一种高频振动黑板擦及其控制方法与流程

本发明涉及电子黑板擦技术领域，特别涉及一种高频振动黑板擦及其控制方法。

背景技术：

在多媒体教学普遍普及的今天，传统黑板因其书写方便、低成本等优点仍然保留其一席之地，但在自动化高度发达的今天，至今没有一款方便实用的自动黑板擦商用，传统黑板擦通常存在以下技术问题：

1．擦拭费时费力，灰尘飞扬；

2．容易沾灰，一般擦几遍之后要敲击一阵，震落所粘附的大部分粉笔灰才能正常使用；

3．随着使用时间的增长，粘在黑板擦毡毛上的灰越来越多，擦得越来越不干净。

目前也查阅到多款自动黑板擦，但其机械传动结构复杂、擦拭效率不高、体积较大、成本较高，特别是带吸尘功能模块的黑板擦，体积更大，且移动不方便，限制了其实用性，还有一些带存储灰尘设计的自动黑板擦，其需要经常清洁管道及倒出储盒内的粉笔灰，并不实用。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种使用方便、自动高效的高频振动黑板擦及其控制方法，以克服上述已有技术存在的不足。

本发明采取的技术方案是：一种高频振动黑板擦，包括壳体和设于壳体下部的毛刷，还包括设于壳体内的供电模块，控制模块，驱动模块，微电机组和传动机构，所述供电模块分别与控制模块，驱动模块和微电机组连接，控制模块还与驱动模块连接，驱动模块还与微电机组连接；

所述微电机组包括转向相反的微电机ⅰ和微电机ⅱ，毛刷包括刷块ⅰ和刷块ⅱ，所述微电机ⅰ通过传动机构连接刷块ⅰ，使刷块ⅰ左右运动，微电机ⅱ通过传动机构连接刷块ⅱ，使刷块ⅱ左右运动，所述刷块ⅰ和刷块ⅱ的运动方向始终相反。

其进一步的技术方案是：所述微电机ⅰ和微电机ⅱ内均设霍尔传感器，所述霍尔传感器与控制模块电性连接。

更进一步：所述传动机构包括偏心轴ⅰ和偏心轴ⅱ，所述刷块ⅰ和刷块ⅱ上部均设置卡槽，所述偏心轴ⅰ上端连接微电机ⅰ之输出轴，下端插入刷块ⅰ之卡槽内，偏心轴ⅱ上端连接微电机ⅱ之输出轴，下端插入刷块ⅱ之卡槽内。

更进一步：所述控制模块采用单片机。

更进一步：所述驱动模块采用电机驱动芯片l298n，驱动微电机ⅰ和微电机ⅱ同时反向转动。

进一步：所述毛刷为中空双排直列设置，其刷毛为纳米材料刷毛。

进一步：所述供电模块包括变压器，导线和可充电电池，内设稳压模块，与可充电电池连接，并给控制模块，驱动模块和微电机组供电。

进一步：所述黑板擦还包括设于壳体上的压力传感器，所述压力传感器作为开关连接控制模块。

进一步：所述黑板擦还包括设于壳体上部的手柄。

相关的另一技术方案是：一种高频振动黑板擦的控制方法，它是利用上述技术方案所述的控制模块、驱动模块、微电机组和传动机构来控制黑板擦内刷块ⅰ、刷块ⅱ作反向运动的方法；

其具体步骤为：

步骤1：微电机ⅰ和微电机ⅱ的输出轴通过偏心轴将微电机的转动转换成刷块ⅰ、刷块ⅱ的径向运动，再通过控制两微电机作反向运动，从而带动两刷块作反向运动；

步骤2：单片机定时采集每个微电机里的霍尔传感器测量值，从而得到两个微电机转轴的相对位置（即转动角度差），其反映两微电机是否带动两刷块作严格的反向运动；

步骤3：若任意刷块因摩擦不均导致两微电机转轴的相对位置发生错位，使两刷块作非严格反向运动，则单片机通过pwm波调整其中一个微电机转速，使两微电机转轴的相对位置恢复；

步骤4：单片机根据两微电机转轴的相对位置发生错位的角度差大小，来调整pwm波的占空比，实现快速调整恢复。

由于采用上述技术方案，本发明之一种高频振动黑板擦及其控制方法具有如下有益效果：

1．由于本发明采用微电机转动直接带动毛刷的左右振动，使用者只需将毛刷接触黑板，即可进行自动擦拭，微电机转动转速高，方便快速高效，实用性高；

2．由于本发明设置了控制模块，并采用双微电机控制双刷块、对称布局的结构形式，在增大功率的同时，控制方法使两刷块始终作严格反向运动，实现力平衡，使用者无剧烈振动感，方便舒适；

3．由于本发明之毛刷为中空双排直列设置，其中空通道的设计，使擦落的粉笔灰自然掉落，方便排出擦拭掉落的粉笔灰，无剧烈扬灰现象，也无须复杂扬灰收集装置，既减小了体积、重量，又能防止使用者吸入大量粉尘而影响身体，且其刷毛为纳米材料刷毛，对传统黑板擦拭效果好、耐磨；

4．由于本发明设置了偏心轴，用于将微电机的转动转换成刷块的径向运动，结构简单，体积、重力较小，不仅方便移动，还能有效减少传动的能量损耗，克服了现有技术体积大、重量大的缺点；

5．由于本发明之供电模块既包括变压器、导线，又包括可充电电池，即既可充电使用，又能直接连接市电降压驱动，使用灵活、方便，克服了固定电池续航时间不长的缺点；

6．本发明尺寸结合重量精心设计，使一次擦拭面积最大和重量最轻达到最佳结合。

下面结合附图和实施例对本发明之一种高频振动黑板擦及其控制方法的技术特征作进一步说明。

附图说明

图1为本发明之一种高频振动黑板擦整体结构示意图（主视图）；

图2为本发明之一种高频振动黑板擦整体结构示意图（左视图）；

图3为本发明之一种高频振动黑板擦整体结构示意图（俯视图）；

图4为本发明之供电模块，控制模块和驱动模块接线图。

图中：

1—壳体，2—毛刷，21—刷块ⅰ，22—刷块ⅱ，3—供电模块，4—控制模块，5—驱动模块，6—微电机ⅰ，7—微电机ⅱ，8—偏心轴ⅰ，9—偏心轴ⅱ，10—手柄，11—变压器，12—导线，13—压力传感器。

具体实施方式

实施例一

一种高频振动黑板擦，如图1、图2所示，包括壳体1和设于壳体下部的毛刷2，还包括设于壳体内的供电模块3，控制模块4，驱动模块5，微电机组和传动机构，所述供电模块3分别与控制模块4，驱动模块5和微电机组连接，控制模块4还与驱动模块5连接，驱动模块5还与微电机组连接（参见图4）；

如图3所示，所述微电机组包括转向相反的微电机ⅰ6和微电机ⅱ7，毛刷2包括刷块ⅰ21和刷块ⅱ22，所述微电机ⅰ6通过传动机构连接刷块ⅰ21，使刷块ⅰ21左右运动，微电机ⅱ7通过传动机构连接刷块ⅱ22，使刷块ⅱ22左右运动，所述刷块ⅰ21和刷块ⅱ22的运动方向始终相反。

所述微电机ⅰ6和微电机ⅱ7内均设霍尔传感器，用于反馈微电机转动的位置信息至控制模块4，以调整微电机的转速，使两个微电机始终保证对向运动，所述霍尔传感器与控制模块4电性连接。

所述传动机构包括偏心轴ⅰ8和偏心轴ⅱ9，所述刷块ⅰ21和刷块ⅱ22上部均设置卡槽，所述偏心轴ⅰ8上端连接微电机ⅰ6之输出轴，下端插入刷块ⅰ21之卡槽内，偏心轴ⅱ9上端连接微电机ⅱ7之输出轴，下端插入刷块ⅱ22之卡槽内。

所述控制模块4采用单片机，根据震动传感器信号反馈进行调速。

所述驱动模块5采用电机驱动芯片l298n，驱动微电机ⅰ6和微电机ⅱ7同时反向转动。

所述毛刷2为中空双排直列设置，其刷毛为纳米材料刷毛。

所述供电模块3包括变压器11，导线12和可充电电池，内设稳压模块，与可充电电池连接，并给控制模块，驱动模块和微电机组供电。

所述黑板擦还包括设于壳体上的压力传感器13，所述压力传感器13作为开关连接控制模块4。

所述黑板擦还包括设于壳体上部的手柄10。

在实际应用中，通过上述结构、模块之间的配合，可达到自动擦拭黑板，从而降低教师的劳动强度，同时提高工作效率。

工作原理及使用流程：本发明使用时，通过变压器连接市电，降压给供电模块里的充电电池充电或者直接驱动微电机，微电机高速转动通过传动机构使毛刷高速差动振动，从而实现微震、快速擦拭黑板，粉笔灰自然簌簌垂落，无传统黑板擦手动擦拭时大幅扬灰现象。

实施例二

一种高频振动黑板擦的控制方法，它是利用实施例一所述的控制模块、驱动模块、微电机组和传动机构来控制黑板擦内刷块ⅰ、刷块ⅱ作反向运动的方法；

其具体步骤为：

步骤1：微电机ⅰ和微电机ⅱ的输出轴通过偏心轴将微电机的转动转换成刷块ⅰ、刷块ⅱ的径向运动，再通过控制两微电机作反向运动，从而带动两刷块作反向运动；

步骤2：单片机定时采集每个微电机里的霍尔传感器测量值，从而得到两个微电机转轴的相对位置（即转动角度差），其反映两微电机是否带动两刷块作严格的反向运动；

步骤3：若任意刷块因摩擦不均导致两微电机转轴的相对位置发生错位，使两刷块作非严格反向运动，则单片机通过其定时器产生的pwm波调整其中一个微电机转速，使两微电机转轴的相对位置恢复；

步骤4：单片机根据两微电机转轴的相对位置发生错位的角度差大小，来调整pwm波的占空比，实现快速调整恢复。

以上实施例仅为本发明的较佳实施例，本发明的结构和方法并不限于上述实施例列举的形式，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。