高压静电黑板除尘器.doc

北京电子科技学院学生自主科研立项项目验收报告书编 号（07DZKN104）项目名称：高压静电黑板除尘器完 成 人：肖建、张臻、杜文杰、陈璨子验收日期： 年 月 日北京电子科技学院一、 项目研究工作报告及经费使用说明在一般学校内，教师一般采用石膏粉笔作为教学工具。由此不可避免的就是擦黑板时粉尘的飞扬，不仅污染空气并且伤害人体健康。因此我们想到使用一种装置代替人工对黑板进行清洁，同时防止粉尘飞扬，并定为此次研究课题。该课题的终点在于如何达到“无尘”的效果。先期我们考虑采用水进行清洁，但普通黑板在有水的情况下无法进行书写，故等待时间较长而无法满足教学要求。在翻阅材料时看到了工业中广泛采用的“静电除尘设备”，并思考将此除尘原理运用到课题中，并进行了调研，得出该方案为可行方案。高压静电黑板除尘器的设计就是针对这些情况而精心设计的除尘装置。本装置只需按动安装在主控台的按钮，清洁器装置就会在电机的驱动下自动清洁黑板上的粉尘，并通过吸风机将粉尘吸入静电除尘装置空腔中分离收集，从而达到清洁黑板的效果，并避免粉尘横飞的目的，擦拭黑板、除尘、收尘，表面清除、粉尘收集同步完成。使用方便、清洁卫生、对教学环境无干扰等。1. 整体结构图1) 正面整个装置结构正面示意图如图1，两个直流电机固定在黑板上端两侧，为装置提供动力；电机轴上用传送线牵引导轨运动；两个光电传感器作为边沿识别器，被固定在黑板上下端中央。图1 正面2) 反面整个装置结构反面示意图如图2：控制电路位于黑板左半部分；静电除尘装置位于黑板右半部分；吸风机紧贴除尘装置；并装有升压变压器和漏电断路器。图2 反面2. 工作原理通过机械传动装置带动毛刷在黑板上下移动，当到达黑板边缘时，边缘识别系统进行识别并使传动装置反向传动，使得毛刷在黑板上反复移动，达到清洁黑板的目的。而粉尘通过吸风机进入高压静电分离装置，在静电圆筒中用高压放电将其分离沉淀。最后只需适时清洁粉尘收集盒。1) 机械传动系统机械传动系统采用L298芯片驱动两个6V直流电机（电路图如下图3），使电机带动毛刷在导轨上传动。芯片驱动电机的原理表如表1：表1 芯片驱动电机功能表输入功能Ven=HC=H;D=L前进C=L;D=H后退C=D停止Ven=LC=X;D=X芯片不工作注释：L=低电平H=高电平X=任意当使能信号Ven=H（高电平）时，芯片处于工作状态；当驱动电机引脚C=H（高电平），D=L（低电平）时，电机被驱使正向转动，带动毛刷向上传动；当引脚C=L(低电平),D=H（高电平）时，电机被驱使反向转动，带动毛刷向下传动；当引脚C=D=H或者L时，电机立即停止转动；当使能信号Ven=L（低电平）时，芯片不工作。图3 电机驱动电路2) 边沿识别系统图4 边沿识别系统电路图边沿识别系统采用光电传感器，当毛刷横杆达到黑板上沿时，光电传感器A给D触发器一个脉冲信号，从而改变1Q和1Q的电平信号，即1Q和1Q反向，而1Q和1Q分别连接着芯片L298的电机驱动引脚，从而改变电机的转动方向；当毛刷横杆达到黑板下沿时，光电传感器B给D触发器一个脉冲信号，使 1Q和1Q反向，从而使电机反转。（图中指示灯代表两个电机驱动引脚）3) 静电除尘系统高压供电系统是使交流电压升到一定高压，并将其送入机械本体的阴极系统。阴极系统的电晕线设有许多金属尖端，高压使尖端放电，在除尘器本体内产生空气电离。空气中的正负离子随着烟气附着于烟尘颗粒上。当大量带正负离子的烟尘颗粒流过本体电场之际，发生异电相吸的过程，带负电离子的烟尘颗粒奔向带正电的收尘板；而带正离子的颗粒则奔向带负电的阴极系统。在电除尘器内不断进行异电相吸就使阳极系统吸附着大量负离子烟尘，同样在阴极系统也吸附着大量的正离子烟尘。图5 静电除尘原理本装置原理如图6：吸风机将粉尘和空气的混合气体送入静电除尘筒中，在高压静电的作用下，粉尘被吸附到筒内壁上，并在重力作用下沉积下来。由此粉尘就与空气分离开，清洁的空气就可以从出风口排出。图6 静电除尘装置原理图3. 经费使用情况：电子元器件：700元；交通费：100元 ；资料费：100元；其他：100元二、 项目成果简要介绍高压静电黑板除尘器分为机械传动系统、边沿识别系统、静电除尘系统三大模块：机械传动系统通过L298芯片控制电机牵引导轨在黑板上运动；边沿识别系统通过光电传感器和74LS175芯片作为边沿识别，当导轨运动到黑板边沿，改变电机的转动方向；静电除尘系统通过升压变压器在静电筒中产生静电场，使粉尘与空气分离。三、 项目成果价值及应用前景对全国大部分学校而言，石膏粉笔被用作课堂上教学的基本工具。但在采用一般的板擦清洁黑板时，会使粉尘在空气中飞扬。这种方法不仅效率低，而且粉尘被吸入后对人体肺部有很大危害。高压静电黑板除尘器是将工业中的高压静电除尘原理巧妙地运用到清洁黑板中。它不仅效率高用机械代替人工，并避免粉尘飞扬，有效避免人体吸入粉尘所带来的危害，同时还可以收集石膏粉尘，清洁卫生，利于环保。四、主 要 研 究 人 员 名 单序号姓 名所在班级所学专业对成果的创造性贡献1肖建0512电子信息工程系统方案总体设计，电路的设计及搭建、系统调试、元器件采购、结题总结报告的书写2张臻0511电子信息工程电路的设计及搭建、系统调试、元器件采购3杜文杰0512电子信息工程外观框架的设计及搭建4陈璨子0512电子信息工程结题总结报告的书写五、指导教师意见 指导教师签字： 年 月 日六、负责学生所在系部意见系部主任签字：年 月 日