智能黑板设计

2019-09-10樊彦超唐梓伦

E动时尚·科学工程技术 2019年6期

樊彦超唐梓伦

摘要：针对传统黑板手动擦试费时费力及带来的粉尘等问题，本文基于单片机和自动控制技术对现有的黑板进行了创新性设计，达到了自动擦拭、自动吸尘的效果，提高了教学效率及解决了传统黑板的粉笔尘影响师生健康的问题，满足现代化课堂教学的需要。

关键词：智能化；单片机；自动吸尘

0 引言

随着人们生活水平的提高，新型智能化的产品正渗透到生活中的方方面面。目前，多数学校依旧在使用传统的老式教学设施（简单的黑板、黑板擦、粉笔组合）。显然这些东西跟不上现代化教学的要求，不能够为老师、学生提供最大化便利，达不到优质化的教学环境。传统黑板使用时，手动擦拭费时费力，同时飞舞的粉尘给师生们的健康带来危害。因此，现代教学需要一种新型的黑板来改变这一切！

国内一些学者[1-3]也就传统的黑板、黑板擦等问题进行了改造和升级，取得了一定的效果。本文尝试从成本少、操作方便等方面出发，利用自身所学知识，设计了一款智能无尘黑板，实现黑板的自动擦拭、自动吸尘功能，有利于师生的身体健康。

1 设计方案

1.1黑板的设计

在现有黑板内部嵌入 0.1～0.3 mm 的钢板，即可完成改造。目前一般的黑板都有此薄钢板，则无需再改造。

1.2智能黑板擦的设计

（1）结构设计

智能黑板擦结构如图 1，主要由吸附装置、动力装置、工作刷、吸尘装置、控制电路等部分组成。黑板擦通过在底板四角的强力磁铁与黑板内部的钢板产生磁力，使黑板擦紧贴在黑板上，可适当调节四角磁铁与黑板间距离调整吸力大小。四个电机驱动黑板擦上下、左右运动。工作刷由一个电机驱动使其旋转擦黑板，并通过提升装置实现刷头提升、放下，达到擦与不擦的效果。在擦黑板时，启动离心风扇，风扇叶片高速旋转产生负压，负压将粉尘往上吸入集灰装置。

（2）控制方案设计

控制电路如图2，主要由单片机、传感器、电机驱动模块等组成。单片机接收本地按键或远程遥控信号，控制输出到相应的电机驱动模块，进而驱动四轮电机做相应上下、左右移动，驱动工作刷头实现上升、下放动作，驱动离心风扇进行除尘。当黑板擦移动到黑板边缘时，限位传感器动作，使得黑板擦停止或实现避障。

2 特点

在设计过程中，采用了红外线和自动控制相结合的创新设计方法，使全自动无尘黑板擦与传统的黑板擦除方法相比，具有如下优点：

（1）黑板擦的上下左右运动通过按钮自动控制，方便可靠、省时省力，节省了上课时间，提高了上课效率。

（2）由于采取了粉尘集中清除措施，在擦黑板时打开离心风扇，风扇高速旋转产生负压，将粉尘吸入集尘装置，从而避免了擦黑板过程中产生的灰尘给老师、同学带来的身体危害，具有环保型的特点。

（3）目前一般教室里使用的黑板内部有 0.1～0.3 mm 的钢板，本文在此黑板进行智能黑板擦的设计，无需进一步改造黑板，节约成本。

（4）结构简单，成本低，便于安装，操作方便。

3 結束语

智能黑板实现了其运动与擦除功能的自动化，并通过利用粉尘收集装置解决了环保问题。无尘黑板擦不仅实现了“全自动”与“无尘”的完美结合，真正做到了操作简便、安全。该产品较同类产品更具有竞争力，更具有广阔的市场前景。

参考文献

[1]李婧，焦晓君.基于单片机的智能黑板擦的设计[J].信息通信，2015（02）：78.