4×4 Elektronisches Schachbrett-Prototyp – RFID & Arduino Integration

Komponenten und Materialien

Hall-Effekt-Sensor (A1126LUA-T, omnidirektional)	×	16
Lötfreies Breadboard (Full Size)	×	1
LED 5mm (generic)	×	16
RFID-Reader 125 kHz (UART) + Antenne	×	1
Arduino Mega 2560	×	1
RFID-Tag 3M	×	2

Benötigte Werkzeuge & Materialien

• Plexiglas
• Glanzpapier
• Holzleisten
• Acrylfarbe (dunkelgrün & creme) ×2
• 10mm Rundmagnete
• Bauer & Dame Schachfiguren
• Lötkolben & Zubehör

Apps und Online-Dienste

• Arduino IDE

Über dieses Projekt

Hallo Maker,

Ich bin Tahir Miriyev, 2018 Absolvent der Middle East Technical University, Ankara (Angewandte Mathematik). Ich liebe es, Dinge zu bauen – besonders wenn Handwerk, Elektronik, Design und Programmierung zusammenkommen. Durch einen einzigartigen Prototyping-Kurs an der Industriedesign-Abteilung konnte ich ein spannendes Semesterprojekt (4 Monate) realisieren. Aufgabe: Kreativen Ansatz für ein bestehendes Produkt finden und mit Arduino/Sensoren umsetzen.

Ich dachte an Schach. Recherche zeigte: Bisherige Projekte nutzen fertige Schach-Engines (alle Züge programmiert) auf Raspberry Pi mit MUXen, LEDs und Reed-Schaltern. Mein Ansatz: Keine externe Schach-Engine, sondern kreative Lösung für das Figurenerkennungs-Problem mittels RFID-Reader, Hall-Sensoren und Arduino Mega.

Das Figurenerkennungs-Problem

Angenommen, ein Schachbrett mit "Gehirn" (Mikrocontroller). Sie heben eine Figur an und setzen sie woanders hin. Das Brett muss erkennen: Welche Figur? und Wo hingesetzt?

Hall-Sensoren / Reed-Schalter (Magnet unter jeder Figur) erkennen nur Ob eine Figur auf dem Feld steht, nicht welche. Die klassische Lösung: Schach-Engine mit Startaufstellung – der Controller "weiß" anfangs, wo jede Figur steht, und verfolgt Züge. Limitation: Man kann nicht beliebig Figuren platzieren und analysieren – muss immer von Startposition beginnen.

Meine Lösung: RFID + Hall-Sensoren

• RFID-Reader an der Brettvorderseite.
• Jede Figur hat Magnet (für Hall-Sensor) UND einen einzigartigen RFID-Tag.
• Vor dem Platzieren: Figur an RFID-Reader halten → ID wird gelesen, Figur identifiziert, im Speicher gespeichert → dann beliebig auf ein Feld setzen.
• Hall-Sensoren (statt Reed-Schalter) vereinfachen Schaltung: Senden digital 0/1 (Figur da / nicht da).
• LEDs pro Feld: Wenn Figur angehoben wird, leuchten alle legalen Zielfelder auf – pädagogisch für Schachlerner!

Trotz mehrerer Techniken bleibt das Projekt einfach und verständlich. Keine 8×8-Version (64 Hall-Sensoren in Türkei zu teuer), daher 4×4-Demo mit zwei Figuren: Bauer & Dame. Statt Engine: eigener Arduino-Code generiert alles.

Empfehlung: Erst das illustrative Video anschauen für intuitives Verständnis.

Hinweis 1: Eine rote LED (links außen) defekt – irrelevant.

Hinweis 2: RFID in DIY nicht ideal (aus Erfahrung). Viele Versuche nötig, bis Reader ID zuverlässig liest. Serial Monitor muss offen sein – das Lesen ist "kopfzerbrechend". Selber testen empfohlen.

Schritt-für-Schritt Bauanleitung

1. Brettbasis: 21×21 cm Pappe + Wände für 16 Felder (A–D, 1–4). 16 Hall-Sensoren (3 Beine) + 16 LEDs (2 Beine) in die Felder stecken (Pappe ist dünn).
2. Löten: Sensor- & LED-Beine an Jumper-Kabel löten. Farbkodierung für +/- (LEDs) und VCC/GND/PIN (Hall) empfohlen. PCB mit WS2812 wäre eleganter, aber Handarbeit gewollt. Alle GND zu gemeinsamer Leitung → Arduino GND. Wichtig: Hall-Sensoren sind omnidirektional – Polung des Magnets egal. 0 = Magnet nah, 1 = Magnet weg (>5mm).
3. Unterbau: Zweite 21×21 cm Pappe, Arduino Mega + langes Breadboard befestigen. 4 Wände dazwischen kleben. Fritzing-Schema folgen. RFID-Reader zum Schluss setzen.
4. Test: Alle LEDs & Sensoren mit Basis-Code testen. Nicht überspringen!
5. Figuren vorbereiten: Bauer & Dame: 10mm Magnet unten + RFID-Tag. IDs via Serial Monitor auslesen.
6. Hauptcode starten & testen!
7. (Optional) Holzarbeiten für natürlicheres Aussehen.

Weitere Fotos & Videos

Danke fürs Lesen! Testet alles und schreibt Kommentare zu Fehlern, Verbesserungen, Ideen. Bei Fragen: miriyevt@gmail.com oder Skype: tahir.miriyev9r1. Viel Erfolg!

Code (thinK_code.ino)

Stark kommentiert für Nachvollziehbarkeit. Logik wirkt anfangs komplex, wird aber klarer beim Eintauchen.

Notation: Felder wie echtes Schach A1–D4, im Code als Array-Indizes 00–33 (Zeile, Spalte).

#include <SoftwareSerial.h>
SoftwareSerial RFID(11, 12);

// Variablen für Positionen, IDs, Matrizen...
int empty_pos[2];
int figure_pos[2][2]; // [Figur][x,y] + Typ
int new_id[14] = {0};
int id_type_matrix[4][4] = {{0}};
int queen_id[14] = {2,53,65,48,48,56,51,49,55,70,65,51,52,3};
int pawn_id[14]  = {2,53,65,48,48,56,51,56,67,49,56,52,68,3};
// ... Pin-Definitionen für 16 Hall-Sensoren (Pins 44-37, 2-10) & 16 LEDs (Pins 22-37)

void setup() {
  RFID.begin(9600); Serial.begin(9600);
  // PinModes für alle Sensoren (INPUT) & LEDs (OUTPUT)
  read_tags(); delay(1000);
  first_figure(); delay(1000);
  Serial.end(); RFID.end(); delay(5000);
  Serial.begin(9600); delay(1000); RFID.begin(9600); delay(1000);
  read_tags(); delay(5000);
  second_figure(); delay(1000);
}

void loop() { figure_reading(); }

// Funktionen: compare_ID, read_tags, first_figure, second_figure,
// leds_off, move_queen (zeigt legale Züge), figure_reading (Hauptlogik:
// Figuren erkennen, Positionen speichern, angehobene Figur bestimmen,
// legale Zielfelder per LEDs anzeigen, Rekursion)

Schaltplan (Fritzing)

Etwas komplex, aber Idee klar. Erste Fritzing-Nutzung – Verbindungen könnten präziser sein. Alles im Schema notiert.

Hinweis: Genaues RFID-Reader-Modell (125kHz UART) nicht in Fritzing-DB. YouTube-Tutorials helfen beim Anschluss.

4x4demo_q0nvG3T3nS.fzz