DE3602467A1 - Verfahren zum feststellen der identitaet und stellung von gegenstaenden - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Feststellen der Identität und Stellung von Gegen­ ständen, die sich in verschiedenen Feldern eines in eine vorbestimmte Anzahl gleich großer Felder unter­ teilten Bereichs befinden, insbesondere zum Fest­ stellen der Identität und Stellung von Schachfi­ guren auf einem Schachbrett, sowie auf eine Vorrich­ tung zur Durchführung des Verfahrens.

In Verbindung mit Schach-Computern ist es bekannt, die Stellung der Schachfigure auf den einzelnen Feldern eines Schachbrettes mit Hilfe von an der Unterseite der Schachfiguren angebrachten Permanent­ magneten und an der Unterseite des Schachbrettes an­ geordneten, auf die Magnetfelder der Permanentmagne­ ten ansprechende Reed-Relais bzw. ähnliche, auf Mag­ netfelder reagierende Kontaktschalter, anzuordnen. Befindet sich eine Schachfigur auf einem der Felder des Schachbrettes, so bewirkt das von dem Permanent­ magneten der Schachfigur ausgehende Magnetfeld, daß der betreffende Kontaktschalter und damit ein Strom­ kreis geschlossen wird, so daß in Verbindung mit einer entsprechenden Überwachungseinrichtung be­ stimmt werden kann, auf welchen Feldern des Schach­ brettes Schachfiguren stehen. In Verbindung mit einem Mikroprozessor und Speicher läßt sich somit die Bewegung der einzelnen Schachfiguren nachvoll­ ziehen und es können Gegenzüge mittels des Pro­ zessors errechnet und beispielsweise mittels in den einzelnen Feldern des Schachbrettes angeordneter Leuchtdioden oder mittels Flüssigkristallanzeigen unter Angabe der Reihe und Spalte des betreffenden Feldes des Schachbrettes Gegenzüge angezeigt wer­ den.

Die bekannten Vorrichtungen sind jedoch nicht in der Lage, neben der Angabe der Stellung einzelner Schachfiguren, d.h. der Angabe, ob ein Spielfeld be­ setzt ist oder nicht, auch die Identität der das be­ treffende Schachfeld besetzenden Schachfigur anzu­ geben. So ist es beispielsweise bei der Lösung von Schachproblemen mittels Schach-Computer erforder­ lich, daß der Spieler die Figuren auf die ent­ sprechenden Felder setzt und gleichzeitig über eine Tastatur eingibt, welche Figur das betreffende Feld besetzt. Nur in der Ausgangsstellung der Schachfi­ guren ist eine zusätzliche Eingabe nicht erforder­ lich, da diese Stellungseingabe in dem Programm ge­ speichert ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Ver­ fahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit denen ein Feststellen sowohl der Stellung als auch der Identität eines Gegenstandes auf einem bestimmten Bereich mit einer vorbestimmten Anzahl gleich großer Felder möglich ist, wobei eine freie Posi­ tionierbarkeit der Gegenstände innerhalb der Felder des Bereichs möglich sein soll. Darüber hinaus liegt dem Gegenstand der vorliegenden Erfindung die Aufgabenstellung zugrunde, ein derartiges Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Ver­ fahrens anzugeben, die sich durch einen geringen Bauteile- und schaltungstechnischen Aufwand aus­ zeichnen und gleichzeitig ein Höchstmaß an Sicher­ heit bei der Feststellung der Identität und Stel­ lung des Gegenstandes gewährleisten.

Eine weiterführende Aufgabenstellung besteht darin, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Durchfüh­ rung des Verfahrens zur Feststellung der Identität und Stellung von Schachfiguren auf einem Schach­ brett anzugeben, das sich durch einen geringen Auf­ wand und höchstmögliche Sicherheit bei der Erken­ nung der Schachfiguren auf dem Schachbrett auszeich­ net.

Diese Aufgabenstellung wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß an die in mindestens zwei Teilfelder un­ terteilten Felder ein elektrisches Signal gelegt wird, daß die Gegenstände mit einer beide Teilfel­ der überbrückenden Kennungseinrichtung versehen sind, und daß die Felder abgetastet werden und durch die Kennungseinrichtungen der Gegenstände ver­ ursachte Veränderungen des an die Teilfelder ange­ legten elektrischen Signals von einer Auswert­ einrichtung erfaßt werden, die den einzelnen Gegen­ ständen zugeordnete Signale speichert, mit den ver­ änderten Signalen vergleicht und der Identität und Stellung der Gegenstände entsprechende Signale ab­ gibt.

Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht ein sicheres Erkennen sowohl der Identität als auch der Stellung eines Gegenstandes einer Vielzahl von Feldern eines Bereiches und schafft die Grundlage für einen ge­ ringen schaltungstechnischen Aufwand sowie Aufwand an Bauteilen, wobei eine freie Positionierbarkeit der Gegenstände auf den Feldern gewährleistet ist.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Felder des Bereiches in mindestens zwei Teilfelder unter­ teilt ist, daß die die Felder des Bereichs berühren­ de Fläche des Gegenstandes so dimensioniert ist, daß sie in jeder Stellung des Gegenstandes auf einem Feld beide Teilfelder wenigstens teilweise überdeckt, daß jeder Gegenstand eine vorbestimmte Widerstandsanordnung aufweist, die mit mindestens zwei Taktpunkten verbunden ist, die auf der das betreffende Feld berührenden Fläche so angeordnet sind, daß sie jeweils ein Teilfeld kontaktieren, daß das eine Teilfeld mit einem ein vorbestimmtes elektrisches Signal abgebenden Signalgeber und das andere Teilfeld mit einem Signalempfänger ver­ bunden ist, der bei Belegung eines Feldes mit einem Gegenstand infolge der vorbestimmten Widerstandsan­ ordnung des betreffenden Gegenstandes ein veränder­ tes Signal erfaßt und an eine Auswerteinrichtung ab­ gibt, die die Belegung des betreffenden Feldes des Bereichs anzeigt sowie durch einen Vergleich des veränderten Signals mit gespeicherten Werten verän­ derter Signale für die einzelnen Gegenstände ein die Identität und Stellung des betreffenden Gegen­ standes anzeigendes Signal angibt.

Diese Vorrichtung ist mit geringem Bauelement- und Schaltungsaufwand herstellbar und zeichnet sich auf­ grund der einfachen Widerstandsmessung durch ein Höchstmaß an Sicherheit bei der Erfassung der Iden­ tität der Gegenstände aus.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausfüh­ rungsbeispieles soll der der Erfindung zugrundelie­ gende Gedanke näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild zur Feststellung der Identität und Stellung von Schachfiguren auf einem Schachbrett;

Fig. 2 und 3 eine schematische Darstellung ver­ schiedener Stellungen der an einem Gegen­ stand angebrachten Widerstandsanordnung auf einem zweigeteilten Feld;

Fig. 4 eine schematische Darstellung der Wider­ standsanordnung eines Gegenstandes auf einem dreigeteilten Feld;

Fig. 5 eine schematisch Darstellung eines in vier Teilfelder unterteilten Feldes für wechselnde Ansteuerung;

Fig. 6 eine schematische Darstellung eines in Teilfelder unterteilten Schachbrettes mit einem Signalgeber und Signal­ empfänger;

Fig. 7 eine Schaltung zur Erfassung veränderter Signale infolge von auf den Feldern des Schachbrettes gemäß Fig. 6 angeordneten Schachfiguren und

Fig. 8 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Erkennen der ldentität und Stellung von Schachfiguren auf einem Schachbrett mit reihen- und spaltenweiser Abtastung der einzelnen Felder des Schachbrettes.

Das in Fig. 1 dargestellte Blockschaltbild zeigt ein Schachbrett 1 mit 64 einzelnen Feldern 10, die in jeweils acht Reihen und acht Spalten in bekann­ ter Weise angeordnet sind. Die einzelnen Spalten des Schachbrettes 1 sind mit den Ausgängen eines Signalgebers 4 über Leitungen 41 verbunden, während die acht Reihen des Schachbrettes 1 mit einem Sig­ nalempfänger 5 über Leitungen 51 verbunden sind. Der Signalempfänger 5 ist mit dem Eingang einer Aus­ werteinrichtung 3 verbunden, deren Ausgang wiederum mit einer Anzeigeeinrichtung 9, beispielsweise einer Leuchtdiodenanzeige oder einer Flüssig­ kristallanzeige oder einer beliebigen Bildschirman­ zeige, verbunden ist. Ein Taktgeber 6 synchroni­ siert über Taktleitungen T die Arbeitsweise sowohl des Signalgebers 4 als auch des Signalempfängers 5 und der Auswerteinrichtung 3.

Wie der schematischen Darstellung gemäß Fig. 1 zu entnehmen ist, sind die einzelnen Felder 10 des Schachbrettes 1 in zwei im wesentlichen gleich große Hälften unterteilt und durch eine normale Isolierschicht elektrisch voneinander getrennt. Mittels des Signalgebers 4 wird über die Ausgangs­ leitungen 41 ein Signal an die jeweils eine Hälfte der einzelnen Felder 10 angelegt, während die ande­ ren Hälften der Felder 10 über jeweils eine Leitung 51 mit dem Signalempfänger 5 verbunden sind.

Durch Herstellen einer leitenden Verbindung von der einen Hälfte eines jeden Feldes 10 zur anderen Hälfte mittels einer an der Unterseite der Schachfi­ guren angeordneten Kennungseinrichtung werden die von dem Signalgeber 4 an die jeweils eine Hälfte der Felder 10 abgegebenen Signale auf die andere Hälfte der einzelnen Felder 10 gegeben, so daß der Signalempfänger 5 über die Leitungen 51 sowohl die Belegung eines bestimmten Feldes der 64 Felder des Schachbrettes 1 als auch infolge der Kennungsein­ richtung die jeweilige Identität der betreffenden Schachfigur, d.h. ob es sich um einen weißen oder schwarzen König, eine weiße oder schwarze Dame, weißen oder schwarzen Turm, Läufer, Springer oder Bauern handelt, erfassen, und das entsprechende Sig­ nal U _a an die Auswerteinrichtung 3 weiterleiten.

Bei den von dem Signalgeber 4 abgegebenen elek­ trischen Signalen kann es sich sowohl um Gleichspan­ nungs- als auch um Wechselspannungssignale beliebi­ ger Frequenz handeln. Mittels einer komplexen Wider­ standsanordnung an der Unterseite der Schachfiguren wird in Abhängigkeit von der Größe des komplexen Widerstandes ein Gleich- oder Wechselstrom unter­ schiedlicher Größe von der einen, mit einem Ausgang des Signalgebers 4 verbundenen Hälfte jedes Feldes zur anderen Hälfte des betreffenden Feldes bei Be­ legung mit einer Schachfigur geleitet, so daß aus der Erfassung des jeweiligen Stromflusses über den Signalempfänger 5 die Auswerteinrichtung 3 be­ stimmen kann, welcher Art die betreffende Schachfi­ gur ist.

Die Auswerteinrichtung 3 vergleicht die vom Signal­ empfänger 5 für jedes der belegten Felder abge­ gebenen Ströme mit entsprechenden Stromwerten, die für die einzelnen möglichen Schachfiguren ge­ speichert sind. Da es bei der Schachfigurenerken­ nung grundsätzlich 12 verschiedene Figuren gibt, müssen in der Auswerteinrichtung 3 die Werte für diese 12 verschiedenen Möglichkeiten vorgesehen sein, so daß durch einen Vergleich der gespeicher­ ten Werte mit den vom Signalempfänger 5 abgegebenen Signalen die jeweilige Identität der Schachfigur festgestellt werden kann. Da darüber hinaus die Ab­ frage der einzelnen Felder mittels des Taktgebers 6 synchronisiert wird, kann gleichzeitig festgestellt werden, ob das gerade abgefragte Feld belegt ist oder nicht, da bei nicht belegtem Feld keinerlei Verbindung zwischen den beiden Hälften der einzel­ nen Felder 10 hergestellt ist, so daß vom Signal­ empfänger 5 auch kein Strom erfaßt wird.

Die Art der Abtastung der einzelnen Felder 10 des Schachbrettes 1 kann auf verschiedenartige Weise er­ folgen. Die einfachste Möglichkeit besteht darin, die eine Hälfte jedes Feldes mit dem Signalgeber 4 und die andere Hälfte mit dem Signalempfänger 5 zu verbinden. Dies hätte jeweils 64 Leitungen 41 sowie 64 Leitungen 51 zur Folge, was mit einem erheb­ lichen schaltungstechnischen Aufwand verbunden ist.

Eine einfachere Möglichkeit besteht darin, die eine Hälfte sämtlicher Felder jeweils einer Spalte mit einem von somit acht Ausgängen des Signalgebers 4 zu verbinden, so daß der Signalgeber 4 über acht Ausgangsleitungen ein Signal an die jeweils eine Hälfte der acht Felder einer Spalte des Schach­ brettfeldes 1 legt. Durch zyklisches Umschalten kann dann der Signalempfänger 5 die jeweils andere Hälfte der einzelnen Felder 10 abfragen und bei Be­ legung eines Feldes ein von der Erkennungseinrich­ tung der auf dem Feld befindlichen Schachfigur ab­ hängendes Signal an die Auswerteinrichtung 3 wei­ terleiten.

Ein Minimum an Leitungsverbindungen der einzelnen Felder 10 des Schachbrettes 1 mit dem Signalgeber 4 einerseits und dem Signalgeber 5 andererseits wird dadurch erzielt, daß analog zur vorstehend beschrie­ benen Anordnung die einen Hälften jedes Feldes 10 einer Spalte untereinander und mit einem Ausgang des Signalgebers 4 verbunden sind, während die je­ weils anderen Hälften jedes Feldes 10 einer Reihe untereinander und mit dem Signalempfänger 5 verbun­ den sind, so daß acht Reihen-Ausgangsleitungen 51 m zum Signalempfänger 5 führen. Diese Anordnung setzt voraus, daß der Signalgeber 4 nur an jeweils eine Spalte des Schachbrettes 1 ein Signal abgibt und dieses Signal zyklisch auf die anderen Spalten weiterleitet und daß der Signalempfänger 5 eben­ falls zyklisch die einzelnen Reihen der Schachbrett­ matrix abfragt. Da mittels des Taktgebers 6 der Sig­ nalgeber 4, der Signalempfänger 5 und die Auswert­ einrichtung 3 miteinander synchronisiert sind, kann durch zyklisches Umschalten des Signalgebers 4 und des Signalempfängers 5 jedes einzelne Feld 10 des Schachbrettes abgefragt werden. Die bei Belegung eines Feldes des Schachbrettes 1 mit einer Schachfi­ gur erhaltenen Stromwerte werden in der Auswertein­ richtung mittels gespeicherter Werte verglichen und ein entsprechendes Signal X₁, X₂, das sowohl die Stellung der betreffenden Schachfigur innerhalb der Schachbrettmatrix als auch die Art der betreffenden Schachfigur angibt. Anhand der Fig. 2 bis 4 soll die Feststellung der Identität eines Gegenstandes auf einem vorgegebenen Feld eines Bereiches näher erläutert werden.

Wie der Darstellung gemäß Fig. 2 zu entnehmen ist, ist jedes Feld 10 in zwei etwa gleich große Teilfel­ der 11, 12 unterteilt, die durch eine Isolier­ schicht 13 voneinander getrennt sind. Die beiden Teilfelder 11, 12 sind elektrisch leitend und ent­ sprechend der vorstehenden Beschreibung mit dem Sig­ nalgeber bzw. dem Signalempfänger verbunden. Ein zu identifizierender Gegenstand weist an seiner Unter­ seite, d.h. an der das Feld berührenden Fläche, drei Kontaktpunkte 24, 25, 26 auf, die mit jeweils zwei Widerständen 21, 22 bzw. 22, 23 bzw. 21, 23 verbunden sind, so daß sich eine Dreiecks-Wider­ standsanordnung ergibt. Die Kontaktpunkte 24, 25, 26 können beispielsweise aus einem elektrisch leit­ fähigen Gummi oder Kunststoff bestehen, so daß eine elektrische Verbindung der Kontaktpunkte 24, 25, 26 mit den Teilfeldern 11, 12 hergestellt wird.

Die Kontaktpunkte 24, 25, 26 sind vorzugsweise Spitzen eines gleichseitigen Dreiecks, dessen Höhe H so bemessen ist, daß sie geringfügig größer als die halbe Seitenlänge D des quadratischen Feldes 10 ist. Dadurch wird sichergestellt, daß der Gegen­ stand, beispielsweise eine Schachfigur auf einem Schachfeld frei positionierbar ist, d.h. nicht in der Mitte des Feldes angeordnet werden muß, um eine elektrische Verbindung zwischen beiden Teilfeldern 11, 12 über die Widerstandsanordnung 21, 22, 23 her­ zustellen. lnfolge der Dreieckanordnung ist darüber hinaus sichergestellt, daß in jeder Stellung des Gegenstand auf dem Feld 10 mindestens zwei Punkte in verschiedenen Teilfeldern 11, 12 angeordnet sind, wie dies Fig. 3 bei einer Stellung veranschau­ licht, in der der Gegenstand so auf dem Feld 10 an­ geordnet ist, daß einer der Kontaktpunkte, hier der Kontaktpunkt 24 direkt auf der Isolierschicht 13 an­ geordnet ist.

Fig. 3 veranschaulicht auch eine weitere Bedingung zu sicheren Erfassung der Identität des betreffen­ den Gegenstandes auf dem Feld 10, die darin be­ steht, daß die Durchmesser der Kontaktpunkte kleiner sein müssen als die Dicke der Isolier­ schicht 13, da anderenfalls im Falle einer Stellung des Gegenstandes auf dem Feld 10 gemäß Fig. 3 ein Kurzschluß zwischen beiden Teilfeldern 11, 12 her­ vorgerufen würde, was eine Messung des Widerstandes der Widerstandsanordnung unmöglich machen würde. Eine Alternative zu dieser Bedingung ist in der An­ ordnung gemäß Fig. 5 dargestellt.

Aus den Darstellungen gemäß den Fig. 2 und 3 wird deutlich, daß bei einer Dreieckschaltung der Wider­ standsanordnung 21, 22, 23 je nach Stellung des Ge­ genstand auf dem Feld 10 die Parallelschaltung zweier gleich großer, komplexer Widerstände 22, 23 (Fig. 2) oder die Parallelschaltung eines komplexen Widerstandes 22 mit der Reihenschaltung zweier gleich großer komplexer Widerstände 21, 23 (Fig. 3) gemessen. Beträgt der komplexe Widerstand Z und wird vorausgesetzt, daß sämtliche komplexen Wider­ stände 21, 22, 23 den gleichen komplexen Widerstands­ wert Z aufweisen, so geht bei Belegung eines Feldes 10 mit einem Gegenstand entweder der komplexe Ge­ samtwiderstand, Z/2 oder 2/3 Z in die Messung ein. Je nach Anzahl unterschiedlicher Gegenstände, die auf den Feldern 10 positioniert werden können, erge­ ben sich somit der doppelten Anzahl verschiedener Gegenstände entsprechende Widerstandswerte. Bei der Festlegung der komplexen Widerstandswerte für die einzelnen Gegenstände ist zu beachten, daß die Un­ terschiede groß genug sind, um auch bei ungenügen­ der Kontaktgabe durch die Kontaktpunkte 24, 25, 26 und unter Berücksichtigung von Signalschwankungen ein ausreichender Sicherheitsabstand zu dem jeweils benachbarten Widerstandswert eingehalten wird. Andererseits ist ein zu großer Meßwertumfang bzw. eine zu große Dynamik beim Messen problematisch hin­ sichtlich der Verwendung von z.B. Multiplexern als Meßwertempfänger. Aufgrund der von der Stellung des Gegenstandes auf dem Feld 10 abhängigen Erfassung eines Widerstandswertes von Z/2 bzw. 2/3 Z werden die Widerstandswerte den einzelnen Gegenständen so zugeordnet, daß sich zur Erzielung eines kleinen Meßwertumfanges die möglichen Widerstands-Meß­ werte nach folgendem Schema verteilen:
Z _0/2, Z _1/2, 2/3Z₀, 2/3Z₁, Z _2/2 . . . Z _n-1/2, Z _n/2, 2/3Z _n-1, 2/3Z _n .
Als komplexer Widerstand kommt jede beliebige Kom­ bination eines Ohm′schen Widerstandes, einer Kapazi­ tät oder einer Induktivität in Verbindung mit einem vom Signalgeber abgegebenen Wechselspannungssignal in Frage. Vorzugsweise wird jedoch vom Signalgeber eine Gleichspannung abgegeben und es werden Ohm′sche Widerstände als Kennungseinrichtungen für die einzelnen Gegenstände verwendet. Dies soll nach­ stehend anhand der Feststellung der Identität und Stellung von Schachfiguren auf einem Schachbrett näher erläutert werden.

Den sechs unterschiedlichen Schachfiguren (König, Dame, Turm, Springer, Läufer, Bauer) jeder Spiel­ farbe (weiß, schwarz) wird ein bestimmter Ohm′scher Widerstandswert R₀, R₁, ... R ₁₂ zugeordnet, so daß als Gesamtwiderstand für jede einzelne Figur der Wert
R _0/2; R _1/2; 2/3R ₀; 2/3R ₁; R _2/2 . . . R _11/2; R _12/2; 2/3R ₁₁
ergibt.

Die Widerstände für die einzelnen Schachfiguren werden nun so festgelegt, daß sich gleiche Abstände zwischen den Gesamtwiderstandswerten ergeben, so daß sich ein maximaler Sicherheitsabstand bei mini­ maler Differenz zwischen dem größten und kleinsten Widerstandswert ergibt, so daß der Meßwertumfang minimiert wird.

In den Fig. 4 und 5 sind weitere Ausführungsbei­ spiele zur Konfiguration der Felder 10 in Verbin­ dung mit einer dreieckförmigen Widerstandsanordnung dargestellt.

Fig. 4 zeigt ein in drei gleich große Teilfelder 14, 15, 16 unterteiltes Feld, wobei die Teilfelder 14, 15, 16 durch Isolierschichten 17, 18 voneinan­ der getrennt sind. Da in diesem Falle die Bedingung zu erfüllen ist kann die Berührungsfläche des auf dem Feld 10 zu positionierenden Gegenstandes kleiner als im vor­ stehenden Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 2 und 3 gemacht werden, ohne daß die Gefahr besteht, daß keine Messung erfolgen kann, da alle drei Kontakt­ punkte 24, 25, 26 im selben Feld aufgrund der Stel­ lung des Gegenstandes angeordnet sind. In dem Aus­ führungsbeispiel gemäß Fig. 4 kann beispielsweise ein Signal vom Signalgeber an das Teilfeld 15 ge­ legt werden, während die Teilfelder 14, 16 unterein­ ander und mit Signalempfänger verbunden sind. Alter­ nativ hierzu kann an die Teilfelder 14, 16 ab­ wechselnd ein Signal vom Signalgeber gelegt werden, während das Teilfeld 15 mit dem Signalempfänger ver­ bunden ist. Dadurch lassen sich Fehlmessungen auf­ grund eventueller Kurzschlüsse analog zur Anordnung gemäß Fig. 5 vermeiden.

In Fig. 5 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem das Feld 10 aus vier gleich großen Teilfel­ dern 10 a, 10 b, 10 c, 10 d besteht, die durch ent­ sprechende Isolierschichten voneinander getrennt sind. Die einzelnen Teilfelder 10 a bis 10 d sind mit Anschlüssen S 1 bis S 4 verbunden, die sowohl mit dem Signalgeber als auch dem Signalempfänger verbunden sind und wechselweise an den Signalgeber bzw. Sig­ nalempfänger angeschlossen werden. Durch Umschalten ist entweder der sich aus den Teilfeldern 10 a, 10 b zusammensetzende Teilfeldbereich oder der sich aus den Teilfeldern 10 a, 10 c zusammensetzende Teilfeld­ bereich mit dem Signalgeber und der jeweils verblei­ bende Teilfeldbereich mit dem Signalempfänger ver­ bunden, so daß für den Fall, daß die Kontaktpunkte größer als die Isolierschicht sind und somit die Ge­ fahr eines Kurzschlusses besteht, auch bei ent­ sprechend ungünstigen Stellungen des Gegenstandes auf dem Feld 10 eine Messung erfolgen kann, da bei einer der beiden Messungen in jedem Fall der Kurz­ schluß aufgehoben ist.

Das in Fig. 6 dargestellte Prinzipschaltbild zur Feststellung der Identität und Stellung von Schach­ figuren auf einem Schachbrett 1 verdeutlicht die Aufteilung der einzelnen Felder in Teilfelder, die entweder mit dem Signalgeber 4 oder dem Eingang eines Operationsverstärkers 70 verbunden sind. Das matrixförmige Schachfeld ist in bekannter Weise in acht Reihen und acht Spalten unterteilt, die einer internationalen Vereinbarung entsprechend mit Ziffern (1) bis (8) für die Reihen und Buchstaben (a) bis (h) für die Spalten bezeichnet sind. Bei der Anordnung gemäß Fig. 6 sind die Teilfelder der Spalten a bis h untereinander und mit jeweils einem von acht Ausgängen des Signalgebers 4 verbunden.

Die verbleibenden Teilfelder jeder Reihe (1) bis (8) des matrixförmigen Schachfeldes sind über je eine Leitung mit einem Eingang jeweils eines für jede Reihe (1) bis (8) vorgesehenen Verstärkers 70 verbunden. Der Ausgang des jeweiligen Verstärkers ist mit einem von acht Eingängen der Auswerteinrich­ tung 3 verbunden.

Der Signalgeber 4 weist zusätzlich drei Adreßein­ gänge A 0 bis A 2 auf, durch die jeweils eine der acht mit den Spalten (a) bis (h) der Schachbrettma­ trix verbundenen Leitungen aktiviert werden kann. Wird beispielsweise der Signalgeber an eine Gleich­ spannung + U _B angeschlossen, so kann in Abhängig­ keit von der Adressierung diese Spannung + U _B an eine der acht Ausgangsleitungen angelegt werden. Dies kann beispielsweise in der Weise erfolgen, daß der Signalgeber aus einer kombinatorischen Logik in Verbindung mit Feldeffekt- oder bipolaren Transis­ toren besteht, deren Steueranschlüsse mit den Aus­ gängen der kombinatorischen Logik verbunden sind, während die Laststrecken an die Spannungsquelle + U _B einerseits und an die Verbindungsleitungen zu den Spalten (a) bis (h) der Schachbrettmatrix andererseits angeschlossen sind.

Wie der Darstellung gemäß Fig. 7 in Verbindung mit Fig. 6 zu entnehmen ist, ist der eine Eingang des Operationsverstärkers 70 mit den jeweils acht Teil­ feldern einer Reihe (1) bis (8) verbunden, auf denen Schachfiguren unterschiedlicher Ärt positio­ niert sind oder nicht. In der Darstellung gemäß Fig. 7 ist eine einzelne Reihe der Schachbrettma­ trix herausgezeichnet worden und die Belegung eines Feldes durch die Anordnung eines Widerstandes wie­ dergegeben worden. Der Darstellung gemäß Fig. 7 ist zu entnehmen, daß beispielsweise das in der Spalte (a) angeordnete Teilfeld der betreffenden Reihe mit einer Schachfigur belegt ist, der der Widerstands­ wert R ₈ zugeordnet ist. Die Teilfelder der Spalten (b), (c), (e) und (f) sind unbelegt, während die verbleibenden Teilfelder (d), (g) und (h) mit unter­ schiedlichen Schachfiguren belegt sind.

Da der Signalgeber 4 die Gleichspannung + U _B zyk­ lisch an die einzelnen Spalten (a) bis (h) anliegt, kann jeweils nur an einer der Spalten, in der Dar­ stellung gemäß Fig. 6 an der Spalte (h) die Span­ nung + U _B anliegen, so daß das betreffende Feld der Spalte (h) am Eingang des Operationsverstärkers 70 anliegt. In diesem Fall kann nur ein Strom von den Teilfeldern der Spalte (h) zu den anderen Teilfel­ dern dieser Spalte fließen, vorausgesetzt, daß das betreffende Feld mit einer Schachfigur belegt ist. In der Darstellung gemäß Fig. 6, in der der Operationsverstärker 70 mit einem Widerstand 71 mit dem Widerstandswert R _a beschaltet ist, beträgt somit die am Ausgang 72 des Operationsverstärkers 70 anliegende Spannung U _a :

Analog hierzu werden von den sieben weiteren Opera­ tionsverstärkern entsprechende Ausgangsspannungen abgegeben, vorausgesetzt, die den einzelnen Reihen 1 bis 8 der Schachbrettmatrix zugeordneten Teilfel­ der der Spalte (h) sind mit Schachfiguren belegt. Die Auswerteinrichtung 3 erhält somit acht ver­ schiedene Meßwerte und kann in Abhängigkeit davon, ob eine Ausgangsspannung und wie groß diese Aus­ gangsspannung ist, bestimmen, ob und welche Schach­ figur auf dem betreffenden Feld der Spalte (h) steht.

Beim nächsten Meßvorgang wird mittels des Signalge­ bers 4 die Spannung + U _B an die Teilfelder der Spalte (a) gelegt usw., so daß zyklisch sämtliche Felder der Schachbrettmatrix abgefragt werden können.

Eine gegenüber der Anordnung gemäß Fig. 5 schal­ tungstechnisch vereinfachte Anordnung ist im Block­ schaltbild gemäß Fig. 7 ebenfalls anhand eines Schachspieles dargestellt.

Das Schachbrett 1 weist in bekannter Weise jeweils acht Spalten und acht Reihen gleich großer Felder 10 auf, die entsprechend den oben stehenden Ausfüh­ rungen in zwei gleich große Teilfelder unterteilt sind. Die Teilfelder jeweils einer Spalte sind untereinander verbunden und an jeweils einen von acht Ausgängen eines Signalgebers 4 in Form eines 8-Bit-Latch angeschlossen. Das 8-Bit-Latch weist neben den acht Ausgängen und dem Spannungsanschluß an die Spannung + U _B drei Adressiereingänge A 0 bis A 2 auf.

Die verbleibenden Teilfelder jedes Feldes sind reihenweise untereinander und mit jeweils einem Ein­ gang eines Multiplexers 5 verbunden. Der Multi­ plexer 5 weist ebenfalls drei Adressiereingänge A 3 bis A 5 auf und ist ausgangsseitig mit einem Eingang eines Operationsverstärkers 7 verbunden. Der Opera­ tionsverstärker-Ausgang ist an den Eingang eines Analog/Digital-Wandlers 8 angeschlossen, dessen Di­ gitalausgang bzw. digitale Ausgänge mit dem Eingang eines Frozessors 31 verbunden ist bzw. sind. Der Prozessor 31 ist wechselseitig mit einem Speicher 32, beispielsweise einem RAM-Speicher verbunden. Die jeweils drei Adressiereingänge des 8-Bit-Latch 4 sowie des Multiplexers 5 sind an Adressieraus­ gänge des Prozessors 31 angeschlossen. Eine Aus­ gangsleitung des Prozessors 31 führt wahlweise zu einer nicht näher dargestellten Anzeigeeinrichtung bzw. zu einer die Identifizierungs- und Stellungs­ signale weiterverarbeitenden Einrichtung.

Gesteuert von den Adressenausgängen des Prozessors 31 wird mittels des 8-Bit-Latch die Spannung + U _B zyklisch von einer Spalte zur anderen umgeschaltet, so daß jeweils die Teilfelder einer Spalte des ma­ trixförmigen Schachfeldes mit der Spannung + U _B be­ aufschlagt sind. Von den Adressausgängen A 3 bis A 5 gesteuert schaltet der Multiplexer 5, der mit den acht Reihen der Schachbrettmatrix verbunden ist, von einer Reihe zur anderen um und leitet somit den Meßwert jedes Teilfeldes jeder Reihe an den Eingang des Verstärkers 7. Da in jeweils einer Reihe bis auf das Feld, dessen Spalte mit der Spannung + U _B beaufschlagt ist, alle Spannungen Null sind, wird nur der Strom durch jeweils einen (komplexen) Wider­ stand einer Spalte gemessen, wobei der komplexe Wi­ derstandswert von der jeweiligen, auf dem betreffen­ den Feld positionierten Schachfigur abhängt. Der er­ faßte Meßwert wird mittels des Verstärkers 7 ver­ stärkt und im Analog/Digital-Wandler 8 in ein digi­ tales Signal umgesetzt, das entweder parallel oder seriell an den Eingang bzw. an mehrere Eingänge des Prozessors 31 abgegeben wird.

Durch einen Vergleich mit im Speicher 32 gespeicher­ ten digitalen Signalen für die einzelnen Schachfi­ guren wird durch einen geeigneten Programmablauf be­ stimmt, welcher Schachfigur das vom Analog/Digital- Wandler 8 abgegebene digitale Signal zuzuordnen ist. Infolge der Ansteuerung des 8-Bit-Latch 4 und des Multiplexers 5 über die Adressierleitungen A 0 bis A 5 kann der Prozessor 31 darüber hinaus be­ stimmen, welches Feld aus den 64 Feldern der Schach­ brettmatrix gerade abgefragt wird und ob sowie mit welcher Figur entsprechend dem erfaßten digitalen Signal dieses betreffende Feld belegt ist. Dement­ sprechend werden Signale X₁, X ₂ für die Stellung und Identität der betreffenden Schachfigur abge­ geben.

Wie der Darstellung gemäß Fig. 7 zu entnehmen ist, sind die mit den Ausgängen des 8-Bit-Latch 4 ver­ bundenen Teilfelder als Leiterstreifen ausgebildet, während die mit den Eingängen des Multiplexers 5 verbundenen anderen Teilfelder als isolierte Recht­ ecke ausgebildet sind, die jedoch reihenweise unter­ einander sowie mit dem betreffenden Eingang des Multiplexers 5 verbunden sind. Zur Potentialtren­ nung sind Isolierstreifen 19 zwischen den einzelnen Feldern vorgesehen.

Die Leiterplattenkonfiguration des Schachbrettes ge­ mäß Fig. 7 kann beispielsweise in der Weise herge­ stellt werden, daß eine leitfähige Folie, die die durchgehenden Spaltenhälften der Felder sowie die einzelnen isolierten Felder als leitfähige Folien­ elemente aufweist, auf eine Holzplatte aufgeklebt wird, so daß auf diese Weise die Isolierabschnitte 19 gebildet werden.

Als Beispiel für einen 8-Bit-Latch kann der 8-Bit- Latch HEF 40373B angeführt werden, während als Multi­ plexer der 8-Kanal-Analog-Multiplexer/Demultiplexer HEF 4051B verwendet werden kann.

Anstelle eines Analog/Digital-Wandlers kann bei­ spielsweise auch ein Spannungs/Frequenz-Wandler ein­ gesetzt werden, der auf eine bestimmte Eingangsspan­ nung eine bestimmte Frequenz abgibt, die beispiels­ weise über Filterglieder zur Bestimmung des be­ treffenden Gegenstandes auf dem gemessenen Feld dienen. Es ist aber auch jede andere Konfiguration möglich, bei der ein bestimmter Meßwert einem be­ stimmten Gegenstand zugeordnet wird.

Die vorstehende Beschreibung wurde insbesondere auf die Feststellung der Identität und Stellung von Schachfiguren auf einem Schachbrett ausgerichtet, jedoch läßt sich die erfindungsgemäße Lösung auch bei anderen Anwendungsbereichen vorteilhaft ein­ setzen. Dies gilt nicht nur für die Figurenerken­ nung bei Spielen, sondern auch für planungsauf­ gaben, Demonstrationsversuchen o.dgl.

Obwohl die Ohm′sche Widerstandsmessung als be­ sonderes Ausführungsbeispiel dargestellt wurde, läßt sich in völlig analoger Weise auch die Messung komplexer Widerstände bei Anlegen einer Wechselspan­ nung durchführen, ohne daß der aufgezeigte Lösungs­ weg verlassen wird.

Claims (17)

1. Verfahren zum Feststellen der Identität und Stel­ lung von Gegenständen, die sich in verschiedenen Feldern eines in eine vorbestimmte Anzahl gleich großer Felder unterteilten Bereichs befinden, insbe­ sondere zum Feststellen der Identität und Stellung von Schachfiguren auf einem Schachbrett, dadurch gekennzeichnet, daß an die in mindestens zwei Teilfelder (11, 12) unterteilten Felder (10) ein elektrisches Signal gelegt wird, daß die Gegen­ stände (2) mit einer beide Teilfelder (11, 12) über­ brückenden Kennungseinrichtung (21, 22, 23) ver­ sehen sind, und daß die Felder (10) abgetastet wer­ den und durch die Kennungseinrichtungen (21, 22, 23) der Gegenstände (2) verursachte Veränderungen des an die Teilfelder (11, 12) angelegten elek­ trischen Signals von einer Auswerteinrichtung (3) erfaßt werden, die den einzelnen Gegenständen (2) zugeordnete Signale speichert, mit den veränderten Signalen vergleicht und der Identität und Stellung der Gegenstände (2) entsprechende Signale abgibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Felder (10) von der Auswerteinrichtung (3) sequentiell an­ gesteuert und abgetastet werden und daß die Auswert­ einrichtung (3) einen bei einem Abtastvorgang auf einem der Felder (10) erfaßten Gegenstand (2) und seine Identität durch den Vergleich des gespeicher­ ten Signals (Y) mit dem veränderten Signal (U _A ) an­ gibt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Felder (10) von der Auswerteinrichtung (3) im Multiplexverfahren abge­ tastet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Signal aus einer Gleichspannung (U _B ) und die Kennungsein­ richtung aus einer Widerstandsanordnung (21, 22, 23) besteht, daß die Gleichspannung (U _B ) sequentiell unter Steuerung der Auswerteinrichtung (3) bzw. eines Taktgebers (6) an die einzelnen Fel­ der (10) bzw. Teilfelder (11, 12, 13) angelegt wird und die einzelnen Felder (10) im Multiplexverfahren von der Auswerteinrichtung (3) zeitgleich mit dem jeweils angesteuerten Feld (10) abgetastet werden und der bei Belegung eines Feldes (10) mit einem Gegenstand (2) fließende Strom durch die jeweilige Widerstandsanordnung (21, 22, 23) gemessen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die gemessenen analogen Signale (U _A ) in digitale Signale (D) umgewandelt und einem Prozessor (31) zugeführt werden, der die digitalen Meßsignale (D) mit gespeicherten, den ein­ zelnen Gegenständen (2) zugeordneten digitalen Sig­ nalen (Y) vergleicht und bei Übereinstimmung ein die Stellung und Identität des betreffenden Gegen­ standes entsprechendes Signal (X ₁, X ₂) abgibt.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Felder (10) des Bereiches (1) in mindestens zwei Teilfelder (11, 12) unterteilt ist,
daß die die Felder (10) des Bereichs (1) berührende Fläche des Gegenstandes (2) so dimensioniert ist, daß sie in jeder Stellung des Gegenstandes (2) auf einem Feld (10) beide Teilfelder (11, 12) wenig­ stens teilweise überdeckt,
daß jeder Gegenstand eine vorbestimmte Widerstands­ anordnung (21, 22, 23) aufweist, die mit mindestens zwei Taktpunkten (24, 25, 26) verbunden ist, die auf der das betreffende Feld (10) berührenden Fläche so angeordnet sind, daß sie jeweils ein Teil­ feld (11, 12) kontaktieren,
daß das eine Teilfeld (11) mit einem ein vorbestimm­ tes elektrisches Signal abgebenden Signalgeber (4) und das andere Teilfeld (12) mit einem Signal­ empfänger (5) verbunden ist, der bei Belegung eines Feldes (10) mit einem Gegenstand (2) infolge der vorbestimmten Widerstandsanordnung (21, 22, 23) des betreffenden Gegenstandes (2) ein verändertes Sig­ nal (U _A ) erfaßt und an eine Auswerteinrichtung (3) abgibt, die die Belegung des betreffenden Feldes (10) des Bereichs (1) anzeigt sowie durch einen Ver­ gleich des veränderten Signals (U _A ) mit gespeicher­ ten Werten (Y) veränderter Signale für die einzel­ nen Gegenstände (2) ein die Identität und Stellung des betreffenden Gegenstandes (2) anzeigendes Sig­ nal (X₁, X ₂) angibt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteinrichtung (3) mit dem Signalgeber (4) verbunden ist und ko­ dierte Signale (A 0, A 1, A 2) zur sequentiellen An­ steuerung der Teilfelder (11) an den Signalgeber (4) abgibt und daß der Signalempfänger (5) aus einem Multiplexer besteht, der die an den einzelnen Teilfeldern (12) anliegenden Signale nacheinander abfragt und an die Auswerteinrichtung (3) abgibt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalgeber (4) ein Gleichspannungssignal sequentiell an die einen Teil­ felder (11) abgibt.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsanord­ nung (21, 22, 23) aus drei in einem gleichseitigen Dreieck angeordneten Ohm′schen Widerständen be­ steht, deren Eckpunkte die Kontaktpunkte (24, 25, 26) bilden.

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 und 9 zum Feststellen der Identität und Stellung von Schachfi­ guren auf einem Schachbrett, dadurch gekennzeichnet, daß die 64 quadratischen Felder (10) mit der Seitenlänge (D) aus jeweils zwei gleich großen Teilfeldern (11, 12) mit einer dazwischen angeordneten Isolierschicht (13) be­ stehen und daß die an der Unterseite der Schachfi­ guren angeordneten Kontaktpunkte (24, 25, 26) die Gleichung erfüllen, worin H die Höhe des gleichseitigen Dreiecks ist.

11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 und 9 zum Feststellen der Identität und Stellung von Schach­ figuren auf einem Schachbrett, dadurch gekennzeichnet, daß die 64 quadratischen Felder (10) mit der Seitenlänge (D) aus jeweils drei gleichgroßen Teilfeldern (14, 15, 16) mit da­ zwischen angeordneten Isolierschichten (17, 18) be­ stehen und daß die an der Unterseite der Schachfi­ guren angeordneten Kontaktpunkte (24, 25) die Glei­ chung erfüllen, worin H die Höhe des gleichseitigen Dreiecks ist.

12. Vorrichtung nach einem der vorstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Kon­ taktpunkte (24, 25, 26) geringfügig kleiner als die Dicke der Isolierschichten (13; 17, 18) ist.

13. Vorrichtung nach einem der vorstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalgeber aus einem 8-Bit-Latch (4) besteht, dessen drei Adreß­ eingänge mit drei ersten Adreßausgängen (A 0 bis A 2) der Auswerteinrichtung (3) und dessen acht Aus­ gänge mit den acht Spalten (a bis h) des Schach­ brettes (1) verbunden sind und daß der Signal­ empfänger aus einem 8-Bit-Multiplexer (5) besteht, dessen acht Eingänge mit den acht Reihen ((1 bis 8)) des Schachbrettes (1) und dessen drei Adreßein­ gänge mit drei zweiten Adreßausgängen (A 3 bis A 5) der Auswerteinrichtung (3) verbunden sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Multi­ plexers (5) über einen Analog/Digital-Wandler (8), der den von einem mit einer Schachfigur besetzten Feld erfaßten Gleichstromwert in ein Digitalsignal umwandelt, mit einem Prozessor (31) verbunden ist, der das vom Analog/Digital-Wandler (8) abgegebene Digitalsignal mit den für die jeweilige Schachfigur gespeicherten Werte vergleicht und bei Übereinstim­ mung ein die Identität und Stellung der betreffen­ den Schachfigur bezeichnendes Signal (Xi 1, X ₂) ab­ gibt.

15. Vorrichtung nach einem der vorstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Multi­ plexers (5) über einen Spannungs/Frequenz-Wandler, der den von einem mit einer Schachfigur besetzten Feld erfaßten Gleichstromwert in ein Signal be­ stimmter Frequenz umwandelt, mit einem Prozessor (31) verbunden ist, der das vom Spannungs/Frequenz- Wandler abgegebene Frequenzsignal mit den für die jeweiligen Schachfigur gespeicherten Frequenzwerten vergleicht und bei Übereinstimmung ein die Identi­ tät und Stellung der betreffenden Schachfigur be­ zeichnendes Signal (X₁, X ₂) abgibt.

16. Vorrichtung nach einem der vorstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilfelder (11, 12; 14, 15, 16) sowie dazwischen angeordnete Isolier­ schichten (13; 17, 18) durch eine auf eine elek­ trisch isolierende Platte befestigte leitfähige Folie gebildet sind, wobei die leitfähige Folie der Konfiguration der Teilfelder (11, 12; 14, 15, 16) entspricht.

17. Vorrichtung nach einem der vorstehenden An­ sprüche für ein Schachspiel mit einer Schachbrett­ matrix mit in jeweils acht Reihen und Spalten an­ einandergereihten, quadratischen Feldern, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Signalgeber (4) verbundenen Teilfelder (11) untereinander durch­ gehend verbunden sind und daß die mit Signal­ empfänger verbundenen Teilfelder jeweils einer Reihe untereinander und mit dem als Multiplexer aus­ gebildeten Signalempfänger verbunden sind.