Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik LC-Schwingkreise zum Erkennen von Schachfiguren - Frage zu Oszillator.


von Joachim S. (joacim86)


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Hallo zusammen,

es gibt von der Firma DGT Schachbretter, die Figuren über einen 
LC-Schwingkreis in der Figur erkennen können. Die Firma TASC hatte 
damals ein ähnliches System in Produktion. Bei diesen Brettern gibt es 
wohl unter einer Zeile des Brettes und unter einer Spalte Spulen, die 
über einen Verstärker rückgekoppelt sind. Befindet sich nun eine Figur 
mit einem LC-Schwingkreis auf dem Feld, an dem sich die Spulen kreuzen, 
schwingt das System in einer figurentypischen Frequenz.

Hier das Patent: https://patents.google.com/patent/US6168158B1/en

So sehen die Spulen aus: https://www.chessprogramming.org/DGT_Board

Ein paar Detailaufnahmen der Platine: 
https://www.chess.com/clubs/forum/view/adjusting-the-sensitivity-of-a-dgt-e-board

Und die TASC-Figuren im Detail: 
https://www.michael-lang-schach.de/index.php?n=Main.TascR30

Ich wollte das System gerne nachbauen, jedoch nicht als Schachbrett, 
sondern nur für ein einzelnes Feld (also ohne das Multiplexen von 
Zeilen/Spalten, wie es im Patent beschrieben wird). Dann hätte ich unter 
dem einen Feld also zwei Spulen, eine "Sendespule" und eine 
"Empfangsspule". Leider findet man keine detaillierten Informationen 
darüber, wie die Schaltung genau aufgebaut ist, geschweige denn, welche 
Komponenten verbaut werden. Ich bin bei der Suche nach einem geeigneten 
Aufbau über den sogenannten "Reinartz-Oszillator" gestolpert, der sich 
für diesen Zweck eventuell anbietet: 
https://www.nutsvolts.com/magazine/article/bipolar_transistor_cookbook_part_5 
(Fig. 11)

Dazu habe ich eine kleine Simulation in LTSpice zusammengebaut (siehe 
Anhang). Grün das Signal nach dem Comparator LT1016, Rot das Signal vor 
dem Komparator an der unteren Spule, Blau die Referenzspannung am 
Comparator. Die Resonanzfrequenzen liegen je nach Wahl der Kapazität in 
dem LC-Schwingkreis bei 2-10 MHz. Ich habe aber noch ein paar Fragen an 
die Experten, die sich mit der Technik besser auskennen als ich:

1) Bin ich mit dem Reinartz-Oszillator überhaupt auf dem richtigen Weg, 
oder kann man das eleganter lösen?

2) Ist der Kopplungsfaktor von 0.2 (habe ich einfach mal geschätzt) bei 
den unterschiedlichen Luftspulen überhaupt realistisch?

3) Das System schwingt nur an, wenn es einen äußeren Impuls, wie z.B. 
das Einschalten der Spannung zu Beginn gibt - es wäre in der Realität 
natürlich gut, wenn das System von selbst zu schwingen beginnt, sobald 
eine Kopplung zwischen dem LC-Schwingkreis und den anderen beiden Spulen 
gibt - wie kann man das realisieren?

Würde mich freuen, wenn man mir hier weiterhelfen könnte!

Viele Grüße
Joachim

von Hubert G. (hubertg)


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Wenn du nur ein Feld brauchst, warum nicht RFID. Gibt es nahezu fertig.
Es sei denn du willst gerne sebst basteln.

von Joachim S. (joacim86)


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Ich wollte schon gerne basteln - RFID geht natürlich auch, aber ich bin 
an der Technik mit den Schwingkreisen interessiert. Außerdem könnte man 
damit Induktivitäten bei bekanntem C oder Kapazitäten bei bekanntem L 
messen.

Off Topic: Schachbretter wären sicher auch mit RFID realisierbar, es 
gibt eine gute Application Note von Texas Instruments zum Multiplexen 
von NFC-Reader-Antennen ;)

von Joachim B. (jar)


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Joachim S. schrieb:
> Ich wollte das System gerne nachbauen, jedoch nicht als Schachbrett,
> sondern nur für ein einzelnes Feld

schreib doch mal was es werden soll, nicht wie du dir die Lösung 
vorstellst.

Für ein Feld reicht ein Reedkontakt oder ein LDR. Wer mag bestellt sich 
Einweg RFID Fahrkarten der griechischen Verkehrsbetriebe.

von Joachim S. (joacim86)


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Ich bin diesem System interessiert, weil ich den Ansatz, 
LC-Schwingkreise als eine Art Tag zu benutzen, ganz interessant finde 
und an den technischen Details interessiert bin - und bei der 
Realisierung eines Nachbaus idealerweise noch was lernen kann.

von Thomas R. (Gast)


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Hallo,
ich könnte mir vorstellen daß das mit einem DIP-Meter funktionieren 
könnte.
Zusammen mit einem Multiplexer kriegst du maximal 32 Frequenzen.
Dort wo keine Figuren stehen gibt es keinen Ausschlag und dort wo eine 
Figur steht gibt es eine passende Frequenz.

https://de.wikipedia.org/wiki/Dipmeter
https://www.darc.de/fileadmin/_migrated/content_uploads/Grundlagen_klassischer_Dipmeter_mit_Bildern.PDF

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Ein Schwingkreis entzieht dem DIP Meter auf seiner Resonanzfrequenz 
Energie, man müsste also ein Sweep Signal auf die Felder legen und den 
'Dip' auswerten.
Habe ich mal für einen Sensor entwickelt, ist aber seit RFID überholt. 
Und ich hatte damals nur die Rechenleistung eines 8048 zur Verfügung.

von Thomas R. (Gast)


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Alle Schachfiguren die fehlen, haben keinen Schwingkreis, also fehlen C1 
und L3.
Dann schwingt der Oszillator nicht und der LT1016 gibt kein Signal aus.

Ist aber am Kreuzungspunkt des Multiplexer ein Schwingkreis, dann 
schwingt der Oszillator und der LT1016 gibt die Frequenz der Figur aus.

Damit ist die Figur und deren Position erkannt.

Dazu braucht kein Sweep Signal.

von Peter D. (peda)


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Viele Schachbretter kommen ohne Figurcode aus. Sie merken sich einfach, 
wo eine Figur hochgenommen und wo eine abgesetzt wurde.
Und für eine Analyse setzt man die benötigten Figuren zuerst auf ihre 
Ausgangspositionen.

von Joachim S. (joacim86)


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Thomas R. schrieb:
> Alle Schachfiguren die fehlen, haben keinen Schwingkreis, also fehlen C1
> und L3.
> Dann schwingt der Oszillator nicht und der LT1016 gibt kein Signal aus.
>
> Ist aber am Kreuzungspunkt des Multiplexer ein Schwingkreis, dann
> schwingt der Oszillator und der LT1016 gibt die Frequenz der Figur aus.
>
> Damit ist die Figur und deren Position erkannt.

Ja das Prinzip ist an sich klar, es geht mir eher darum, ob die 
Schaltung, die ich da nach ein bisschen Recherche zusammengebastelt 
habe, für den Zweck geeignet ist oder ob es da bessere Schaltungen für 
gibt.

Sicher geht das auch mit RFID, Reed oder was weiß ich, aber das ist 
nicht das Ziel - es geht mir explizit um den Ansatz mit Schwingkreisen.

Die Lösung mit DIP-Meter ist an sich auch interessant, da werde ich mich 
mal ein wenig einlesen.

von Thomas R. (thomasr)


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In einem der Franzis Fachbüchlein aus den 70er Jahren (Radio Praktiker 
Bücherei, ich glaube der Autor war Lothar Sabrowsky) wurde ein "geheimes 
Türschloß" zum Nachbau vorgestellt das genau dieses Prinzip nutzt.

Hinter einem Loch in der Tür (oder wo auch immer der Leser sein soll) 
ist eine Antennenspule von einer MW Ferritantenne, nur ohne Ferrit. Die 
Auswerteschaltung schwingt vor sich hin oder es wird durch das Einführen 
des passenden Ferritstabes hinten ein Kontakt betätigt der die 
Stromversorgung schaltet. Da jeder Ferritstab in der Spule eine leicht 
andere Resonanzfrequenz erzeugt, wird nur der "richtige" Stab akzeptiert 
und das Türschloß geschaltet.

Ziemlich blöd wenn der "Schlüssel" mal hinfällt ;-)

: Bearbeitet durch User
von Gunther M. (gunther_m)


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Hallo,

ich hätte jetzt gar keine Schwingung bei der Ansteuerung erwartet. 
Schliesslich will man ja den gekoppelten Schwingkreis frei schwingen 
lassen.
Durch die induktiver Rückkopplung kann man dann die Frequenz dieses
Schwingkreises messen. Eine Stimmgabel wird ja auch nicht geschüttelt,
sondern angeschlagen.

Gruß
Gunther

von Joachim S. (joacim86)


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Thomas R. schrieb:
> In einem der Franzis Fachbüchlein aus den 70er Jahren (Radio Praktiker
> Bücherei, ich glaube der Autor war Lothar Sabrowsky) wurde ein "geheimes
> Türschloß" zum Nachbau vorgestellt das genau dieses Prinzip nutzt.

Danke für den Hinweis! Das hört sich interessant an, da könnte ich an 
einem Nachbau Spaß haben - ich nehme an, die Schaltung verwendet dann 
z.B. einfach einen "normalen" Oszillator, z.B. Hartley, Colpitts oder 
Meißner?

Gunther M. schrieb:
> ich hätte jetzt gar keine Schwingung bei der Ansteuerung erwartet.
> Schliesslich will man ja den gekoppelten Schwingkreis frei schwingen
> lassen.
> Durch die induktiver Rückkopplung kann man dann die Frequenz dieses
> Schwingkreises messen. Eine Stimmgabel wird ja auch nicht geschüttelt,
> sondern angeschlagen.

Danke Gunther für die Antwort, das sieht tatsächlich nach der Art von 
Lösung aus, die ich suche - wobei die Schwingung hier natürlich recht 
schnell abnimmt, wenn die Spulen noch einen Widerstand bekommen. Da 
müsste man dann recht schnell die Frequenz messen. Oder gibt es eine 
Möglichkeit, weiter Energie einzuspeisen, so dass die Amplitude konstant 
bleibt?

Grüße
Joachim

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Was ist denn an einer großen Luftspule unter dem Spielfeld kombiniert 
mit einem Resonanzkreis in der Spielfigur so schwer??

Resonanzkreis codiert durch passende Kondis mit einer 
Standard-Induktivität auf Rollenkern. Also simples Loch von unten in die 
Figur und zwei Lötstellen, wie bei einem 58kHz Anti-thaft-Tag.

Zentral ein Oszillator, der via zwei 1:8 Analogmultiplexer durchs 
Spielfeld rotiert. Prozessor mißt Schwingfrequenz, die vom individuellen 
Kondi bestimmt wird. Kondis gibt es engtoleriert fertig von der Stange.

von Thomas R. (thomasr)


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Joachim S. schrieb:

> Danke für den Hinweis! Das hört sich interessant an, da könnte ich an
> einem Nachbau Spaß haben - ich nehme an, die Schaltung verwendet dann
> z.B. einfach einen "normalen" Oszillator, z.B. Hartley, Colpitts oder
> Meißner?
>
Nach einigem Suchen habe ich vermutlich das richtige Buch antiquarisch 
gefunden und gekauft. Wenn es hier ist kann ich dir das Kapitel per PM 
zukommen lassen. Hier Einstellen dürfte wohl das Urheberrecht verletzen?

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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a la 74HC4060...

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Thomas R. schrieb:
> Dazu braucht kein Sweep Signal.

Du hast mit dem Grid Dipper angefangen. Ich habe nur erklärt, das ein 
Grid Dipper nicht anfängt zu schwingen, wenn man einen Schwingkreis in 
die Nähe hält. Im Gegenteil ist der Dipper ein Oszillator, mit dem man 
Schwingkreise anmessen kann. Willst du also mit einem Dipper 
Schwingkreise nach Frequenz finden, brauchts doch ein Sweep Signal.
Der TE sucht allerdings nach einem Ozillator, der erst schwingt, wenn 
man einen Schwingkreis in die Nähe bringt. Ich vermute aber, das ein 
real aufgebauter Oszillator ohne Schwingkreis wild irgendwo in VHF oder 
UHF schwingt.

von Joachim S. (joacim86)


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Abdul K. schrieb:
> Was ist denn an einer großen Luftspule unter dem Spielfeld kombiniert
> mit einem Resonanzkreis in der Spielfigur so schwer??
>
> Resonanzkreis codiert durch passende Kondis mit einer
> Standard-Induktivität auf Rollenkern. Also simples Loch von unten in die
> Figur und zwei Lötstellen, wie bei einem 58kHz Anti-thaft-Tag.
>
> Zentral ein Oszillator, der via zwei 1:8 Analogmultiplexer durchs
> Spielfeld rotiert. Prozessor mißt Schwingfrequenz, die vom individuellen
> Kondi bestimmt wird. Kondis gibt es engtoleriert fertig von der Stange.

Heißt das, ich könnte z.B. einen simplen Colpitts-Oszillator bauen und 
der würde durch die bloße Anwesenheit eines LC-Schwingkreises messbar 
und verlässlich verstimmt? Oder muss es hier eine spezielle Konstruktion 
sein?

Wie gesagt, multiplexen muss noch nichtmal sein, mir reicht es, wenn ein 
Versuchsaufbau erstmal für ein Feld funktioniert - Multiplexen macht das 
ganze ja wieder komplizierter.

Der 74HC4060 hört sich schon brauchbar an, wenn man was zum Zählen da 
hat!

von Lotta  . (mercedes)


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Du brauchst einen LC-Oszillator, der aud einer Bestimmten Frequenz
schwingt. Bringst Du nun in die Nähe dessen Spule einen auf die gleche 
Frequenz einen abgestimmten Schwingkreis, so bedämpft diesewr deinen 
Oszillator, wenn die beiden Frequenzen überinstimmen.
Den Sprung (also den DIP) in der Stromaufnahme deines Oszillators
wertest Du aus.

Willst Du unterschiedliche Schwingkreise mit den Oszillator erkennen
so muß, wie schon gesagt, dieser sweepen, etwa als VCO mit ner 
Sägezahnspannung.
In dem Augenblick, wo dein Schwingkreis mit der Frequenz des Oszillators
übereinstimmt erfolgt dann der "DIP", die Zeit zwischen dem Beginn
des Sägezahns bis zum Dip ist die Frequenz des Schwingkreises.

mfg

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Der 4060 ist nur ein Beispiel, wo eben eine Oszillatorschaltng im DB 
beschrieben ist. Die läuft auch mit LC Bestückung.

von Joachim S. (joacim86)


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Abdul K. schrieb:
> Der 4060 ist nur ein Beispiel, wo eben eine Oszillatorschaltng im DB
> beschrieben ist. Die läuft auch mit LC Bestückung.

Also würde ich den Quartz durch einen Widerstand, eine Induktivität und 
eine Kapazität in Serie ersetzen?

Würde sich in dem Fall denn die Frequenz groß ändern, wenn ein weiterer 
LC Schwingkreis mit der Induktivität gekoppelt wird?

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