[01763746]一种智能电动黑板擦、控制系统及其控制方法

1、课题来源与背景 黑板擦作为一种重要的教学工具,其对粉笔字迹的擦拭和对粉尘的处理效果直接影响到教学质量和教学环境。由于教学场地相对封闭、人员相对集中,粉尘对人员的健康安全危害较大。传统黑板擦大多仅依靠人力采用机械摩擦的方式擦拭粉尘,使其与黑板分离,由于可控性较差,不仅擦尘效果欠佳、效率低下,也不利于对粉尘的吸收处理,发展有一定可控性的电动黑板擦逐渐成为一热点。而当下部分改进型的电动黑板擦,大多需要定期人工更换内部蓄电池或者通过外部充电器补充电能,不够便利。随着机电技术及自动化技术的不断发展,通过对相关电力电子器件的控制由电动机、蓄电池、发电机等装置实现机电能量的自动转化和存储,为黑板擦智能除尘、储尘提供了可行性。 2、技术原理 本成果将黑板擦在黑板上的水平摩擦移动转化为永磁发电机转子的旋转运动,在电磁感应的作用下产生电能,一方面对蓄电池进行充电,用于储能,另一方面向永磁直流电动机供电,带动吸尘风机高速旋转,在定向气流的作用下将含粉尘的空气吸至储尘盒,经过滤后在出风口排出清洁的无尘空气,这样不仅提高了对黑板上粉尘的擦拭效率,而且可将粉尘回收,同时便于机电能量控制和管理。此外,还可在外壳上通过显目的指示灯指示当前状态,便于观测,以便使用者及时采取措施,从而达到了智能除尘目的,净化教学环境,实现教育安全。此外其无需更换电池或外部充电,依靠内部控制在擦拭黑板的过程中自动实现机电能量的转换和电能的补充,提高了其操作的便利性和智能性。 3、技术创造性和先进性 （1）高效擦尘 摒弃传统机械摩擦的擦尘方法,由永磁式电动机带动吸尘风机高速旋转,从而在相对封闭的空间内产生空间负压,有效吸取粉尘,使粉尘脱离黑板,达到减轻人工劳动强度、增强擦尘效果的目的。 （2）自动储尘 通过受控的高速旋转风机产生定向空气流,可将脱离黑板的粉尘定向吸入储尘盒,以防止粉尘飞散,在此过程中无需人工参与,实现自动储尘。 （3）免充电 结合使用者的操作,通过自身内部处理将不易受控的机械动能转化为可控的电能,方便能量的存储和使用,同时采用节能型的永磁式电机,且集成有延时自动断电功能,能耗较低,故无需外部对其进行能量的补充,提高了使用便利性。 （4）状态可观测,便于及时处理 通过对相关参数的检测和可视化指示,使用者可及时了解黑板擦的状态,以便及时采用措施进行处理,如当内部蓄电池缺电指示时,可通过快速擦拭黑板的方式进行充电,内部储尘盒已满时,及时提示使用者倾倒粉尘。 4、有益效应 （1）本成果利用高速风机提高了黑板除尘效果,有利于提升教学质量,同时配置自动储尘功能,净化教学环境,; （2）本成果通过机电控制技术,实现了能量的智能控制和存储,无需额外充电,提高了使用的便利性。 5、技术的成熟程度,适用范围和安全性 本成果采用稳定可靠的电力电子技术,通过成熟的电力变流技术实现了能量的可靠控制和存储,其自身技术成熟、性能稳定,运行可靠,虽然涉及较高电压,但通过内部电力电子监控,可保证其使用的安全性适,因此适用于各类培训机构、学校、社会组织等需要进行黑板除尘的场合,应用前景及市场广阔。 6、应用情况及存在的问题 自2019年6月开发完成,经过实际测试证明该成果安全可靠,除尘效果好于其他传统黑板擦,能满足高效、清洁黑板除尘的性能要求,可广泛应用于各类教学及培训场合,但在测试中,也发现了部分问题,主要是各控制开关动作频繁,其使用寿命有一定的影响,后期将针对这一现象,进行产品运行时序修正,进一步提高其使用寿命。