專利名稱：利用感應(yīng)電容識別棋子的電子棋盤的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種棋盤，更具體的說，涉及一種利用感應(yīng)電容識別棋子的電子棋盤。
背景技術(shù)：
電子棋盤是實(shí)現(xiàn)行棋過程數(shù)字化設(shè)備，具有行棋記錄，計時，復(fù)盤，數(shù)據(jù)發(fā)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(guān)系到整個棋盤的電路拓?fù)?，產(chǎn)品性能，產(chǎn)品成本，批量生產(chǎn)可實(shí)施性?，F(xiàn)有的電子棋盤方案大都采用了磁性傳感技術(shù)，如中國專利96103141.7，中國專利95229178.9，中國專利95237702.0采用了霍爾元件，磁感應(yīng)開關(guān)和干簧管，這些方案都要求在棋盤上的每個節(jié)點(diǎn)采用一個傳感器和采用磁性的棋子，從而使得整個棋盤成本非常高，工藝復(fù)雜，而且由于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(shí)用新型內(nèi)容針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種利用感應(yīng)電容識別棋子的電子棋盤，根據(jù)兩導(dǎo)體接近時產(chǎn)生的感應(yīng)電容與導(dǎo)體之間的介質(zhì)材料的介電常數(shù)大小成正比關(guān)系的原理，采用了電子技術(shù)方式實(shí)現(xiàn)了一種利用感應(yīng)電容檢測的方法識別棋子的電子棋盤。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案如下:一種利用感應(yīng)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(gòu)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(diǎn)處形成行列感應(yīng)電容，通過檢測所述行列感應(yīng)電容大小的變化，就可以識別行列交叉的坐標(biāo)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(qū)動信號發(fā)生電路，行輸出開關(guān)，列接收開關(guān)，采樣電容，模數(shù)轉(zhuǎn)換器，單片機(jī)和通信接口電路組成，其中，所述單片機(jī)控制行驅(qū)動信號發(fā)生電路，行輸出開關(guān)將行驅(qū)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(guān)，采樣電容和模數(shù)轉(zhuǎn)換器完成行信號流過所選通的行列交叉感應(yīng)電容，再采樣電容與地形成的串聯(lián)分壓信號模數(shù)轉(zhuǎn)換和結(jié)果讀取，根據(jù)讀取的數(shù)據(jù)結(jié)果實(shí)現(xiàn)棋子有無及棋子類型的識別。本實(shí)用新型所公開的電子棋盤，不需要像其它采用磁性傳感或反射光等技術(shù)實(shí)現(xiàn)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，只需要采用電路板上的行列金屬走線構(gòu)成的電容傳感器和針對不同類型的棋子采用不同介電常數(shù)的材料制作就可實(shí)現(xiàn)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(yōu)點(diǎn)，適用于圍棋、國際象棋等雙方對弈的棋，實(shí)現(xiàn)行棋記錄，計時，復(fù)盤，數(shù)據(jù)發(fā)送等功能。

[0008]圖1為本實(shí)用新型所公開的電子棋盤棋子檢測原理圖；圖2為本實(shí)用新型實(shí)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(guān)；4.列接收開關(guān)；5.行驅(qū)動電路；6.模數(shù)轉(zhuǎn)換器；7.單片機(jī)；8.通信接口電路；9.采樣電容。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型技術(shù)方案。圖1中本實(shí)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(dāng)水平行線與垂直列線通過PCB介質(zhì)交叉疊置在一起時，在行列交叉點(diǎn)處就形成了感應(yīng)電容Cx ;當(dāng)采用不同導(dǎo)電材料制成的黑白棋子放置在行列線交叉處，則相應(yīng)的行列空間交叉感應(yīng)電容Cx會增加，增加的多少直接與棋子材料的導(dǎo)電特性有關(guān)，例如由介電常數(shù)小的玻璃制成的黑色棋子放在棋盤上所帶來的感應(yīng)電容Cx的增加要比由介電常數(shù)大的塑料制成的白色棋子所帶來的感應(yīng)電容Cx的增加多。因此本實(shí)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(gòu)成的行列感應(yīng)電容大小的變化，就可以識別行列交叉的坐標(biāo)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(shí)用新型的一實(shí)施例電子圍棋，棋盤是采用感應(yīng)電容識別棋子的電子棋盤，它由棋盤體，構(gòu)成電容傳感器陣列的位于印制電路板頂層水平方向的行走線I和位于印制電路板底層垂直方向的列走線2，行輸出開關(guān)3，行驅(qū)動信號發(fā)生電路5，列接收開關(guān)4，模數(shù)轉(zhuǎn)換器6，采樣電容9，單片機(jī)7和計算通信接口電路8組成。行輸出開關(guān)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(guān)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(guān)3的另一端與行驅(qū)動5相連，列接收開關(guān)4的另一端則`與采樣電容9，模數(shù)轉(zhuǎn)換器6的輸入端連接在一起，單片機(jī)7通過控制行驅(qū)動5產(chǎn)生方波激勵信號和行輸出開關(guān)3輪流選通電容傳感器的行線輸出方波激勵信號，同時當(dāng)某根行線激勵信號輸出選通時，單片機(jī)7控制列接收開關(guān)4依次選通每根列線與采樣電容9和模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入端相連，將采樣電容上的信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后讀入到單片機(jī)7處理，并通過通信接口電路8，完成與其它設(shè)備的通信。本實(shí)例工作過程如下:單片機(jī)7通過行驅(qū)動信號發(fā)生電路5和行輸出開關(guān)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(guān)4依次選通Yl，Y2……..Y19，將行交流方波信號經(jīng)過電容傳感器陣列的行線1，行列感應(yīng)電容Cx，電容傳感器陣列的列線2，列接收開關(guān)4，采樣電容9 (Csample)與地形成信號串聯(lián)回路，從而實(shí)現(xiàn)行列感應(yīng)電容的測量轉(zhuǎn)化為采樣電容上的信號電壓測量，因?yàn)椴蓸与娙萆系慕涣餍盘枆航?感應(yīng)電容Cx/(感應(yīng)電容Cx+采樣電容CsampIe) *行交流信號電壓。所以當(dāng)行列感應(yīng)電容增加時，采樣電容9上所產(chǎn)生的壓降也增加，感應(yīng)電容減小時，采樣電容上所產(chǎn)生的壓降也變小。由于本實(shí)列的黑色圍棋棋子采用低介電常數(shù)玻璃制成，而白色棋子采用的是介電常數(shù)高的塑料制成，所以當(dāng)某一行列交叉坐標(biāo)處放上黑色棋子要比白色棋子在采樣電容上產(chǎn)生的信號壓降要大，因此單片機(jī)通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器6將采樣電容上信號電壓轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)讀入后與棋盤上電時記錄下來的無棋子狀態(tài)時的電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，根據(jù)它們變化的幅度進(jìn)行有無棋子與黑棋還是白棋的判斷。通過上述過程，本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了圍棋行棋過程中棋子類型和位置信息的數(shù)字化，通過單片機(jī)的進(jìn)一步軟件處理，可實(shí)現(xiàn)自動計時，自動記譜，復(fù)盤，電腦存檔等功能。本實(shí)用新型另一實(shí)施例是將以上原理應(yīng)用于國際象棋，將圖2中的行線和列線數(shù)量按國際象棋棋盤格行列數(shù)8X8設(shè)計，行輸出開關(guān)改為8路輸出，列接受開關(guān)改為8路輸入，并將8路行線與行輸出開關(guān)輸出線，8路列線與列接受開關(guān)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于各自初始位置上，所以棋子名稱可以確定，比賽進(jìn)程中由軟件跟蹤每個棋子的變化，完成行棋過程的數(shù)字化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)記錄，計時等功能。上述實(shí)施例應(yīng)理解為僅用于說明本實(shí)用新型而不用于限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。在閱讀了本實(shí)用新型記載的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本實(shí)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(shí)用新型權(quán)利要求所限定的范圍。
權(quán)利要求1.一種利用感應(yīng)電容識別棋子的電子棋盤，其特征在于，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(gòu)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(diǎn)處形成行列感應(yīng)電容，通過檢測所述行列感應(yīng)電容大小的變化，就可以識別行列交叉的坐標(biāo)位置處有無棋子，以及放置在棋盤上面的棋子類型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用感應(yīng)電容識別棋子的電子棋盤，其特征在于，所述電子棋盤還包括行驅(qū)動信號發(fā)生電路，行輸出開關(guān)，列接收開關(guān)，采樣電容，模數(shù)轉(zhuǎn)換器，單片機(jī)和通信接口電路組成，其中，所述單片機(jī)控制行驅(qū)動信號發(fā)生電路，行輸出開關(guān)將行驅(qū)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(guān)，采樣電容和模數(shù)轉(zhuǎn)換器完成行信號流過所選通的行列交叉感應(yīng)電容，再采樣電容與地上形成的串聯(lián)分壓信號模數(shù)轉(zhuǎn)換和結(jié)果讀取，根據(jù)讀取的數(shù)據(jù)結(jié)果實(shí)現(xiàn)棋子有無及棋子類型的識別。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用感應(yīng)電容識別棋子的電子棋盤，其特征在于，所述行輸出開關(guān)的多個輸出端和列接收開關(guān)的多個輸入端與所述行線，列線一一對應(yīng)相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用感應(yīng)電容識別棋子的電子棋盤，其特征在于，所述行輸出開關(guān)的輸入端與所述行驅(qū)動信號發(fā)生電路的輸出端相連，所述列接收開關(guān)的輸出端與所述米樣電容的一端和模數(shù) 轉(zhuǎn)換器的輸入端相連。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種利用感應(yīng)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(gòu)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(diǎn)處形成行列感應(yīng)電容，通過檢測所述行列感應(yīng)電容大小的變化，就可以識別行列交叉的坐標(biāo)位置處有無棋子，以及放置在棋盤上面的棋子類型。本實(shí)用新型根據(jù)兩導(dǎo)體接近時產(chǎn)生的感應(yīng)電容與導(dǎo)體之間的介質(zhì)材料的介電常數(shù)大小成正比關(guān)系的原理，采用了電子技術(shù)方式實(shí)現(xiàn)了一種利用感應(yīng)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(yōu)先權(quán)日2012年11月26日
發(fā)明者艾曉輝 申請人:艾曉輝