一种便携式通用纸张计数装置的制作方法

本实用新型属于计数设备领域，具体说是一种便携式通用纸张计数装置。

背景技术：

在学校考试、打印复印、会场文件分发、文秘办公等场合，常常需要快速统计纸质文件页数或份数。传统的手工清点既耗时又不能保障准确性；现有纸张计数设备主要靠电动机械运转、图像处理的方式来实现，虽然机械结构多种多样，技术形式各异，但是普遍存在如下缺点：

1、机械类纸张计数设备靠电机驱动，且采取逐张点数的方式实现计数，其噪声大、耗能高，随着纸张数量增加，计数时间增加，实时性较差；

2、机械数纸机对纸张种类、规格、放置等有严格要求，通用性较差，且存在一定操作难度；

3、同时机械数纸机体积大、噪声大、耗能高，主要应用于造纸厂和印刷厂等工业生产活动中，不便在人们的日常学习和办公活动中使用；

4、基于图像处理的纸张计数设备对纸张的种类、颜色、规格、放置以及对环境光线等都有特殊要求，普适性和环境适应性较差。

技术实现要素：

为了解决现有技术存在的上述问题，本申请提出了一种便携式通用纸张计数装置，其体积小、携带方便、使用简单、实用性强、具有较好的普适性和环境适应性。

为实现上述目的，本申请的技术方案为：一种便携式通用纸张计数装置，包括按压柄和握柄，所述按压柄一端设有一体结构的上夹具板，所述握柄一端设有一体结构的下夹具板，在上夹具板下面、下夹具板上面分别固定有测量极板；所述按压柄底部两侧设有上固定吊耳，所述握柄顶部两侧设有下固定吊耳，所述上固定吊耳位于下固定吊耳之间，在上固定吊耳之间设有拨簧齿轮，所述拨簧齿轮一侧咬合有弹力弹簧，所述弹力弹簧顶部位于按压柄的容置槽中，所述弹力弹簧底部位于握柄的容置槽中，钢轴棒穿过下固定吊耳、上固定吊耳、拨簧齿轮将按压柄连接在握柄上。

进一步的，所述按压柄的容置槽外周一侧设有月牙挡片，所述月牙挡片内侧表面是容置槽侧面的延伸，且内侧曲率半径与容置槽半径相同。

进一步的，所述钢轴棒一端端部设有夹持旋钮，在钢轴棒另一端上开有一定长度的装配通槽，带有装配通槽的钢轴棒端插入拨簧齿轮的通孔中，该通孔带有的平凸面与装配通槽形状相匹配，实现扭矩传递。

进一步的，在装配通槽的一端设有卡槽，所述卡槽上卡接有限位片，所述限位片位于该端下固定吊耳外侧。

进一步的，所述测量极板与电容测量芯片相连，所述电容测量芯片与单片机相连，所述单片机、电容测量芯片位于盒体内，该盒体安装在握柄底部。

更进一步的，所述上夹具板上面设有oled显示屏，所述oled显示屏与单片机相连。

更进一步的，与上夹具板相连的按压柄一端上面设有键盘，所述键盘与单片机相连。

更进一步的，在盒体中还设有与单片机相连的蜂鸣器。

作为更进一步的，在盒体侧面还设有与单片机相连的电源开关。

作为更进一步的，所述上固定吊耳之间的顶部设有弧形槽，所述下固定吊耳之间的底部也设有弧形槽，所述弧形槽与拨簧齿轮外表面设有间隙，不妨碍拨簧齿轮转动。

本实用新型由于采用以上技术方案，能够取得如下的技术效果：便携式通用纸张计数装置能快速准确的检测并显示出纸张数，其结构紧凑，容易实现；且体积小、携带方便、使用简单、实用性强、具有较好的普适性和环境适应性。

附图说明

图1为一种便携式通用纸张计数装置结构示意图；

图2为一种便携式通用纸张计数装置爆炸图；

图3为一种便携式通用纸张计数装置原理框图；

图4为一种便携式通用纸张计数装置中按压柄的容置槽局部放大图；

图5为一种便携式通用纸张计数装置中握柄的容置槽局部放大图；

图6为一种便携式通用纸张计数装置中装配通槽的一端局部放大图；

图7为一种便携式通用纸张计数装置中限位片结构示意图；

图8为一种便携式通用纸张计数装置中限位片安装部位局部放大图；图9为一种便携式通用纸张计数装置中电容测量芯片原理图。

图中序号说明：1、握柄；2、电源开关；3、夹持旋钮；4、按压柄；5、弹力弹簧；6、盒体；7、钢轴棒；8、键盘；9、oled显示屏；10、测量极板；11、下夹具板；12、拨簧齿轮；13、月牙挡片；14、平凸面；15、上固定吊耳；16、下固定吊耳；17、握柄的容置槽；18、装配通槽；19、限位片；20、卡槽。

具体实施方式

本实用新型的实施例是在以本实用新型技术方案为前提下进行实施的，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述实施例。

实施例1

如图1-9所示，本实施例提供一种便携式通用纸张计数装置，包括按压柄和用于握持的握柄，所述按压柄一端设有一体结构的上夹具板，所述握柄一端设有一体结构的下夹具板，在上夹具板下面、下夹具板上面分别固定有测量极板，所述测量极板直接接触并压紧纸张；所述按压柄底部两侧设有上固定吊耳，所述握柄顶部两侧设有下固定吊耳，所述上固定吊耳位于下固定吊耳之间，在上固定吊耳之间设有拨簧齿轮，所述拨簧齿轮一侧咬合有弹力弹簧，所述弹力弹簧顶部位于按压柄的容置槽中，所述弹力弹簧底部位于握柄的容置槽中，钢轴棒穿过下固定吊耳、上固定吊耳、拨簧齿轮将按压柄连接在握柄上。所述按压柄用来开启上夹具板，以钢轴棒为支点，应用杠杆原理来启闭上夹具板。

所述上固定吊耳中部设有通孔，能使钢轴棒穿过，且润滑后可自由旋转，所述上固定吊耳通过圆倒角结构与按压柄过渡结合，保证所需的机械强度。所述下固定吊耳中部设有通孔，能使钢轴棒穿过，且设有夹持旋钮端的通孔内表面与钢轴棒外表面适当紧密贴合，产生一定的摩擦阻力，限制钢轴棒和与之嵌合的拨簧齿轮不会因弹力弹簧的伸缩活动而旋转，间接地保证弹力弹簧的弹力基本恒定。所述按压柄前端下表面和握柄前端上表面分别设置有用来固定弹力弹簧的容置槽，限制弹力弹簧平行位移。

所述按压柄的容置槽外周一侧设有月牙挡片，所述月牙挡片内侧表面是容置槽侧面的延伸，且内侧曲率半径与容置槽半径相同，能够防止按压时弹力弹簧沿着按压柄斜面滑脱。

所述钢轴棒一端端部设有夹持旋钮，用来调节上下夹具板间压力，通过控制弹力弹簧伸缩量来调节夹纸压力；在钢轴棒另一端上开有一定长度的装配通槽，所述装配通槽长度大于钢轴棒总长度的一半；带有装配通槽的钢轴棒端插入拨簧齿轮的通孔中，该通孔带有的平凸面与装配通槽形状相匹配，通过装配通槽与平凸面嵌合形成同轴转动关系，旋转夹持旋钮使钢轴棒转动，从而带动拨簧齿轮同方向转动，所述拨簧齿轮的齿与压力弹簧的螺纹构成咬合关系，将弹力弹簧部分压缩，从而调节按压柄和握柄之间弹力弹簧的可用形变量，改变夹紧压力，实现弹力可调。

在装配通槽的一端设有卡槽，所述卡槽上卡接有限位片，所述限位片贴合在该端下固定吊耳外侧表面，使得钢轴棒不会在使用过程中松动脱离。

电容测量芯片通过导线分别与两块测量极板背面的圆心处连接，实现电容检测；所述电容测量芯片与单片机相连，所述单片机、电容测量芯片位于盒体内，该盒体安装在握柄底部；所述上夹具板上面设有oled显示屏，所述oled显示屏与单片机相连。与上夹具板相连的按压柄一端上面设有键盘，所述键盘与单片机相连。在盒体中还设有与单片机相连的蜂鸣器。在盒体侧面还设有与单片机相连的电源开关，便于手动操作。

所述单片机型号优选为stm32f103c8t6，将其pa0-pa7引脚与矩阵键盘相连；其pb9、pb8引脚分别与oled显示屏的sda与scl相连；其pa11与pa12引脚分别与电容测量芯片的sck与sda相连；上述器件之间均通过模拟i²c总线传输数据，所述模拟i²c总线用任意两个普通i/o口作为时钟线和数据线，可以简化硬件结构，且传输速度快，容易实现。

所述oled显示屏采用0.96寸4针oled显示屏；此型号显示屏体积较小便于缩小整个装置体积，且耗电少，占用单片机i/o口资源少。

所述电容测量芯片型号优选为fdc2214，如图9在芯片四个通道都前置一个lc电路实现前置滤波，使其能更加准确测出各通道电容值，其中每个lc滤波电路均采用33pf电容、18uh电感。fdc2214电容测量芯片有四个电容检测通道，在检测纸张电容时将其中两个通道分别与测量极板相连，另外两个通道通过导线连接在测量极板附近用来检测环境电容，单片机在处理从fdc2214电容测量芯片读取的数据时将其他三个通道的数据求平均值之后与极板通道数据综合，从而消除环境波动对极板间电容数据的影响，使数据更加稳定。该芯片检测原理为本领域的公知常识，在此不做过多介绍。优选的，电容测量芯片可以连接有lm337线性稳压芯片，在装置上电后一段时间内可以避免数据出现波动，影响检测结果。

所述蜂鸣器的beed引脚与单片机的pc13引脚相连。

所述键盘为4*4矩阵键盘，其有8个引脚；其中四个引脚轮流输送高电平确定横坐标，另外四个引脚检测高电平确定纵坐标，在进行测量之前需要先通过键盘进入校准模式。

本申请中测量极板为圆形，略小于上下夹具板，因fdc2214电容测量芯片较为灵敏，能够屏蔽一部分外界干扰；测量时大拇指按压按压柄，其余四指握紧握柄，将被测纸张平放入测量极板后松手使测量极板夹紧被测纸张；电源，稳压芯片及fdc2214电容测量芯片均放置在盒体内。

因不同环境对电容值影响较大，故正式测量前需进行基准电容参数校准，在上电状态下同时按下键盘的‘#’和‘*’键则进入校准模式。放入五张纸后夹紧观测基准电容值，通过调节夹持旋钮可以间接调整钢轴棒从而改变两测量极板的夹紧程度进而改变基准电容值，当显示测得纸张数为5后按下键盘上的d键将此时的基准电容值作为常数送入单片机，校准完成后蜂鸣器发出蜂鸣声示意完成校准；校准完成后即可进入正常测量模式，将被测纸张放入两极板间后松开按压柄夹紧纸张。

本实用新型对测量极板间电容进行数据处理是由单片机完成，其主要过程包括：采用lc滤波电路进行滤波，消除信号噪声；采用fdc2214电容测量芯片对滤波后的电容信号进行处理，转换为数字信号，便于单片机进一步处理；单片机可以采用一阶滞后滤波算法进一步处理电容测量芯片各通道传回数据，然后用上下极板电容数据分别减去同一时间序列的另外两个通道的电容值，从而较大程度抵消环境电容对测量的影响，再进行分段线性拟合：按照被测纸张数量，将两极板间测得的电容值分为三个等级，0-10张为第一级、10-30张为第二级、30张以上为第三级，每个等级电容值服从的线性函数关系不同；再通过查表法与单片机rom中预先存储的数据进行对比换算得到纸张数。最后将得到的纸张数通过i²c总线传输到oled显示屏上，同时蜂鸣器发声，示意完成测量。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，并不用于限制本实用新型，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。