便捷式吸尘黑板擦的设计

基于Arduino的智能黑板擦设计1. 引言1.1 背景介绍数字统计、段落分割等信息。

【背景介绍】智能科技在现代社会中得到了广泛的应用和发展，智能黑板擦作为智能化教育设备的一种，也逐渐受到人们的关注和重视。

传统的教学过程中，教师需要反复用手动黑板擦擦拭黑板，不仅费时费力，而且容易造成粉尘飞扬，对健康不利。

而智能黑板擦则能够通过自动化的方式完成擦拭工作，大大提高教学效率和舒适度。

1.2 研究意义智能黑板擦是一种结合了传统黑板擦和现代智能技术的新型产品，其具有极高的实用性和创新性。

在传统教学中，教师需要频繁地擦拭黑板，这不仅浪费时间和精力，还会对身体造成一定的负担。

而智能黑板擦的出现，可以有效地解决这一问题，为教师提供更为便捷和高效的教学工具。

智能黑板擦不仅可以自动擦拭黑板，还可以根据教师的指令完成特定的擦拭动作，大大提高了教学效率。

智能黑板擦还可以实现黑板内容的保存和分享，方便学生随时翻阅复习。

这些功能的实现，将为教学和学习带来极大的便利和创新。

研究智能黑板擦的设计与制作具有重要的意义。

通过深入研究智能黑板擦的原理和应用，可以不仅提高教学效率，还可以促进教育信息化的发展。

智能黑板擦的研究还有助于推动智能教育技术的发展，为教育行业注入新的活力和动力。

研究智能黑板擦的意义重大，具有广阔的发展前景。

1.3 研究目的研究目的是为了探索基于Arduino的智能黑板擦设计，通过引入智能化技术，提高黑板擦的效率和便利性。

在传统的教室中，老师需要手动操作黑板擦来擦拭黑板上的内容，这样的方式效率低下且易造成灰尘飞扬。

而利用Arduino技术，可以实现自动识别黑板上的内容并自动擦除，减少教师的工作量，提高课堂的效率。

智能黑板擦还可以结合其他智能化技术，如语音识别、人脸识别等，为教室带来更多便利和智能化体验。

通过本研究，我们旨在设计出一款简单实用、高效智能的黑板擦，为教学工作者提供更好的辅助工具，提升教学效果和体验。

本研究也将探索Arduino在智能设备设计中的应用和优势，为智能化教室的发展做出贡献。

机械原理课程设计全自动黑板擦方案一in图文综合文库嘿，大家好！今天给大家带来的是一个相当实用且有趣的项目——全自动黑板擦方案。

作为一位有着10年方案写作经验的大师，我将用意识流的方式，给大家详细讲解这个方案的来龙去脉。

一、项目背景作为学生，我们都有过擦黑板的经历，那种尘土飞扬、胳膊酸痛的感觉至今仍记忆犹新。

而作为老师，频繁地擦黑板也是一个相当费时费力的工作。

于是，我们萌生了设计一款全自动黑板擦的想法，既减轻学生和老师的负担，又提高了课堂效率。

二、项目目标1.实现全自动擦黑板功能，减少人力投入。

2.降低尘土飞扬，改善课堂环境。

3.提高黑板使用寿命，降低学校成本。

三、设计原理1.电机驱动：采用直流电机作为动力源，通过减速器降低转速，增加扭矩，驱动擦板机构运动。

2.传感器检测：利用红外传感器检测黑板擦的位置，确保擦板均匀，避免漏擦。

3.控制系统：采用单片机作为控制核心，实现黑板擦的自动启动、停止和往返运动。

四、方案设计1.结构设计（1）黑板擦主体：采用方形铝合金管材，轻便、耐用。

（2）擦板机构：采用毛刷材质，具有较强的清洁能力。

（3）电机及减速器：固定在黑板擦主体上，驱动擦板机构运动。

（4）传感器：固定在黑板擦两侧，检测黑板擦位置。

（5）电源：选用充电锂电池，方便充电和携带。

2.控制系统设计（1）单片机：选用STC89C52，具有丰富的外设接口，便于扩展。

（2）驱动电路：采用L298N驱动芯片，驱动直流电机。

（3）传感器信号处理：采用电压比较器，将传感器信号转换为数字信号，输入单片机。

（4）显示及按键：设置LCD显示屏，显示黑板擦状态；设置按键，用于手动控制黑板擦。

五、功能实现1.自动启动：当黑板擦放置在黑板下方时，红外传感器检测到黑板，自动启动电机。

2.自动停止：当黑板擦擦拭到黑板边缘时，红外传感器检测不到黑板，自动停止电机。

3.自动往返：当黑板擦擦拭到黑板边缘后，自动反转方向，继续擦拭。

4.手动控制：通过按键，可以手动启动、停止黑板擦，调整擦板速度。

吸尘黑板擦的设计设计题目：吸尘黑板擦设计目的：通过使用该黑板擦做到吸附粉尘，美化环境，为师生提供一个健康的生活学习场所设计原理：该黑板擦主要由板擦上壳，手柄，电池槽，开关，导体，接触体，定位销组成，其特征在于：电池装于电池槽内，板擦上壳与接触体配合安装，导体与接触体配合装于接触体上方，开关装于手柄侧面，用导线将电池，开关，导体连接到一起。

在应用时，打开开关，导体在电流的作用下将产生的粉尘吸附在导体及板擦上壳的裙部等处。

设计过程：1，题目的由来在多年的学习生涯中，无数的次的看到在老师同学擦完黑板后，粉尘到处飞扬，不断的攻击着师生的身体而不得不远远地躲开，但是很多时候是不允许擦完黑板后远远地离开的。

因此，迫切的需要一种能解决此问题的教具，解决此问题可以从三方面入手，粉笔、板擦和黑板。

现在被广泛使用的板擦都没有吸尘功能，所有我设计出这样一款板擦，它能良好的解决粉尘飞扬这一现象。

2, 作用原理我设计的吸尘黑板擦主要由板擦上壳，手柄，接触体，导体等组成。

导体由电池供给电流，电流对粉尘有很好的吸附作用，在擦黑板过程中产生的粉尘会被导体直接吸住，避免粉尘飞出，并且我在板擦上壳上设计了裙部，这一结构在老式及许多新式的板擦中都是没有的。

设计这一结构的目的同样出于吸尘，在擦黑板过程中飞出的粉尘会被板擦上壳裙部吸附，与导体共同完成吸附的功能。

3，板擦结构板擦上壳1与接触体6配合安装，用定位销7固定，接触体6安装在板擦上壳下面。

手柄2内部设有电池槽，用于安装电池，电池是为导体提供电流的，导体5配合安装在接触体6上，包含在板擦上壳1内部，接触体6设有通孔，用于粉尘通过。

从电池引出的导线首先接到开关4上，在擦黑板过程中打开开关，使导体带电流，从而具有更强的吸附能力。

与以往板擦截然不同的是此板擦具有裙部，它将接触体包含在内，并留有一定的距离，裙部表面粘附一层有吸附能力的物质，在擦黑板过程中，裙部会有效的将飞出的粉尘吸附住，与导体共同完成吸附粉尘的作用。

基于Arduino的智能黑板擦设计智能黑板擦是一种结合Arduino技术和智能控制的设备，可用于擦拭黑板上的文字和图案。

它可以实现自动控制，减少人工操作，提高效率，是教学和办公场所的理想选择。

本文将介绍基于Arduino的智能黑板擦的设计方案。

设计步骤：1. 材料准备所需材料包括Arduino控制板、直流电机、电池、传感器、橡胶擦头等。

电机用于驱动橡胶擦头的运动，传感器用于检测黑板上的文字和图案，以便进行自动擦拭。

2. 电路设计根据所需控制功能，设计电路连接图，并将其连接到Arduino控制板上。

电机和传感器需要接入控制板的GPIO口，以实现控制和信号采集。

电池则为整个系统提供电源。

3. 程序编写利用Arduino开发环境编写程序，实现对电机和传感器的控制。

程序应能够实时监测黑板上的情况，当检测到需要擦拭时，启动电机驱动橡胶擦头进行擦拭操作。

4. 调试测试将搭建好的智能黑板擦进行调试测试，验证程序的准确性和稳定性。

通过模拟黑板上的文字和图案，检测系统是否能够准确地进行擦拭操作。

5. 完善优化根据测试结果，对系统进行优化和改进。

例如调整传感器灵敏度，优化擦拭路径规划等，以提高系统的性能和稳定性。

6. 应用推广将搭建好的智能黑板擦应用到教学和办公场所，观察其实际效果和用户反馈。

根据实际需求，进一步改进和改良设备，使其更符合用户的需求。

总结基于Arduino的智能黑板擦设计，可以提高黑板清洁效率，减少人工操作，提高工作效率。

通过合理的电路设计和程序编写，结合优质的材料，可以打造出高性能的智能黑板擦设备。

这种智能黑板擦不仅适用于学校的教学环境，也可以应用于一些工作场所，提高工作效率，减轻人力负担。

希望本文对您有所帮助，谢谢您的阅读。

便携式吸尘黑板擦的设计作者：陈光轩李明大来源：《中国新技术新产品》2017年第12期摘要：目的：针对目前市场上所销售黑板擦无吸尘功能的问题，设计一款能便于携带且可吸尘的黑板擦。

方法：采用黑板擦与吸尘电机的结合，在擦拭黑板时启动吸尘电机，使其吸入所擦拭黑板表面附近的空气，同时将擦拭黑板所产生的粉笔灰吸入并储存于粉笔灰集灰槽中。

通过吸尘电机气流径向通过面积和抽风风速计算出吸尘电机的单位时间抽风量以及实验得出黑板擦吸收粉笔灰的效率。

结论：通过便携式吸尘黑板擦的擦拭实验，其吸尘效率可达80%，基本达到预期目标。

与同类产品相比，该产品体积小，便于携带，维护成本低，吸尘效果明显。

关键词：便携；吸尘；黑板擦Abstract： Objective The portable blackboard eraser that can absorb the dust is designed，aiming at solving the problem that the blackboard eraser sold in current market can’t absorb the dust. Methods Combine blackboard with vacuum motor， when the blackboard is wiped， the vacuum motor is activated and start to inhale the air near the surface of the wiping blackboard. At the same time， chalk ash which product by wiping the blackboard is sucked and stored in chalk ash collection tank. Through the area of the flow through and the induced draft speed to calculate the amount of ventilation of the dust collecting motor per time and do the experiment to gain the efficiency which blackboard eraser to absorb the of chalk ash. Conclusion The dust collection efficiency of it can reach 80%， which can reach the expectation target， by the wiping experiment for the portable dust collecting blackboard eraser. Compared with similar products， the product is small， easy to carry， low maintenance costs， the effect of dust collection is obvious.Keywords： portable； dust collection； blackboard eraser中图分类号：TS951 文献标识码：A粉笔和黑板作为教学中必不可少的教具使用已有很长的历史，它们对教育事业的发展起到了不可估量的作用，如今很多学校采用白板、PPT课件教学模式，但其不能完全取代传统的粉笔黑板教学模式，课堂教学还是应当以粉笔黑板为主。

摘要教室黑板凌乱给教师和学生带来了诸多不便，灰尘漫天给学生健康和教室干净的形象带来影响。

个人的身体健康在一定程度上取决于你所呼吸的空气的洁净程度。

粉笔教具是目前教学的必备工具，用它来传授知识，是最原始和最传统的主要教学方法之一，粉笔其应用到现在已有几千年的历史，对人类的教育事业做出了不可磨灭的贡献，随着历史的进步和社会的发展，人类对粉笔教具的认识不断提高，即粉笔给人类教育事业带来进步和做出巨大贡献的同时，也给从事教育事业的教师及学生带来巨大的危害。

根据全国部分城市调研资料显示，随着社会进步和社会节奏的加快，教师职业病率呈逐年上升的趋势，职业病呈现多样化方向发展，其中粉尘引起的尘肺以及各种急慢性呼吸道疾病是中国目前职业病中最主要，危害最严重和最广泛的一种。

学生近视患病率亦逐年上升，到了异常严重的程度。

本文的设计思路电机通过采用自动送料螺杆的原则驱动，同时对设计方案进行了包括其机构组成和某些重要结构在内的具体设计。

该机构介绍派生关系橡皮擦运动形式和结构参数的工作原理。

该分析机构对研究黑板擦的运动规律具有重要意义。

该黑板擦由外壳、减速器、齿轮、轴、轴承、毛毡等组成，黑板擦边缘采用密封装置，外接吸尘管。

本文所设计的黑板擦具有收尘效率高，结构简单，清灰方便，成本低，可靠性高等特点。

关键词：黑板擦、粉尘、电动机ABSTRACTMessy classroom blackboard for teachers and students a lot of inconvenience , dust filled the health impact to students and classrooms clean image. Personal health depends to some extent on the cleanliness of the air you breathe . Chalk is an essential tool currently teaching aids , and use it to impart knowledge , is one of the most original and most traditional main teaching method applied to chalk it now has thousands of years of history, mankind has made education indelible contribution , along with the historical development and social progress , human understanding of the continuous improvement of teaching aids chalk , chalk that brings education to human progress and at the same time make a significant contribution , but also to engage in education of teachers and students bring great harm.According to the National Survey data show that part of the city , along with social progress and social rhythm accelerated rate of occupational teachers showed an increasing trend in the direction of occupational diversified development, including pneumoconiosis and a variety of acute and chronic respiratory diseases caused by dust is China's occupational most important , the most serious and widespread harm one . Students prevalence of myopia has increased year by year , to the unusually severe degree.In this paper, the design ideas of the motor by using the principle of automatic feeding screw driver , while the design of programs , including the composition and structure of their bodies , including some important specific design . The agency describes the relationship between the eraser works derived form of exercise and structural parameters .This analysis has important implications for research institutions eraser law of motion . The eraser from the shell, reducers , gears, shafts , bearings, blankets , etc., using the eraser edge seals , external vacuum tubes . This article is designed eraser has a high collection efficiency , simple structure, easy cleaning , low cost and high reliability.Keywords: Eraser, dust, motor目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第1章绪论 (3)1.1 课题研究的背景 (3)1.2 国内外研究现状 (3)1.3 黑板发展的五个重要时代 (5)1.4 课题研究的目的及意义 (6)1.5 本设计的内容 (7)第2章自动黑板擦方案的确定及工作原理 (8)2.1 设计方案的确定 (8)2.2 工作原理 (8)第3章自动黑板擦的设计及计算 (10)3.1 电动机选择 (10)3.2 减速器的设计 (10)3.2.1 主要部件的选择 (10)3.2.2 分配传动比 (10)3.2.3 参数的设定 (10)3.2.4 齿轮的设计 (10)3.2.5 轴的结构设计 (11)3.3 齿轮的设计 (11)3.3.1 确定类型、材料及参数 (11)3.3.2 按齿面接触强度设计 (12)3.3.3 按齿根弯曲强度设计 (13)3.3.4 几何尺寸计算 (15)3.4 轴的设计 (15)3.4.1 材料的选取 (15)3.4.2 轴的校核 (16)3.4.3 轴承寿命校核 (17)3.4.4 键的设计与校核 (19)第4章结论 (22)致谢 (23)参考文献 (24)第1章绪论1.1 课题研究的背景“一根粉笔，三尺讲台”，这是对教师的由衷赞美。

便携式电动无尘黑板擦的设计提出了一套由电源管理芯片、电机驱动器和单片机等一系列元器件组成的便携式无尘黑板擦的设计方案。

锂电池供电技术为装置的续航能力提供保障，模块化设计思路降低了装置的后期维护难度。

实验结果表明依据该方案设计的装置有效的解决了扬尘问题，且具有小型化、便携式等特点。

标签：无尘黑板擦；锂电池供电技术；便携式1引言无尘黑板擦相比普通黑板擦具有擦拭扬尘少的特点，能有效保护师生健康，从而很受教师和学生欢迎，大有取代传统黑板擦的趋势，具有广泛的推广前景。

近几年来，大量研究者们发明了多种无尘黑板擦，各有优势，但是避免不了的几乎都有很多缺点，最明显的例如：体积较大、仅限一块黑板、电网供电、成本高等。

空气负压原理是个很好的除尘理论，但是利用好该原理却是设计中的难点，为了达到更好的除尘效果，大多会用到高转速大容量的电机，这样导致驱动电路庞大复杂，而且设计的除尘装置体积必然较大。

要想基于该原理设计一款无尘黑板擦，并且解决体积、可移动性等多种因素与除尘效果之间的矛盾，必须认真思考重新设计整体电路。

基于上述问题，本文提出一种采用L9110S马达驱动器驱动空心杯航模直流电机产生空气负压，利用单片机控制技术、锂电池充放电技术、合理的模具设计等方法设计无尘黑板擦的方案。

最后进行了实物测试，得出有效性结论。

2系统设计方案本系统采用STC15W408AS单片机作为主控芯片，外围电路主要由电机驱动电路、控制电路、电量检测及显示电路、电源管理电路、报警电路组成。

系统结构框图如图1所示。

3电路设计及流程控制3.1电机驱动电路设计整个系统中，电机的选用很重要，决定了黑板擦的吸尘效果和电路的主要功率。

空心杯直流电机就可以达到这样的效果。

其采用的是无铁芯转子，由于转子的结构变化而使电动机的运转特性得到了极大改善。

主要特性有：功耗低、重量轻、转速高、受控性能好。

要想实现直流电机的正反转，需要搭建一个H桥驱动电路，但受限于本系统PCB板的面积，选择集成芯片驱动是一个很好的方案，电路图如图2所示。

目录一、明确设计任务................................ - 2 -二、确定系统的总功能............................ - 4 -三、总功能分解.................................. - 5 -四、设计方案.................................... - 6 -五、方案评价................................... - 10 -六、最终方案................................... - 12 -七、功能的优化及改进方向 ....................... - 13 -八、结束语 .................................... - 14 -全自动无尘黑板擦的设计一、明确设计任务1、社会需求“一根粉笔，三尺讲台”，这是对教师的由衷赞美。

殊不知，赞美背后，隐忧多多。

常用的黑板擦就有很多不足：（1）需要人工擦拭，在课程进度比较紧张的时候老师往往没有很多的时间来擦拭黑板；（2）普通黑板擦不仅效率低下，而且往往不能很好的把黑板擦干净；（3）而且普通黑板擦的使用往往会造成大量的粉尘，对老师、前排同学的健康造成不良影响。

教师常年使用粉笔，不自主地“吸”入大量粉尘，容易患上呼吸系统疾病。

而学生与粉笔尘接触时间长，易受教室二次扬尘的危害，他们受到的危害甚至比教师更为严重。

一名学生从小学到读完大学至少需要16年时间，这正是生长发育的黄金时期，却要不断受到粉笔尘灰的危害；一名教师从站到讲台上到退休大多在40年左右，生命的大半时间都要“吃粉笔灰”。

2、市场调查分析（1）市场描述众所周知，黑板是我们日常学习中必不可少的一样教具，无论是从小学还是到大学，都会使用到黑板，而一般我们平时使用的人工黑板擦不但费时、费力，无法将黑板擦拭干净，不能清除死角，还粉尘污染空气的缺点。

创新黑板擦机构设计
方案分析：空气中的粉尘对人类健康的威胁是一个全球性问题，空气中的粉尘进入人的呼吸道会引起各种疾病。

给青少年们创造一个无尘的学习环境尤为迫切。

学校教室粉尘产生的原因，很大程度上是因为用人工黑板擦，因为，设计了一种无尘自动檫黑板机构。

该机构能够实现完全自动擦黑板，并且能防止粉尘扩散，具有良好的应用前景。

结构简图：
可行性分析：首先，图一中各机构可按其长度方向中心线分为两部分，其中右半部分比左半部分多出一个机架10以外，其余部分完全依中
心线对称，安装杆1，11与导轨2,17在同一平面内，他们组成的平面在黑板背面且通过aa’，b‘b’，cc’，dd’与黑板边框连在一起；导杆长度要小于导杆铰接中心到离他较远端黑板边缘距离，以使导杆能在黑板面内自由摆动; 距离最近是应满足三者长度之和应小于长度，以使滑块15与6运动过程中始终不干涉；机架10与齿轮4在垂直与黑板面方向上的距离要大于导杆的宽度，以保证导杆7能顺利的摆动；cc’与dd’比较长或黑板擦及其相连零件整体比较窄，以满足板擦到达最高位置时板擦刚好在黑板外部，以使写字时能够充分利用黑板面。

其次，在图2、3中应满足如下几何关系：板擦毛刷应全部位于板檫与板檫套下边沿之下，以防止板檫套在运动时与黑板发生摩擦；板檫罩的宽度应等于约3倍的板檫套宽度且板檫罩下边沿应在板檫套下边沿之下，从而使粉尘比较充分的进入板檫罩；板檫罩下板约向上倾斜10度左右以收集更多的粉尘延长擦黑板罩的周期。

优缺点分析：自动式擦黑板能较好地利用其机构的对称性实现其运动的合理性与受力的均匀性，板擦罩的引入减少了粉尘的扩散，有效的避免了师生的身体收到粉尘的侵害，黑板檫与黑板之间压力可自动调节，易于拆卸安装，与维修。

不美观，占面积大。