一种抗干扰低功耗的识别装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种抗干扰低功耗的识别装置，尤其适用于棋类或拼图类用具。通过以第一单元的电极作为公共激励，获取第二单元与第三单元的差分互电容，对于电极周边有电子器件或环境等公共影响因素的情况，差分互电容C12＝第二单元的互电容(C1+环境共模干扰)

【技术实现步骤摘要】
一种抗干扰低功耗的识别装置


[0001]本技术涉及一种抗干扰低功耗的识别装置，尤其适用于棋类或拼图类用具。

技术介绍

[0002]棋类益智玩具包括儿童和成人玩具，儿童主要是拼图类玩具，成人包括围棋、象棋、国际象棋、军棋、跳棋等。拼图需要智能判断结果是否正确、各种棋类需要记录下棋的步骤，以便复盘研究，此外对于需要裁判的棋类(例如：军棋)还需要取代人提供智能裁判。
[0003]现有技术中智能判断、记录下棋或提供智能裁判的基础是要识别到棋子或拼图的身份以及在相应棋盘或拼图底盘的位置。常见的识别方式有视觉识别技术，需要设置一个或多个摄像头采集图像进行识别，缺点：成本高、不方便使用、对环境光线有较高要求，不利于保护隐私，对儿童不安全。
[0004]为了弥补视觉识别技术的上述不足，一些文献也提出了在棋盘表面下方布置适合的电容传感器点阵，在棋子/拼图块上设置导电体/高介电常数物体点阵用于对棋子/拼图块进行编码，通过电容采集的信号识别棋子/拼图块的位置和编码，例如：申请号201410441972.4的中国台湾专利申请公开了利用自电容(包括棋子接地和利用人体耦合接地)和互电容以及不同位置的电极相连形成的多个互电容耦合进行编码的技术方案。申请号201410709906.0的日本专利与中国台湾专利类似，但仅公开两个以上互电容耦合的编码方式。申请号202122439080.9的中国技术专利用电容屏作为棋盘，也是互电容原理，成本高。申请号202180030853.8的美国专利公开了用电容检测空间图案编码的方法和装置。
[0005]但迄今为止尚未见此类电容传感器点阵的技术方案的商业化应用。此类技术方案不能商业化应用的主要原因是：第一、共模干扰的问题：环境温度、湿度以及电磁干扰特别是棋盘上的led指示灯的驱动信号等共模干扰信号对电容测量信号有很大的影响，导致现有电容测量方案信号不稳定，误码率较高，因而无法产品化；第二、低功耗问题，为了用户便利性，和轻量化，一方面要求电池重量越小越好，另一方面要求棋盘用电池供电续航时间越长越好，但现有技术方案电容点阵需要按行列交叉点逐点扫描，对于拼图、围棋、军棋等棋子较多棋盘点位较多的棋类，逐行逐列扫描一遍需要的时间较长，能耗也较大，造成很难同时满足用户的电池长续航和轻量化的需求。

技术实现思路

[0006]本技术的第一目的是克服现有电容传感棋类编码识别系统易受共模干扰，造成误码率较高而很难量产的问题，第二目的要克服现有电容传感棋类编码识别系统功耗较高，轻量化电池续航时间短的问题。
[0007]为此，提供一种抗干扰低功耗的识别装置，包括基体、电容数字转换电路(CDC)、处理模块、至少一个识别物；基体设置有使用多个电极排列而成的电极传感器点阵；电容数字转换电路连接各电极，点阵中存在连接至电容数字转换电路的激励端的第一单元，以及配置与第一单元毗邻的第二单元、第三单元，第二单元、第三单元分别连接至电容数字转换电
路的接收端，第一单元、第二单元、第三单元均通过一个或多个联通的电极组成；每个识别物设置有至少一个编码点来形成对应于该识别物的特定编码图样，编码点被配置为包括与识别物本体的介电常数差异大于4.1
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51倍的第一物体；在特定编码图样面对点阵的状态下，每一个编码点部分或全部的位于第一单元和第二单元之间或者第一单元和第三单元之间的检测区域内进而引起互电容变化；电容数字转换电路以第一单元作为公共激励，获取与之相关的第二单元与第三单元之间的差分互电容；处理模块，用于依据差分互电容输出表示识别物的位置和/或编码的第一信号。
[0008]所述的第一信号，可以是一个或者是离散或连续的更多个数据包，所述数据包携带能够供逻辑处理器直接或间接识别出一个或多个编码点的位置和/或编码的信息，其中该信息可以是未经处理的原始信号或者是通过对原始信号进行加工处理获得的结果数据。
[0009]本技术通过以第一单元的电极作为公共激励，获取第二单元与第三单元的差分互电容，对于电极周边有电子器件(比如灯的闪烁)或环境等公共影响因素的情况，差分互电容C12＝第二单元的互电容(C1+环境共模干扰)
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第三单元的互电容(C2+C环境共模干扰)＝C1
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C2，环境因素的干扰基本上可以通过差分的方式进行消除，达到消除共模干扰、减少误码率的目的；同时可将扫描时间减少一半(差分扫描是一次同时扫描两列，换言之一次测量可得到两个图样信息，提高测量效率)降低功耗，延长电池续航时间。本技术的技术尤其适用于棋类或拼图玩具的识别，例如在棋盘表面下方布置适合的差分互电容传感器点阵，在棋子/拼图块上设置编码点点阵用于对棋子/拼图块进行编码，通过差分互电容采集的信号识别棋子/拼图块的位置和编码，其中编码信息用于表征棋子/拼图块的类别或标识。
[0010]本技术中，上述差分互电容的获取方式可以采用电子差分或硬件差分。其中电子差分方式包括分别测量第二单元的互电容、第三单元的互电容再程序相减，对于公共影响因素变化不是非常快的情况可以适用。硬件差分属于更优选方案，其可以利用电容数字转换电路配置的硬件差分电路同步测量获得差分互电容，硬件差分方案所获取的第二单元的互电容、第三单元的互电容同步，可避免两个互电容不同时间测量所带来的环境变动干扰，获得更高的准确性。
[0011]作为一种改进方案，可以配置第二单元、第三单元以与之相关的第一单元为轴可以形成对称分布或不对称分布，所述对称是指对称的面积和间距相等。对于对称分布的方案，第一次差分扫描中部分对称编码情况将出现所得的差分互电容值相同，此时可以通过第二次正常扫描第二单元的互电容、第三单元的互电容进行辅助区分；对于不对称分布的方案，使用一次差分扫描即可获得将全部对称编码情况进行区分，达到扫描效率提升的优势，进一步提高测量效率，降低系统功耗。
[0012]作为另一种改进方案，可以在识别物上设置用于识别方向的标识，在特定编码图样面对点阵的状态下，处理模块基于标识获得表示识别物放置方向的第二信号。其中，第二信号同样可以是一个或多个连续或离散的数据包，其中携带的信息可以是原始信号或处理后的结果信息。所述标识用于给处理模块提供电信号，其中电信号的提供方式可以是多种多样的，如采用触点接触实现导通的方式；或者如采用物理结构如对嵌使得对嵌时按压开关进而触发信号的方式；或者如在特定地点如识别物底面的四角中的其中一者设置编码点而其他三者不设置，通过识别四角上哪个角落存在编码点来判断方位信息；或者如利用识
别物底面设置的各个编码点形成不对称性，如更多或更少的倾向或指向某个方位来提供方位信息等等。其中最为优选地，在所述识别物的编码点中配置有至少一者的介电常数异于其他编码点，以该者作为所述标识。例如，通过使其中一个或多个特殊编码点的面积与其他编码点的面积形成差异，或使其中一个或多个特殊编码点的材质与其他编码点的材质不同，电极传感器点阵通过识别到特殊编码点的位置来获得棋子/拼图等识别物的摆放方位。在此种配置介电常数异于其他编码点本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗干扰低功耗的识别装置，其特征在于：包括基体、电容数字转换电路、处理模块、至少一个识别物；所述基体设置有使用多个电极排列而成的电极传感器点阵；所述电容数字转换电路连接各电极，点阵中存在连接至电容数字转换电路的激励端的第一单元，以及配置与第一单元毗邻的第二单元、第三单元，第二单元、第三单元分别连接至电容数字转换电路的接收端，所述第一单元、第二单元、第三单元均通过一个或多个联通的电极组成；每个所述识别物设置有至少一个编码点来形成对应于该识别物的特定编码图样，所述编码点被配置为包括与识别物本体的介电常数差异大于4.1
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51倍的第一物体；在所述特定编码图样面对点阵的状态下，每一个所述编码点部分或全部的位于第一单元和第二单元之间或者第一单元和第三单元之间的检测区域内进而引起互电容变化；所述电容数字转换电路以所述第一单元作为公共激励，获取与之相关的第二单元与第三单元之间的差分互电容；所述处理模块，用于依据所述差分互电容输出表示所述识别物的位置和/或编码的第一信号。2.根据权利要求1所述的识别装置，其特征在于：利用所述电容数字转换电路配置的硬件差分电路同步测量获得所述差分互电容。3.根据权利要求1所述的识别装置，其特征在于：所述第二单元、第三单元以与之相关的第一单元为轴形成对称分布或不对称分布，其中所述对称指对称的面积和间距相等。4.根据权利要求1所述的识别装置，其特征在于：所述识别物设置有用于识别方向的标识，在所述特定编码图样面对点阵的状态下，所述处理模块基于所述标识获得表示所述识别物放置方向的第二信号。5.根据权利要求4所述的识别装置，其特征在于：在所述识别物的编码点中配置有至少一者的介电常数异于其他编码点，以该者作为所述标识。6.根据权利要求1所述的识别装置，其特征在于：所述识别装置设置有物理限位结构，所述物理限位结构用于限制所述识别物以第一方向放置在所述基体上。7....

【专利技术属性】
技术研发人员：曹桂水，孙滕谌，曾凡佑，王凯，
申请(专利权)人：北京他山科技有限公司，
类型：新型
国别省市：