xué)設(shè)施（簡單的黑板、黑板擦、粉筆組合）。顯然這些東西跟不上現(xiàn)代化教學(xué)的要求，不能夠為老師、學(xué)生提供最大化便利，達(dá)不到優(yōu)質(zhì)化的教學(xué)環(huán)境。傳統(tǒng)黑板使用時，手動擦拭費時費力，同時飛舞的粉塵給師生們的健康帶來危害。因此，現(xiàn)代教學(xué)需要一種新型的黑板來改變這一切！

國內(nèi)一些學(xué)者[1-3]也就傳統(tǒng)的黑板、黑板擦等問題進(jìn)行了改造和升級，取得了一定的效果。本文嘗試從成本少、操作方便等方面出發(fā)，利用自身所學(xué)知識，設(shè)計了一款智能無塵黑板，實現(xiàn)黑板的自動擦拭、自動吸塵功能，有利于師生的身體健康。

1 設(shè)計方案

1.1黑板的設(shè)計

在現(xiàn)有黑板內(nèi)部嵌入 0.1～0.3 mm 的鋼板，即可完成改造。目前一般的黑板都有此薄鋼板，則無需再改造。

1.2智能黑板擦的設(shè)計

（1）結(jié)構(gòu)設(shè)計

智能黑板擦結(jié)構(gòu)如圖 1，主要由吸附裝置、動力裝置、工作刷、吸塵裝置、控制電路等部分組成。黑板擦通過在底板四角的強(qiáng)力磁鐵與黑板內(nèi)部的鋼板產(chǎn)生磁力，使黑板擦緊貼在黑板上，可適當(dāng)調(diào)節(jié)四角磁鐵與黑板間距離調(diào)整吸力大小。四個電機(jī)驅(qū)動黑板擦上下、左右運動。工作刷由一個電機(jī)驅(qū)動使其旋轉(zhuǎn)擦黑板，并通過提升裝置實現(xiàn)刷頭提升、放下，達(dá)到擦與不擦的效果。在擦黑板時，啟動離心風(fēng)扇，風(fēng)扇葉片高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生負(fù)壓，負(fù)壓將粉塵往上吸入集灰裝置。

（2）控制方案設(shè)計

控制電路如圖2，主要由單片機(jī)、傳感器、電機(jī)驅(qū)動模塊等組成。單片機(jī)接收本地按鍵或遠(yuǎn)程遙控信號，控制輸出到相應(yīng)的電機(jī)驅(qū)動模塊，進(jìn)而驅(qū)動四輪電機(jī)做相應(yīng)上下、左右移動，驅(qū)動工作刷頭實現(xiàn)上升、下放動作，驅(qū)動離心風(fēng)扇進(jìn)行除塵。當(dāng)黑板擦移動到黑板邊緣時，限位傳感器動作，使得黑板擦停止或?qū)崿F(xiàn)避障。

2 特點

在設(shè)計過程中，采用了紅外線和自動控制相結(jié)合的創(chuàng)新設(shè)計方法，使全自動無塵黑板擦與傳統(tǒng)的黑板擦除方法相比，具有如下優(yōu)點：

（1）黑板擦的上下左右運動通過按鈕自動控制，方便可靠、省時省力，節(jié)省了上課時間，提高了上課效率。

（2）由于采取了粉塵集中清除措施，在擦黑板時打開離心風(fēng)扇，風(fēng)扇高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生負(fù)壓，將粉塵吸入集塵裝置，從而避免了擦黑板過程中產(chǎn)生的灰塵給老師、同學(xué)帶來的身體危害，具有環(huán)保型的特點。

（3）目前一般教室里使用的黑板內(nèi)部有 0.1～0.3 mm 的鋼板，本文在此黑板進(jìn)行智能黑板擦的設(shè)計，無需進(jìn)一步改造黑板，節(jié)約成本。

（4）結(jié)構(gòu)簡單，成本低，便于安裝，操作方便。

3 結(jié)束語

智能黑板實現(xiàn)了其運動與擦除功能的自動化，并通過利用粉塵收集裝置解決了環(huán)保問題。無塵黑板擦不僅實現(xiàn)了“全自動”與“無塵”的完美結(jié)合，真正做到了操作簡便、安全。該產(chǎn)品較同類產(chǎn)品更具有競爭力，更具有廣闊的市場前景。

參考文獻(xiàn)

[1]李婧，焦曉君.基于單片機(jī)的智能黑板擦的設(shè)計[J].信息通信，2015（02）：78.

[2]李海燕，李海寶，趙汗青.智能黑板擦控制系統(tǒng)研究[J].煤炭技術(shù)，2003（12）：75-76.

[3]王佳佳，唐雪梅，高遠(yuǎn)，何小龍，劉洲.一種新型智能吸塵黑板刷[J].機(jī)械，2014，41（08）：68-71.

項目來源：?？诮?jīng)濟(jì)學(xué)院 2018年度大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃校級項目2018.12308.075

作者簡介：

1樊彥超（1996.11-），男，漢族，籍貫：山西忻州，職稱：在校學(xué)生，實習(xí)工作單位：海南漓源飼料有限公司，研究方向：電氣自動化技術(shù) 。

2唐梓倫（1997.10-），男，漢族，籍貫：湖南芷江，職稱：在讀學(xué)生，學(xué)位：本科。

項目來源：?？诮?jīng)濟(jì)學(xué)院2018年度大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練省級項目201812308101項目編號