利用感應電容識別棋子的電子棋盤的製作方法

2023-06-13 00:36:46 1

專利名稱：利用感應電容識別棋子的電子棋盤的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種棋盤，更具體的說，涉及一種利用感應電容識別棋子的電子棋盤。
背景技術：
電子棋盤是實現行棋過程數位化設備，具有行棋記錄，計時，復盤，數據發送等功能。電子棋盤的核心部分是棋子檢測傳感器，它直接關係到整個棋盤的電路拓撲，產品性能，產品成本，批量生產可實施性。現有的電子棋盤方案大都採用了磁性傳感技術，如中國專利96103141.7，中國專利95229178.9，中國專利95237702.0採用了霍爾元件，磁感應開關和幹簧管，這些方案都要求在棋盤上的每個節點採用一個傳感器和採用磁性的棋子，從而使得整個棋盤成本非常高，工藝複雜，而且由於棋子之間的磁性相互吸引或排斥作用造成行棋具有一定的不方便性。

實用新型內容針對上述現有技術中存在的技術問題，本實用新型提供一種利用感應電容識別棋子的電子棋盤，根據兩導體接近時產生的感應電容與導體之間的介質材料的介電常數大小成正比關係的原理，採用了電子技術方式實現了一種利用感應電容檢測的方法識別棋子的電子棋盤。為達到上述目的，本實用新型所採用的技術方案如下:一種利用感應電容識別棋子的電子棋盤，主要由印刷在棋盤電路板反面層上的水平走線的行線和正面層上的垂直走線的列線構成的電容傳感器陣列組成，所述行線與列線在空間垂直交叉，在行列 交叉點處形成行列感應電容，通過檢測所述行列感應電容大小的變化，就可以識別行列交叉的坐標位置處有無棋子，以及放置在棋盤上面的棋子類型。所述電子棋盤還包括行驅動信號發生電路，行輸出開關，列接收開關，採樣電容，模數轉換器，單片機和通信接口電路組成，其中，所述單片機控制行驅動信號發生電路，行輸出開關將行驅動信號輪流輸出給電容傳感器陣列的行線，同時通過控制列接收開關，採樣電容和模數轉換器完成行信號流過所選通的行列交叉感應電容，再採樣電容與地形成的串聯分壓信號模數轉換和結果讀取，根據讀取的數據結果實現棋子有無及棋子類型的識別。本實用新型所公開的電子棋盤，不需要像其它採用磁性傳感或反射光等技術實現的電子棋盤需要額外的，專門的棋子識別傳感器元器件或電路，只需要採用電路板上的行列金屬走線構成的電容傳感器和針對不同類型的棋子採用不同介電常數的材料製作就可實現棋子位置與類型的識別，因此具有成本低廉，電路簡單，使用方便，性能可靠等優點，適用於圍棋、西洋棋等雙方對弈的棋，實現行棋記錄，計時，復盤，數據發送等功能。

[0008]圖1為本實用新型所公開的電子棋盤棋子檢測原理圖；圖2為本實用新型實施例的電子圍棋棋盤原理框圖。圖中:1.電容傳感器的行線；2.電容傳感器的列線；3.行輸出開關；4.列接收開關；5.行驅動電路；6.模數轉換器；7.單片機；8.通信接口電路；9.採樣電容。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例，進一步闡述本實用新型技術方案。圖1中本實用新型所公開的電子棋盤，電容傳感器的行線I為電子棋盤電路板的反面層水平金屬走線，電容傳感器的列線2為電路板正面層的垂直金屬走線，當水平行線與垂直列線通過PCB介質交叉疊置在一起時，在行列交叉點處就形成了感應電容Cx ;當採用不同導電材料製成的黑白棋子放置在行列線交叉處，則相應的行列空間交叉感應電容Cx會增加，增加的多少直接與棋子材料的導電特性有關，例如由介電常數小的玻璃製成的黑色棋子放在棋盤上所帶來的感應電容Cx的增加要比由介電常數大的塑料製成的白色棋子所帶來的感應電容Cx的增加多。因此本實用新型只需通過檢測由低成本的行列交叉的金屬走線所構成的行列感應電容大小的變化，就可以識別行列交叉的坐標位置處有無棋子，以及放置在棋盤上面的棋子類型。圖2是本實用新型的一實施例電子圍棋，棋盤是採用感應電容識別棋子的電子棋盤，它由棋盤體，構成電容傳感器陣列的位於印製電路板頂層水平方向的行走線I和位於印製電路板底層垂直方向的列走線2，行輸出開關3，行驅動信號發生電路5，列接收開關4，模數轉換器6，採樣電容9，單片機7和計算通信接口電路8組成。行輸出開關的19個輸出端與棋盤的電容傳感器陣列19條行走線XI，X2.....X19分別相連，列接收開關的19個輸入端與電容傳感器陣列的19條列走線Yl，Y2……Y19分別相連；行輸出開關3的另一端與行驅動5相連，列接收開關4的另一端則`與採樣電容9，模數轉換器6的輸入端連接在一起，單片機7通過控制行驅動5產生方波激勵信號和行輸出開關3輪流選通電容傳感器的行線輸出方波激勵信號，同時當某根行線激勵信號輸出選通時，單片機7控制列接收開關4依次選通每根列線與採樣電容9和模數轉換器輸入端相連，將採樣電容上的信號進行模數轉換後讀入到單片機7處理，並通過通信接口電路8，完成與其它設備的通信。本實例工作過程如下:單片機7通過行驅動信號發生電路5和行輸出開關3在電容傳感器陣列的行XI，X2…….X19上輸出交流方波信號，通過列接收開關4依次選通Yl，Y2……..Y19，將行交流方波信號經過電容傳感器陣列的行線1，行列感應電容Cx，電容傳感器陣列的列線2，列接收開關4，採樣電容9 (Csample)與地形成信號串聯迴路，從而實現行列感應電容的測量轉化為採樣電容上的信號電壓測量，因為採樣電容上的交流信號壓降=感應電容Cx/(感應電容Cx+採樣電容CsampIe) *行交流信號電壓。所以當行列感應電容增加時，採樣電容9上所產生的壓降也增加，感應電容減小時，採樣電容上所產生的壓降也變小。由於本實列的黑色圍棋棋子採用低介電常數玻璃製成，而白色棋子採用的是介電常數高的塑料製成，所以當某一行列交叉坐標處放上黑色棋子要比白色棋子在採樣電容上產生的信號壓降要大，因此單片機通過模數轉換器6將採樣電容上信號電壓轉換數據讀入後與棋盤上電時記錄下來的無棋子狀態時的電壓數據進行比較，根據它們變化的幅度進行有無棋子與黑棋還是白棋的判斷。通過上述過程，本實用新型實現了圍棋行棋過程中棋子類型和位置信息的數位化，通過單片機的進一步軟體處理，可實現自動計時，自動記譜，復盤，電腦存檔等功能。本實用新型另一實施例是將以上原理應用於西洋棋，將圖2中的行線和列線數量按西洋棋棋盤格行列數8X8設計，行輸出開關改為8路輸出，列接受開關改為8路輸入，並將8路行線與行輸出開關輸出線，8路列線與列接受開關輸入線相連，其它部分不變，黑白棋子識別方法如上述例1，比賽開始前每個棋子處於各自初始位置上，所以棋子名稱可以確定，比賽進程中由軟體跟蹤每個棋子的變化，完成行棋過程的數位化，進而實現記錄，計時等功能。上述實施例應理解為僅用於說明本實用新型而不用於限制本實用新型的保護範圍。在閱讀了本實用新型記載的內容之後，本領域技術人員可以對本實用新型作各種改動或修改，這些等效變化和·修飾同樣落入本實用新型權利要求所限定的範圍。
權利要求1.一種利用感應電容識別棋子的電子棋盤，其特徵在於，主要由印刷在棋盤電路板反面層上的水平走線的行線和正面層上的垂直走線的列線構成的電容傳感器陣列組成，所述行線與列線在空間垂直交叉，在行列交叉點處形成行列感應電容，通過檢測所述行列感應電容大小的變化，就可以識別行列交叉的坐標位置處有無棋子，以及放置在棋盤上面的棋子類型。
2.根據權利要求1所述的利用感應電容識別棋子的電子棋盤，其特徵在於，所述電子棋盤還包括行驅動信號發生電路，行輸出開關，列接收開關，採樣電容，模數轉換器，單片機和通信接口電路組成，其中，所述單片機控制行驅動信號發生電路，行輸出開關將行驅動信號輪流輸出給電容傳感器陣列的行線，同時通過控制列接收開關，採樣電容和模數轉換器完成行信號流過所選通的行列交叉感應電容，再採樣電容與地上形成的串聯分壓信號模數轉換和結果讀取，根據讀取的數據結果實現棋子有無及棋子類型的識別。
3.根據權利要求1所述的利用感應電容識別棋子的電子棋盤，其特徵在於，所述行輸出開關的多個輸出端和列接收開關的多個輸入端與所述行線，列線一一對應相連。
4.根據權利要求1所述的利用感應電容識別棋子的電子棋盤，其特徵在於，所述行輸出開關的輸入端與所述行驅動信號發生電路的輸出端相連，所述列接收開關的輸出端與所述米樣電容的一端和模數 轉換器的輸入端相連。
專利摘要本實用新型公開了一種利用感應電容識別棋子的電子棋盤，主要由印刷在棋盤電路板反面層上的水平走線的行線和正面層上的垂直走線的列線構成的電容傳感器陣列，所述行線與列線在空間垂直交叉，在行列交叉點處形成行列感應電容，通過檢測所述行列感應電容大小的變化，就可以識別行列交叉的坐標位置處有無棋子，以及放置在棋盤上面的棋子類型。本實用新型根據兩導體接近時產生的感應電容與導體之間的介質材料的介電常數大小成正比關係的原理，採用了電子技術方式實現了一種利用感應電容檢測的方法識別棋子的電子棋盤。
文檔編號A63F3/02GK203090420SQ201220632260
公開日2013年7月31日 申請日期2012年11月26日 優先權日2012年11月26日
發明者艾曉輝 申請人:艾曉輝