新型非接觸式ic卡及讀卡器的製造方法
2023-05-20 21:51:06 2
新型非接觸式ic卡及讀卡器的製造方法
【專利摘要】新型非接觸式IC卡及讀卡器，IC卡包括PVC片層、感應天線及晶片，PVC片層包括上、下電路印刷層、中間層及外覆膜層，中間層位於上、下電路印刷層之間，中間層設置有磁體容置槽，磁體容置槽內設置永磁體。讀卡器包括殼體、讀卡電路模塊、讀卡器永磁體、電磁鐵控制電路及電源，方向控制電磁鐵組包括至少四組間隔分布的電磁鐵，方向控制電磁鐵組的中心與讀卡器永磁體的中心重合；電磁鐵控制電路上設置有相互電連接的4位順序驅動電路、驅動電源電路和時鐘電路，電磁鐵上的線圈與4位順序驅動電路電連接。本實用新型在IC卡內設置嵌有永磁體的中間層，在讀卡器上設置永磁體和方向控制電磁鐵組，可使IC卡懸浮於讀卡器上方進行信息讀寫。
【專利說明】新型非接觸式IC卡及讀卡器
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於非接觸式IC卡【技術領域】，更具體地說，涉及一種可懸浮於讀卡器上方進行信息讀寫的非接觸式IC卡以及與該卡片配套使用的讀卡器。
【背景技術】
[0002]隨著近年來智慧卡技術的不斷發展，IC智慧卡已經廣泛應用在金融、醫療、公共運輸、安保系統、電話通信、社保等領域，卡片的外觀也千變萬化。現有IC卡主要分為兩類:可通過與專用設備接觸來寫入和讀出信息的接觸式IC卡，以及僅通過靠近專用設備來寫入和讀出信息的非接觸式IC卡。
[0003]RFID (Rad1 Frequency Identificat1n)技術,又稱無線射頻識別，是一種通信技術，可通過無線電訊號識別特定目標並讀寫相關數據，而無需識別系統與特定目標之間建立機械或光學接觸。採用無線射頻識別技術的非接觸式IC卡又稱射頻卡，主要由封裝在PVC片材中的晶片和感應天線組成。卡片在一定距離範圍靠近讀卡器表面，即可通過無線電波的傳遞來完成數據的讀寫操作。目前，市面上開始大量湧現非接觸式IC卡以及複合型卡，而且樣式很多，卡片通過連接非接觸式讀卡器來進行交易，非接觸讀卡的應用改變了人們卡片使用方式，解放出讀卡用的時間。現有的非接觸式IC卡雖然可以不用接觸讀寫設備即可讀寫操作，但是仍需手持或放在讀寫設備上，還沒有可以自行懸浮於讀寫設備上方的IC卡，本實用新型人設計了一種可以懸浮讀寫的IC卡，只要卡片放在讀卡器上就可以放開手，卡片懸浮在空中完成讀卡和寫卡過程，讓讀卡操作更輕鬆。
實用新型內容
[0004]本實用新型的目的是提供一種可以懸浮讀卡的新型非接觸式IC卡及讀卡器。
[0005]為了實現上述目的，本實用新型採取如下的技術解決方案:
[0006]新型非接觸式IC卡，包括PVC片層、封裝於所述PVC片層內的感應天線及晶片，所述感應天線與所述晶片電連接；所述PVC片層包括層壓在一起的上電路印刷層、下電路印刷層、中間層及外覆膜層，所述中間層位於所述上電路印刷層和所述下電路印刷層之間，所述外覆膜層覆蓋於所述上電路印刷層和下電路印刷層的外側表面，所述中間層設置有磁體容置槽，所述磁體容置槽內設置有永磁體。
[0007]本實用新型更具體的技術方案為，所述感應天線為繞制於所述永磁體外圍的感應線圈。
[0008]本實用新型更具體的技術方案為，所述永磁體為環形磁鐵。
[0009]本實用新型更具體的技術方案為，所述永磁體為釹鐵環。
[0010]本實用新型更具體的技術方案為，所述中間層兩側表面分別設置有透明PVC保護層。
[0011]可懸浮讀寫的非接觸式IC卡的讀卡器，包括:殼體；設置於所述殼體內的讀卡電路模塊，讀卡電路模塊中包含與IC卡感應天線對應的讀卡感應線圈；設置於所述殼體內的讀卡器永磁體，所述讀卡器永磁體位於所述讀卡電路模塊下方；設置於所述殼體內的方向控制電磁鐵組，所述方向控制電磁鐵組包括至少四組沿圓周均勻間隔分布的電磁鐵，所述方向控制電磁鐵組的中心與所述讀卡器永磁體的中心重合；設置於所述殼體內的電磁鐵控制電路，所述電磁鐵控制電路上設置有4位順序驅動電路、驅動電源電路和時鐘電路，所述4位順序驅動電路分別與所述驅動電源電路和時鐘電路相連，所述電磁鐵上的線圈與所述4位順序驅動電路電連接；為所述讀卡電路模塊及電磁鐵控制電路供電的電源。
[0012]本實用新型更具體的技術方案為，所述讀卡器永磁體為環形磁體，所述方向控制電磁鐵組設置於所述讀卡器永磁體環內。
[0013]本實用新型更具體的技術方案為，通入所述電磁鐵線圈的交變電流的交變頻率與讀卡感應線圈的工作頻率不同。
[0014]本實用新型更具體的技術方案為，通入所述電磁鐵線圈的交變電流的交變頻率為100 ?IlOHZo
[0015]由以上技術方案可知，本實用新型在非接觸式IC卡的PVC片層中設置一層中間層，在中間層內嵌射永磁體，同時在讀卡器上設置對應的永磁體，根據磁體同性相斥的原理，IC卡和讀卡器上的永磁體可以相互作用，當IC卡靠近讀卡器時可以保持距離，讀卡器中還設置有方向控制電磁鐵組,通過順序驅動電路控制電流按序通入方向控制電磁鐵組中的各電磁鐵，使電磁鐵在4個方向上產生磁場，調節IC卡位置，使IC卡懸浮於讀卡器的讀卡區域，在懸浮過程中進行信息的讀寫。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]為了更清楚地說明本實用新型實施例，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖做簡單介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0017]圖1為本實用新型實施例非接觸式IC卡的分解結構示意圖；
[0018]圖2為本實用新型實施例非接觸式IC卡磁環安裝層的分解結構示意圖；
[0019]圖3為本實用新型實施例讀卡器的分解結構示意圖；
[0020]圖4為本實用新型實施例讀卡器去除讀卡電路後的俯視圖；
[0021]圖5為本實用新型實施例讀卡器電磁鐵控制電路的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖對本實用新型進行詳細描述，在詳述本實用新型實施例時，為便於說明，表示器件結構的附圖會不依一般比例做局部放大，而且所述示意圖只是示例，其在此不應限制本實用新型保護的範圍。需要說明的是，附圖採用簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、清晰地輔助說明本實用新型實施例的目的。
[0023]參照圖1和圖2，本實用新型的非接觸式IC卡包括PVC片層1、封裝於PVC片層I內的感應天線2和晶片(未圖示)，感應天線2通過印刷電路與晶片電連接。PVC片層I包括上電路印刷層1-1、下電路印刷層1-2、中間層1-3及外覆膜層(未圖示)，感應天線2設置於中間層1-3上。在中間層1-3上設置有磁體容置槽l_3a,磁體容置槽l_3a內設置有永磁體4。本實施例的永磁體4為環形磁鐵，永磁體4的幾何中心與中間層1-3的幾何中心重合，亦即磁環中心(圓心)與卡片的幾何中心重合。優選的，該環形磁鐵為採用釹鐵製成的磁環，永磁體4磁力的大小決定卡片懸浮的力量及高度，可根據需要選擇合適的材料及形狀尺寸。中間層1-3位於上電路印刷層1-1和下電路印刷層1-2之間，外覆膜層分別設置於上電路印刷層1-1和下電路印刷層1-2外側，用於保護電路印刷層上的電路圖案。本實用新型的感應天線、晶片、電路印刷層及外覆膜層的結構與現有技術相同。
[0024]下面以一具體實施例對本實用新型的非接觸式IC卡進行詳細說明，該IC卡的製作步驟如下:
[0025]a.在中間層1-3上加工出磁體容置槽l_3a，將永磁體4放入磁體容置槽l_3a中，本實施例永磁體4及中間層1-3的厚度均為0.5mm ；
[0026]b.在中間層1-3上設置感應天線2，本實施例的感應天線2為繞制於永磁體4外圍的感應線圈，感應天線2通過電路印刷層上的電路與晶片電連接；
[0027]c.在中間層1-3兩側表面塗布粘合膠水並風乾，以增加後續層壓的粘結力；優選在中間層1-3兩側表面蓋上一層薄的透明PVC保護層，厚度為0.05mm，用層壓機將中間層和保護層進行預層壓後再塗布膠水，預層壓時要使磁環與PVC層壓至平整且沒有氣泡；
[0028]d.將厚度均為0.15mm的上電路印刷層1_1和下電路印刷層1_2與中間層1_3對位裝訂好，並覆上外覆膜層進行層壓，製成一張大卡；
[0029]e.將大卡衝切成標準卡片大小並封裝上晶片，完成製作。
[0030]參照圖3、圖4及圖5，本實用新型的讀卡器包括殼體(未圖示)以及設置殼體中的讀卡電路模塊10、讀卡器永磁體11、方向控制電磁鐵組12、電磁鐵控制電路板13和電源(未圖示)，電源為讀卡電路模塊10及電磁鐵控制電路13供電。讀卡電路模塊中包含與IC卡感應天線對應的讀卡感應線圈(未圖示)，本實用新型的讀卡電路模塊10與現有技術中讀卡器的讀卡電路模塊相同，可直接使用市場上銷售的讀卡電路模塊，為常規技術，用於讀寫IC卡，此處不做贅敘。
[0031]讀卡器永磁體11設置於讀卡電路模塊10的下方，為配合IC卡上的磁環，本實施例的讀卡器永磁體11也為環形磁體，該環形磁體大於讀卡感應線圈區域。方向控制電磁鐵組12固定於電磁鐵控制電路板13上，電磁鐵控制電路板13設置於讀卡器永磁體11下方，方向控制電磁鐵組12包括4個沿圓周均勻間隔布置的電磁鐵120，電磁鐵120上繞制有線圈，方向控制電磁鐵組12在通入交變電流後，4個電磁鐵120產生磁場，可對IC卡形成4個方向的磁力。方向控制電磁鐵組12的中心與讀卡器永磁體11的中心重合，本例的方向控制電磁鐵組12位於環形的讀卡器永磁體11環內。
[0032]電磁鐵控制電路板13上設置有4位順序驅動電路、驅動電源電路和時鐘電路，4位順序驅動電路與驅動電源電路相連，從讀卡器的電源取電，並與時鐘電路相連。電磁鐵120上的線圈與4位順序驅動電路電連接。本實用新型的4位順序驅動電路採用的是無刷電機上使用的4通道邏輯驅動電路。當電磁鐵120產生磁場時，會與懸浮於讀卡器上方的IC卡間產生相互的磁力作用,4位順序驅動電路根據每個電磁鐵與IC卡永磁體間磁力大小，使電流按序流經電磁鐵。當IC卡放置於讀卡器上方時，在電磁鐵120產生的磁場的磁力作用下,IC卡中的永磁體4與方向控制電磁鐵組12相互作用,可以使IC卡自動位於方向控制電磁鐵組12中心，即在4位順序驅動電路控制下，當放入的IC卡不處於讀卡器永磁體11中心時，某個電磁鐵與IC卡中永磁體間的作用力與其它電磁鐵與IC卡中永磁體間的作用力不平衡，4位順序驅動電路調節通入該電磁鐵的電流，使磁場產生的力相應改變，在磁力作用下使IC卡移向讀卡器永磁體11的中心位置，以達到磁平衡。
[0033]此外，為了避免電磁鐵產生的磁場對讀卡器讀寫信息造成幹擾，通過電磁鐵線圈的交變電流的交變頻率要與讀卡感應線圈的工作頻率不同，一般普通的讀卡設備的讀卡感應線圈的工作頻率為13.56MHZ?18.50MHZ，優選的將電磁鐵控制電路13控制產生的交變電流的交變的頻率設置為100?110HZ。
[0034]本實用新型通過在非接觸式IC卡的PVC片層中增設嵌入了永磁體的中間層，同時在讀卡器內設置與IC卡中永磁體對應的讀卡器永磁體,當將IC卡放置於讀卡器上方時,IC卡內的永磁體與讀卡器內的永磁體在同性磁極相斥的作用力下，託起IC卡,使IC卡懸浮至與讀卡器保持一定的距離，進行信息讀寫；同時配合讀卡器內設置的方向控制電磁鐵組，均勻間隔布置的電磁鐵通電後產生對應方向的磁場，可以控制IC卡旋轉懸浮於讀卡器的讀卡區域範圍內。當讀卡器豎直放置時，通過改變驅動電源的功率，調節各電磁鐵通過的電流大小，達到各方向磁平衡，使電磁鐵組產生的磁力克服IC卡的重力，令IC卡懸浮於讀卡器前方的讀卡區域範圍內。本實用新型在說明書中描述的上方是相對的，指與讀卡器的讀卡區域，當讀卡器平放時，讀卡區域位於讀卡器上方，當讀卡器豎直放置時，讀卡區域即是讀卡器前方。
[0035]誠然，本實用新型的技術構思並不僅限於上述實施例，還可以依據本實用新型的構思得到許多不同的具體方案，例如，前述實施例中，IC卡及讀卡器中的永磁體都是環形，永磁體也可以由多個沿圓周設置的永磁塊組成，這些磁塊連續或間隔排列形成環狀；方向控制電磁鐵組可以包括4N個電磁鐵,4表示4個方向，每個方向上設置N個電磁鐵,N = I, 2,3……，用於形成上、下、左、右4個方向的磁場，以控制IC卡位於讀卡區域內；諸如此等改變以及等效變換均應包含在權利要求所述的範圍之內。
【權利要求】
1.新型非接觸式IC卡，包括PVC片層、封裝於所述PVC片層內的感應天線及晶片，所述感應天線與所述晶片電連接； 其特徵在於: 所述PVC片層包括層壓在一起的上電路印刷層、下電路印刷層、中間層及外覆膜層，所述中間層位於所述上電路印刷層和所述下電路印刷層之間，所述外覆膜層覆蓋於所述上電路印刷層和下電路印刷層的外側表面，所述中間層設置有磁體容置槽，所述磁體容置槽內設置有永磁體。
2.根據權利要求1所述的新型非接觸式IC卡，其特徵在於:所述感應天線為繞制於所述永磁體外圍的感應線圈。
3.根據權利要求1或2所述的新型非接觸式IC卡，其特徵在於:所述永磁體為環形磁鐵。
4.根據權利要求3所述的新型非接觸式IC卡，其特徵在於:所述永磁體為釹鐵環。
5.根據權利要求1所述的新型非接觸式IC卡，其特徵在於:所述中間層兩側表面分別設置有透明PVC保護層。
6.一種可懸浮讀寫非接觸式IC卡的讀卡器，其特徵在於，包括: 殼體； 設置於所述殼體內的讀卡電路模塊，讀卡電路模塊中包含與IC卡感應天線對應的讀卡感應線圈； 設置於所述殼體內的讀卡器永磁體，所述讀卡器永磁體位於所述讀卡電路模塊下方； 設置於所述殼體內的方向控制電磁鐵組，所述方向控制電磁鐵組包括至少四組沿圓周均勻間隔分布的電磁鐵，所述方向控制電磁鐵組的中心與所述讀卡器永磁體的中心重合； 設置於所述殼體內的電磁鐵控制電路，所述電磁鐵控制電路上設置有4位順序驅動電路、驅動電源電路和時鐘電路，所述4位順序驅動電路分別與所述驅動電源電路和時鐘電路相連，所述電磁鐵上的線圈與所述4位順序驅動電路電連接； 為所述讀卡電路模塊及電磁鐵控制電路供電的電源。
7.根據權利要求6所述的讀卡器，其特徵在於:所述讀卡器永磁體為環形磁體，所述方向控制電磁鐵組設置於所述讀卡器永磁體環內。
8.根據權利要求6所述的讀卡器，其特徵在於:通入所述電磁鐵線圈的交變電流的交變頻率與讀卡感應線圈的工作頻率不同。
9.根據權利要求6或8所述的讀卡器，其特徵在於:通入所述電磁鐵線圈的交變電流的交變頻率為100?I1HZ。
【文檔編號】G06K17/00GK204009968SQ201420296590
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年6月5日 優先權日:2014年6月5日
【發明者】楊廣新 申請人:珠海市金邦達保密卡有限公司