专利名称：利用感应电容识别棋子的电子棋盘的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种棋盘，更具体的说，涉及一种利用感应电容识别棋子的电子棋盘。
背景技术：
电子棋盘是实现行棋过程数字化设备，具有行棋记录，计时，复盘，数据发送等功能。电子棋盘的核心部分是棋子检测传感器，它直接关系到整个棋盘的电路拓扑，产品性能，产品成本，批量生产可实施性。现有的电子棋盘方案大都采用了磁性传感技术，如中国专利96103141.7，中国专利95229178.9，中国专利95237702.0采用了霍尔元件，磁感应开关和干簧管，这些方案都要求在棋盘上的每个节点采用一个传感器和采用磁性的棋子，从而使得整个棋盘成本非常高，工艺复杂，而且由于棋子之间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。
实用新型内容针对上述现有技术中存在的技术问题，本实用新型提供一种利用感应电容识别棋子的电子棋盘，根据两导体接近时产生的感应电容与导体之间的介质材料的介电常数大小成正比关系的原理，采用了电子技术方式实现了一种利用感应电容检测的方法识别棋子的电子棋盘。为达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下:一种利用感应电容识别棋子的电子棋盘，主要由印刷在棋盘电路板反面层上的水平走线的行线和正面层上的垂直走线的列线构成的电容传感器阵列组成，所述行线与列线在空间垂直交叉，在行列 交叉点处形成行列感应电容，通过检测所述行列感应电容大小的变化，就可以识别行列交叉的坐标位置处有无棋子，以及放置在棋盘上面的棋子类型。所述电子棋盘还包括行驱动信号发生电路，行输出开关，列接收开关，采样电容，模数转换器，单片机和通信接口电路组成，其中，所述单片机控制行驱动信号发生电路，行输出开关将行驱动信号轮流输出给电容传感器阵列的行线，同时通过控制列接收开关，采样电容和模数转换器完成行信号流过所选通的行列交叉感应电容，再采样电容与地形成的串联分压信号模数转换和结果读取，根据读取的数据结果实现棋子有无及棋子类型的识别。本实用新型所公开的电子棋盘，不需要像其它采用磁性传感或反射光等技术实现的电子棋盘需要额外的，专门的棋子识别传感器元器件或电路，只需要采用电路板上的行列金属走线构成的电容传感器和针对不同类型的棋子采用不同介电常数的材料制作就可实现棋子位置与类型的识别，因此具有成本低廉，电路简单，使用方便，性能可靠等优点，适用于围棋、国际象棋等双方对弈的棋，实现行棋记录，计时，复盘，数据发送等功能。
[0008]图1为本实用新型所公开的电子棋盘棋子检测原理图；图2为本实用新型实施例的电子围棋棋盘原理框图。图中:1.电容传感器的行线；2.电容传感器的列线；3.行输出开关；4.列接收开关；5.行驱动电路；6.模数转换器；7.单片机；8.通信接口电路；9.采样电容。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，进一步阐述本实用新型技术方案。图1中本实用新型所公开的电子棋盘，电容传感器的行线I为电子棋盘电路板的反面层水平金属走线，电容传感器的列线2为电路板正面层的垂直金属走线，当水平行线与垂直列线通过PCB介质交叉叠置在一起时，在行列交叉点处就形成了感应电容Cx ;当采用不同导电材料制成的黑白棋子放置在行列线交叉处，则相应的行列空间交叉感应电容Cx会增加，增加的多少直接与棋子材料的导电特性有关，例如由介电常数小的玻璃制成的黑色棋子放在棋盘上所带来的感应电容Cx的增加要比由介电常数大的塑料制成的白色棋子所带来的感应电容Cx的增加多。因此本实用新型只需通过检测由低成本的行列交叉的金属走线所构成的行列感应电容大小的变化，就可以识别行列交叉的坐标位置处有无棋子，以及放置在棋盘上面的棋子类型。图2是本实用新型的一实施例电子围棋，棋盘是采用感应电容识别棋子的电子棋盘，它由棋盘体，构成电容传感器阵列的位于印制电路板顶层水平方向的行走线I和位于印制电路板底层垂直方向的列走线2，行输出开关3，行驱动信号发生电路5，列接收开关4，模数转换器6，采样电容9，单片机7和计算通信接口电路8组成。行输出开关的19个输出端与棋盘的电容传感器阵列19条行走线XI，X2.....X19分别相连，列接收开关的19个输入端与电容传感器阵列的19条列走线Yl，Y2……Y19分别相连；行输出开关3的另一端与行驱动5相连，列接收开关4的另一端则`与采样电容9，模数转换器6的输入端连接在一起，单片机7通过控制行驱动5产生方波激励信号和行输出开关3轮流选通电容传感器的行线输出方波激励信号，同时当某根行线激励信号输出选通时，单片机7控制列接收开关4依次选通每根列线与采样电容9和模数转换器输入端相连，将采样电容上的信号进行模数转换后读入到单片机7处理，并通过通信接口电路8，完成与其它设备的通信。本实例工作过程如下:单片机7通过行驱动信号发生电路5和行输出开关3在电容传感器阵列的行XI，X2…….X19上输出交流方波信号，通过列接收开关4依次选通Yl，Y2……..Y19，将行交流方波信号经过电容传感器阵列的行线1，行列感应电容Cx，电容传感器阵列的列线2，列接收开关4，采样电容9 (Csample)与地形成信号串联回路，从而实现行列感应电容的测量转化为采样电容上的信号电压测量，因为采样电容上的交流信号压降=感应电容Cx/(感应电容Cx+采样电容CsampIe) *行交流信号电压。所以当行列感应电容增加时，采样电容9上所产生的压降也增加，感应电容减小时，采样电容上所产生的压降也变小。由于本实列的黑色围棋棋子采用低介电常数玻璃制成，而白色棋子采用的是介电常数高的塑料制成，所以当某一行列交叉坐标处放上黑色棋子要比白色棋子在采样电容上产生的信号压降要大，因此单片机通过模数转换器6将采样电容上信号电压转换数据读入后与棋盘上电时记录下来的无棋子状态时的电压数据进行比较，根据它们变化的幅度进行有无棋子与黑棋还是白棋的判断。通过上述过程，本实用新型实现了围棋行棋过程中棋子类型和位置信息的数字化，通过单片机的进一步软件处理，可实现自动计时，自动记谱，复盘，电脑存档等功能。本实用新型另一实施例是将以上原理应用于国际象棋，将图2中的行线和列线数量按国际象棋棋盘格行列数8X8设计，行输出开关改为8路输出，列接受开关改为8路输入，并将8路行线与行输出开关输出线，8路列线与列接受开关输入线相连，其它部分不变，黑白棋子识别方法如上述例1，比赛开始前每个棋子处于各自初始位置上，所以棋子名称可以确定，比赛进程中由软件跟踪每个棋子的变化，完成行棋过程的数字化，进而实现记录，计时等功能。上述实施例应理解为仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的保护范围。在阅读了本实用新型记载的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等效变化和·修饰同样落入本实用新型权利要求所限定的范围。
权利要求1.一种利用感应电容识别棋子的电子棋盘，其特征在于，主要由印刷在棋盘电路板反面层上的水平走线的行线和正面层上的垂直走线的列线构成的电容传感器阵列组成，所述行线与列线在空间垂直交叉，在行列交叉点处形成行列感应电容，通过检测所述行列感应电容大小的变化，就可以识别行列交叉的坐标位置处有无棋子，以及放置在棋盘上面的棋子类型。
2.根据权利要求1所述的利用感应电容识别棋子的电子棋盘，其特征在于，所述电子棋盘还包括行驱动信号发生电路，行输出开关，列接收开关，采样电容，模数转换器，单片机和通信接口电路组成，其中，所述单片机控制行驱动信号发生电路，行输出开关将行驱动信号轮流输出给电容传感器阵列的行线，同时通过控制列接收开关，采样电容和模数转换器完成行信号流过所选通的行列交叉感应电容，再采样电容与地上形成的串联分压信号模数转换和结果读取，根据读取的数据结果实现棋子有无及棋子类型的识别。
3.根据权利要求1所述的利用感应电容识别棋子的电子棋盘，其特征在于，所述行输出开关的多个输出端和列接收开关的多个输入端与所述行线，列线一一对应相连。
4.根据权利要求1所述的利用感应电容识别棋子的电子棋盘，其特征在于，所述行输出开关的输入端与所述行驱动信号发生电路的输出端相连，所述列接收开关的输出端与所述米样电容的一端和模数 转换器的输入端相连。
专利摘要本实用新型公开了一种利用感应电容识别棋子的电子棋盘，主要由印刷在棋盘电路板反面层上的水平走线的行线和正面层上的垂直走线的列线构成的电容传感器阵列，所述行线与列线在空间垂直交叉，在行列交叉点处形成行列感应电容，通过检测所述行列感应电容大小的变化，就可以识别行列交叉的坐标位置处有无棋子，以及放置在棋盘上面的棋子类型。本实用新型根据两导体接近时产生的感应电容与导体之间的介质材料的介电常数大小成正比关系的原理，采用了电子技术方式实现了一种利用感应电容检测的方法识别棋子的电子棋盘。
文档编号A63F3/02GK203090420SQ201220632260
公开日2013年7月31日 申请日期2012年11月26日 优先权日2012年11月26日
发明者艾晓辉 申请人:艾晓辉