基于FDC2214纸张数量测量系统设计*

薛龙辉，秦会斌，华咏竹

(杭州电子科技大学 新型电子器件与应用研究所，浙江 杭州 310018)

0 引 言

工业生产中，无论在生产还是装订的环节中对纸张数量的测量计算一直是困扰企业的一个难题，要实现纸张数量的准确测量更加的困难。传统的纸张测量方法有人工数纸和测厚称重的方法[1]。人工数纸方法效率低下不适合如今企业大规模生产，而传统的测厚称重方法则会由于纸张数量的增多而增大测量误差。近年来,国内外相继出现了基于机器视觉技术来实现对纸张数量检测的方法[2]，该方法的实现相对困难，会由于光照的不均匀、纸张排列不规则等因素造成测量误差。

本文将基于极板间添加纸张会改变电容值原理，对纸张数量测量方案进行研究。采用STM32F103RCT6作为主控芯片，对电容传感器所感测采集到的数据进行计算分析，从而依据算法得出纸张测量的数量。

1 检测原理

如图1平板电容示意图所示，忽略边缘效应，极板间电容值计算公式为[3]

图1 平板电容示意

(1)

其中，纸张充当极板间的填充介质，ε0为真空介电常数，εr为相对介电常数，S为极板的正对面积大小，d为极板间的距离。假设每一张纸的相对介电常数εr和厚度dr相同，极板压合后，金属极板与纸张之间没有间隙且纸张与纸张之间也为紧密相贴，忽略纸张之间的空隙。根据公式(1)推出纸张数量为n时对应的电容值为

(2)

则每增加一张纸张电容值的变化为

(3)

式中C1为纸张数量为1时的电容值，根据式(3)可以推断纸张电容值会随着纸张数量的增加而降低，且电容值降低速率随着纸张数量的增加而降低。……