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1、一种可吸粉尘式环保黑板擦的设计1 概述 我国是世界上最大的发展中国家，受教育人口众多1，2，粉笔会在未来很长一段时间都会继续使用，而粉尘乱飞这个问题始终没有解决。在教室等一般公共教育场所，随处可见在黑板擦拭过程中粉尘飞扬进而影响上课效率。甚至长此以往会对教育工作者或者学生的身心健康造成伤害。 2 黑板擦设计 2.1 传统的黑板擦设计 传统黑板擦造型简洁，采用长方体的样式，便于持握。但是它同时具有的弊端包括：无法减轻粉笔粉尘的污染；无法将黑板擦拭干净；不能清除死角3。前人在此基础上进行了研究改进，绝大多数采用机械、电动的方法自动或半自动的擦去粉笔字，有采用静电除尘，利用静电吸附粉尘；有采用大功率
2、吸尘器吸尘，把大功率的吸尘器管道和黑板擦相连，黑板擦擦掉的粉尘直接被大功率管道吸走；有借助汽车的雨刷装置刷擦黑板，但没有解决粉尘随处飘的问题。 2.2 改进的环保型黑板擦的设计 本次改进型的环保黑板擦并没有对其外形做太多的修改或设计，文章采用Auto CAD等制图软件，对这种环保型黑板擦进行了创新性的改进和设计，即在传统黑板擦的基础上增添了一种吸尘装置，这种吸尘装置是由两扇风扇叶片组成，当我们打开开关时，风扇扇叶开始工作，通过强力的吸附和环保型黑板擦侧面的开孔，可以将擦拭过程中产生的粉笔粉尘吸收进黑板擦，从而对传统型黑板擦做了有效的改进，达到了环保低碳的效果。 新型的环保黑板擦的结构如图1所示
3、。从图中我们可以看到，黑板擦由四部分组成：黑板擦外框、粉尘盖、吸尘叶片、擦拭面。其中粉尘滤网可以方便的抽取拿出，是粉尘的储存场所。其容积适当，可以供板擦至少10次左右的吸尘量；中间层的风扇采用均布对称的方式，可以有效地增大吸尘面积，有利于全方位的保护教师和学生免受粉尘困扰。这四部分的连接方式将采用胶粘或一体成型的设计，更方便的保证黑板擦工作的稳定性，提高其工作效率。 3 环保黑板擦的电路设计 图2a）为充电式小型吸尘器的电路图。它具有充电器，充电时，变压器将工频交流电转换为低压交流电，低压交流电经限流电阻R1和整流二极管VD1整流成直流电，对电池充电。使用时，接通开关，吸尘器即工作。在图2b）
4、中还具有用作充电指示的发光二极管VD2和电动机转速（即吸力）选择开关SA。在充电期间，充电电流有部分流过VD2，VD2点亮；充电快要结束时，充电回路中电流很小，VD2微亮；充电结束后，充电回路中无电流，VD2熄灭。当开关SA与2端接通时，电动机以全电压（4.8V）工作，转速高；当开关SA与1端接通时，4.8V电压经R2降压后加到电动机上，电动机转速降低4，5。 4 实验模块测试与分析 4.1 电源模块的测试 （1）利用万用电表测试不同电压和不同电流下电池充电效率， 记录下峰值7。 （2）测试不同瓦数的电风扇的转动效率8，确定电源模块和电风扇连接之后最佳的组合方式。 4.2 擦拭面材料的耐用性能
5、测试 （1）查找资料，寻找摩擦系数大、耐磨性好、比重轻、成本低的材料作为擦拭面的材料，并确定黑板擦材料，要求其为不能易碎易坏的材料。 （2）模拟真实的黑板擦拭过程，通过多人反复连续测试，观察各种不同擦拭材料的耐用度。用弹簧测力计等测力设备测试出所选材料的耐用极限，给出该种擦拭材料的耐用范围，并给出指导使用环境。 4.3 各模块规格尺寸组合测试 （1）根据预期的产品外形尺寸，先确定出黑板擦的几何尺寸范围及电池容量、电风扇叶片直径、电动机的功率等的规格范围。 （2）将不同规格的黑板擦和电风扇组合，依次接入电源模块，根据电源输出结果，选取最佳组合。 4.4 整体功能测试 将各部分零部件组装起来，对环
6、保黑板擦进行模拟使用，观察其功能是否正常运行。在模拟使用过程中，重点关注电机的工作情况，检测其是否可以适应来回抖动的环境。通过所得模拟数据计算并判断是否会对用户使用黑板擦带来不便。依据发现的问题，寻找解决途径，对各部件进行改善，最终确定最后的产品方案。 5 结束语 文章介绍了将一种创新型环保的吸尘装置安装进黑板擦中的设计，改善了传统黑板擦在使用过程中粉尘飞扬、擦拭不干净、擦拭过程有死角等问题。和同类型黑板擦相比，该可吸收粉尘式环保黑板擦比以往的电动黑板擦能耗更低，体积更小，并且重量更轻，擦拭面的材质也采用特殊的材料，比普通的黑板擦擦拭干净程度更高，并且没有死角。设计独立的小功率直流供电模块，具有体积小、造价低、无污染等特点。本项目研究改善均是以市场上可以购买到的低价元器件为改善元件，实现了现有元器件、材料的高效组合。