自清潔正反卷黑板的研制

黎少輝

摘 要 針對傳統黑板及其現實改進產品中存在的不足，提出一種可選擇性自清潔正反卷黑板的設計方案。實踐證明，該方案能有效改善教師工作環境，減輕教師工作量，提高教學效率，且結構簡單、易操作、成本低。

關鍵詞 自清潔；正反卷；黑板；工作環境

中圖分類號：G484 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2015）10-0033-03

Development of New Blackboard of Self-Cleaning and Positive and Negative Roll//LI Shaohui

Abstract The paper provides a design scheme of blackboard aiming at the shortcoming of the traditional blackboard and practical improvement in the product. The practice proved that the scheme can effectively improve teachers work environment and reduce teacher workload and improve the teaching efficiency， at the same time， the scheme has the advantages of simple structure and easy operation and low cost.

Key words self-cleaning； positive and negative roll； teaching； work environment

1 前言

采用黑板板書教學十分方便靈活，仍是有效教學方式；采用多媒體教學有效提高教學內容信息量，提高教學效率。但當利用黑板板書和多媒體同時進行教學時，多媒體屏幕往往遮蓋部分黑板，造成板書內容極為有限，很大程度上限制了黑板的功能。同時，擦除板書內容時，粉筆末四處飛散，影響環境衛生及教師的身體健康。

基于此，搜索文獻顯示多種解決方案被提出：周正元設計的一種現代黑板系統，集成了多項功能，提高了實用性[1]，但存在采用的水筆書寫不容易擦除，缺乏修改的靈活性，齒輪系統傳動增加結構復雜度，卷動帶更換結構不完善等不足；基于STC89C52單片機的正三棱柱翻轉黑板控制系統是一種創新性設計[2]，但采用正三棱柱柱面作為黑板，存在棱柱面之間的縫隙，板書不便，同時黑板厚度尺寸大，結構復雜、成本高；負離子推拉式復合黑板[3]的基本原理與現實中激光打印機感光鼓工作原理相似，但打印機感光鼓是在封閉的環境下工作，現實中的黑板環境是開放的，粉塵、手觸碰等都會影響該黑板的使用，且結構復雜，成本高。

綜上所述，開發一種黑板，安裝在原有黑板的位置，該位置符合大部分學生的視線要求，同時解決傳統黑板及其現實改進產品中存在的不足，就顯得尤為重要。

2 自清潔正反卷黑板結構設計

所設計的自清潔正反卷黑板結構如圖1、圖2所示。該黑板主要包括四大模塊：黑板模塊1、支撐模塊2、黑板清潔模塊3、電源控制與驅動模塊4。

黑板模塊1包含環形柔性帶1.1，柔性帶設置有防脫棱條1.2，以及柔性帶支撐板1.3。防脫棱條和柔性帶一體的，是向內突出于柔性帶黑板上端的棱條，裝配時緊扣支撐板1.3的上邊緣以及主動卷軸2.2上端面棱邊，防止柔性帶因重力作用下沉。

支撐模塊2包含上下分體式軸承2.1、主動卷軸2.2、柔性帶張緊機構2.3、從動卷軸2.4。采用柔性帶張緊機構及上下分體式軸承的目的是便于后期調整或更換柔性帶，為后期維護提供方便。

黑板清潔模塊3包含圓柱毛刷3.1、半圓柱護板3.2、粉筆末收集盒3.3、彈簧鉸鏈3.4。半圓柱護板內壁設有毛刷的刮板，將毛刷上的粉筆末刮下，粉筆末順著刮板在重力作用下收集到收集盒中，避免飛散。

電源控制與驅動模塊4包含微型渦輪蝸桿減速直流電機4.1、微型齒輪減速電機4.2、撥動開關4.3、按鈕開關4.4。渦輪蝸桿減速電機和齒輪減速電機是減速器與電機一體化的微型直流電機。

3 控制電路設計

自清潔正反卷黑板控制電路如圖3所示。M1為驅動柔性帶直流電機（圖1中的4.1），M2為驅動清潔毛刷直流電機（圖1中的4.2）。SB1為撥動開關，中間為斷開；向左撥動，開關KA1接通；向右撥動，開關KA2接通，從而實現柔性帶直流電機M1正反轉功能。SB2為按鈕開關，在外力常壓下去情況下KA3接通，驅動清潔毛刷電機M2工作；松開按鈕，KA3斷開。

4 自清潔正反卷黑板的工作原理

該黑板工作原理如下：使用前接通開關電源，向左撥動開關SB1（圖1中的4.3），電機4.1帶動柔性黑板帶順時針旋轉；放下清潔模塊3，在彈簧鉸鏈3.4的作用下毛刷3.1緊壓在柔性帶上；并同時壓下按鈕開關SB2（圖1中的4.4），電機4.2帶動毛刷順時針旋轉，清除柔性帶上的板書；半圓柱護板3.2內壁設有毛刷的刮板，將毛刷上的粉筆末刮下，粉筆末順著刮板在重力作用下收集到收集盒中，避免飛散；清潔完畢后，抬起清潔模塊，按鈕開關SB2斷開，毛刷停轉，再撥動開關SB1回到中位，柔性帶停轉卷動，干凈的黑板就可以使用了。當柔性帶前面部分寫滿后，向左或向右撥動開關SB1，把板書內容反卷到后面，儲存起來，以備課尾復習。

使用清潔功能時要注意毛刷的旋轉方向與柔性帶的卷動方向相反，即主動軸2.2與毛刷3.1的旋轉方向一致。當黑板長時間不用時，松開柔性帶的張緊裝置2.3，減小柔性帶的張緊力，以延長柔性帶的使用壽命。當需要更換柔性帶時，松開柔性帶的張緊裝置，拆開分體式軸承座2.1和2.4，拉掉舊的柔性帶，再裝上新的柔性帶，擰緊分體式軸承座和張緊裝置即可。

5 自清潔正反卷黑板樣品制作

為控制制作成本，保證樣品成本與未來產品的成本接近，同時便于后期維護保養，制作原材料及部件盡可能是市場上現成的產品，如表1所示。統計結果表明：購買原材料花費868元，后期的加工費200元。因此，基于樣品制作費用，自清潔正反卷黑板產品成本約1068元，相當于市場上普通黑板的價格。樣品實物如圖4所示。

6 總結

針對傳統黑板及其現實改進產品中存在的不足，研制一款自清潔正反卷黑板。該黑板板書方便，能夠存儲板書內容、自動擦除板書內容、自動收集粉筆末，環保衛生、操作簡單、成本低。實踐證明，該產品能有效改善教師工作環境，減輕教師工作量，提高教學效率。

參考文獻

[1]周正元.現代黑板系統的設計[J].常州信息職業技術學院學報，2013（8）：30-32.

[2]徐漫琳，李立成，鄭濤，等.基于STC89C52 單片機的正三棱柱翻轉黑板控制系統[J].機電工程，2014（11）：1441-1446.

[3]呼春輝.負離子推拉式復合黑板在現代教學中的應用[J].教育教學論壇，2013（12）：148-149.

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