可懸浮讀寫的非接觸式ic卡及讀卡器的制造方法
【專利摘要】可懸浮讀寫的非接觸式IC卡及讀卡器，IC卡包括PVC片層、感應(yīng)天線及芯片，PVC片層包括上、下電路印刷層、中間層及外覆膜層，中間層位于上、下電路印刷層之間，中間層設(shè)置有磁體容置槽，磁體容置槽內(nèi)設(shè)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(shè)置有相互電連接的4位順序驅(qū)動(dòng)電路、驅(qū)動(dòng)電源電路和時(shí)鐘電路，電磁鐵上的線圈與4位順序驅(qū)動(dòng)電路電連接。本發(fā)明在IC卡內(nèi)設(shè)置嵌有永磁體的中間層，在讀卡器上設(shè)置永磁體和方向控制電磁鐵組，可使IC卡懸浮于讀卡器上方進(jìn)行信息讀寫。
【專利說明】可懸浮讀寫的非接觸式IC卡及讀卡器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于非接觸式IC卡【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地說，涉及一種可懸浮于讀卡器上方進(jìn)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(shù)】
[0002]隨著近年來智能卡技術(shù)的不斷發(fā)展，IC智能卡已經(jīng)廣泛應(yīng)用在金融、醫(yī)療、公共交通、安保系統(tǒng)、電話通信、社保等領(lǐng)域，卡片的外觀也千變?nèi)f化?，F(xiàn)有IC卡主要分為兩類:可通過與專用設(shè)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(shè)備來寫入和讀出信息的非接觸式IC卡。
[0003]RFID (Rad1 Frequency Identificat1n)技術(shù),又稱無線射頻識(shí)別，是一種通信技術(shù)，可通過無線電訊號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無需識(shí)別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或光學(xué)接觸。采用無線射頻識(shí)別技術(shù)的非接觸式IC卡又稱射頻卡，主要由封裝在PVC片材中的芯片和感應(yīng)天線組成?？ㄆ谝欢ň嚯x范圍靠近讀卡器表面，即可通過無線電波的傳遞來完成數(shù)據(jù)的讀寫操作。目前，市面上開始大量涌現(xiàn)非接觸式IC卡以及復(fù)合型卡，而且樣式很多，卡片通過連接非接觸式讀卡器來進(jìn)行交易，非接觸讀卡的應(yīng)用改變了人們卡片使用方式，解放出讀卡用的時(shí)間。現(xiàn)有的非接觸式IC卡雖然可以不用接觸讀寫設(shè)備即可讀寫操作，但是仍需手持或放在讀寫設(shè)備上，還沒有可以自行懸浮于讀寫設(shè)備上方的IC卡，本發(fā)明人設(shè)計(jì)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，讓讀卡操作更輕松。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種可以懸浮讀卡的非接觸式IC卡及讀卡器。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取如下的技術(shù)解決方案:
[0006]可懸浮讀寫的非接觸式IC卡，包括PVC片層、封裝于所述PVC片層內(nèi)的感應(yīng)天線及芯片，所述感應(yīng)天線與所述芯片電連接；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，所述中間層位于所述上電路印刷層和所述下電路印刷層之間，所述外覆膜層覆蓋于所述上電路印刷層和下電路印刷層的外側(cè)表面，所述中間層設(shè)置有磁體容置槽，所述磁體容置槽內(nèi)設(shè)置有永磁體。
[0007]本發(fā)明更具體的技術(shù)方案為，所述感應(yīng)天線為繞制于所述永磁體外圍的感應(yīng)線圈。
[0008]本發(fā)明更具體的技術(shù)方案為，所述永磁體為環(huán)形磁鐵。
[0009]本發(fā)明更具體的技術(shù)方案為，所述永磁體為釹鐵環(huán)。
[0010]本發(fā)明更具體的技術(shù)方案為，所述中間層兩側(cè)表面分別設(shè)置有透明PVC保護(hù)層。
[0011]可懸浮讀寫的非接觸式IC卡的讀卡器，包括:殼體；設(shè)置于所述殼體內(nèi)的讀卡電路模塊，讀卡電路模塊中包含與IC卡感應(yīng)天線對(duì)應(yīng)的讀卡感應(yīng)線圈；設(shè)置于所述殼體內(nèi)的讀卡器永磁體，所述讀卡器永磁體位于所述讀卡電路模塊下方；設(shè)置于所述殼體內(nèi)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(shè)置于所述殼體內(nèi)的電磁鐵控制電路，所述電磁鐵控制電路上設(shè)置有4位順序驅(qū)動(dòng)電路、驅(qū)動(dòng)電源電路和時(shí)鐘電路，所述4位順序驅(qū)動(dòng)電路分別與所述驅(qū)動(dòng)電源電路和時(shí)鐘電路相連，所述電磁鐵上的線圈與所述4位順序驅(qū)動(dòng)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]本發(fā)明更具體的技術(shù)方案為，所述讀卡器永磁體為環(huán)形磁體，所述方向控制電磁鐵組設(shè)置于所述讀卡器永磁體環(huán)內(nèi)。
[0013]本發(fā)明更具體的技術(shù)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(yīng)線圈的工作頻率不同。
[0014]本發(fā)明更具體的技術(shù)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(shù)方案可知，本發(fā)明在非接觸式IC卡的PVC片層中設(shè)置一層中間層，在中間層內(nèi)嵌射永磁體，同時(shí)在讀卡器上設(shè)置對(duì)應(yīng)的永磁體，根據(jù)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(dāng)IC卡靠近讀卡器時(shí)可以保持距離，讀卡器中還設(shè)置有方向控制電磁鐵組,通過順序驅(qū)動(dòng)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(gè)方向上產(chǎn)生磁場，調(diào)節(jié)IC卡位置，使IC卡懸浮于讀卡器的讀卡區(qū)域，在懸浮過程中進(jìn)行信息的讀寫。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)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發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0017]圖1為本發(fā)明實(shí)施例非接觸式IC卡的分解結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為本發(fā)明實(shí)施例非接觸式IC卡磁環(huán)安裝層的分解結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3為本發(fā)明實(shí)施例讀卡器的分解結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖4為本發(fā)明實(shí)施例讀卡器去除讀卡電路后的俯視圖；
[0021]圖5為本發(fā)明實(shí)施例讀卡器電磁鐵控制電路的電路原理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，在詳述本發(fā)明實(shí)施例時(shí)，為便于說明，表示器件結(jié)構(gòu)的附圖會(huì)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(yīng)限制本發(fā)明保護(hù)的范圍。需要說明的是，附圖采用簡化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、清晰地輔助說明本發(fā)明實(shí)施例的目的。
[0023]參照?qǐng)D1和圖2，本發(fā)明的非接觸式IC卡包括PVC片層1、封裝于PVC片層I內(nèi)的感應(yīng)天線2和芯片(未圖示)，感應(yīng)天線2通過印刷電路與芯片電連接。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(yīng)天線2設(shè)置于中間層1-3上。在中間層1-3上設(shè)置有磁體容置槽l_3a，磁體容置槽l_3a內(nèi)設(shè)置有永磁體
4。本實(shí)施例的永磁體4為環(huán)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(huán)中心(圓心)與卡片的幾何中心重合。優(yōu)選的，該環(huán)形磁鐵為采用釹鐵制成的磁環(huán)，永磁體4磁力的大小決定卡片懸浮的力量及高度，可根據(jù)需要選擇合適的材料及形狀尺寸。中間層1-3位于上電路印刷層1-1和下電路印刷層1-2之間，外覆膜層分別設(shè)置于上電路印刷層1-1和下電路印刷層1-2外側(cè)，用于保護(hù)電路印刷層上的電路圖案。本發(fā)明的感應(yīng)天線、芯片、電路印刷層及外覆膜層的結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有技術(shù)相同。
[0024]下面以一具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的非接觸式IC卡進(jìn)行詳細(xì)說明，該IC卡的制作步驟如下:
[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(shí)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(shè)置感應(yīng)天線2，本實(shí)施例的感應(yīng)天線2為繞制于永磁體4外圍的感應(yīng)線圈，感應(yīng)天線2通過電路印刷層上的電路與芯片電連接；
[0027]c.在中間層1-3兩側(cè)表面涂布粘合膠水并風(fēng)干，以增加后續(xù)層壓的粘結(jié)力；優(yōu)選在中間層1-3兩側(cè)表面蓋上一層薄的透明PVC保護(hù)層，厚度為0.05mm，用層壓機(jī)將中間層和保護(hù)層進(jìn)行預(yù)層壓后再涂布膠水，預(yù)層壓時(shí)要使磁環(huán)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(duì)位裝訂好，并覆上外覆膜層進(jìn)行層壓，制成一張大卡；
[0029]e.將大卡沖切成標(biāo)準(zhǔn)卡片大小并封裝上芯片，完成制作。
[0030]參照?qǐng)D3、圖4及圖5，本發(fā)明的讀卡器包括殼體(未圖示)以及設(shè)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(yīng)天線對(duì)應(yīng)的讀卡感應(yīng)線圈(未圖示)，本發(fā)明的讀卡電路模塊10與現(xiàn)有技術(shù)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(guī)技術(shù)，用于讀寫IC卡，此處不做贅敘。
[0031]讀卡器永磁體11設(shè)置于讀卡電路模塊10的下方，為配合IC卡上的磁環(huán)，本實(shí)施例的讀卡器永磁體11也為環(huán)形磁體，該環(huán)形磁體大于讀卡感應(yīng)線圈區(qū)域。方向控制電磁鐵組12固定于電磁鐵控制電路板13上，電磁鐵控制電路板13設(shè)置于讀卡器永磁體11下方，方向控制電磁鐵組12包括4個(gè)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在通入交變電流后，4個(gè)電磁鐵120產(chǎn)生磁場，可對(duì)IC卡形成4個(gè)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位于環(huán)形的讀卡器永磁體11環(huán)內(nèi)。
[0032]電磁鐵控制電路板13上設(shè)置有4位順序驅(qū)動(dòng)電路、驅(qū)動(dòng)電源電路和時(shí)鐘電路，4位順序驅(qū)動(dòng)電路與驅(qū)動(dòng)電源電路相連，從讀卡器的電源取電，并與時(shí)鐘電路相連。電磁鐵120上的線圈與4位順序驅(qū)動(dòng)電路電連接。本發(fā)明的4位順序驅(qū)動(dòng)電路采用的是無刷電機(jī)上使用的4通道邏輯驅(qū)動(dòng)電路。當(dāng)電磁鐵120產(chǎn)生磁場時(shí)，會(huì)與懸浮于讀卡器上方的IC卡間產(chǎn)生相互的磁力作用，4位順序驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)每個(gè)電磁鐵與IC卡永磁體間磁力大小，使電流按序流經(jīng)電磁鐵。當(dāng)IC卡放置于讀卡器上方時(shí)，在電磁鐵120產(chǎn)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(dòng)位于方向控制電磁鐵組12中心，即在4位順序驅(qū)動(dòng)電路控制下，當(dāng)放入的IC卡不處于讀卡器永磁體11中心時(shí)，某個(gè)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(qū)動(dòng)電路調(diào)節(jié)通入該電磁鐵的電流，使磁場產(chǎn)生的力相應(yīng)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(dá)到磁平衡。
[0033]此外，為了避免電磁鐵產(chǎn)生的磁場對(duì)讀卡器讀寫信息造成干擾，通過電磁鐵線圈的交變電流的交變頻率要與讀卡感應(yīng)線圈的工作頻率不同，一般普通的讀卡設(shè)備的讀卡感應(yīng)線圈的工作頻率為13.56MHZ?18.50MHZ，優(yōu)選的將電磁鐵控制電路13控制產(chǎn)生的交變電流的交變的頻率設(shè)置為100?110HZ。
[0034]本發(fā)明通過在非接觸式IC卡的PVC片層中增設(shè)嵌入了永磁體的中間層，同時(shí)在讀卡器內(nèi)設(shè)置與IC卡中永磁體對(duì)應(yīng)的讀卡器永磁體，當(dāng)將IC卡放置于讀卡器上方時(shí)，IC卡內(nèi)的永磁體與讀卡器內(nèi)的永磁體在同性磁極相斥的作用力下，托起IC卡,使IC卡懸浮至與讀卡器保持一定的距離，進(jìn)行信息讀寫；同時(shí)配合讀卡器內(nèi)設(shè)置的方向控制電磁鐵組，均勻間隔布置的電磁鐵通電后產(chǎn)生對(duì)應(yīng)方向的磁場，可以控制IC卡旋轉(zhuǎn)懸浮于讀卡器的讀卡區(qū)域范圍內(nèi)。當(dāng)讀卡器豎直放置時(shí)，通過改變驅(qū)動(dòng)電源的功率，調(diào)節(jié)各電磁鐵通過的電流大小，達(dá)到各方向磁平衡，使電磁鐵組產(chǎn)生的磁力克服IC卡的重力，令I(lǐng)C卡懸浮于讀卡器前方的讀卡區(qū)域范圍內(nèi)。本發(fā)明在說明書中描述的上方是相對(duì)的，指與讀卡器的讀卡區(qū)域，當(dāng)讀卡器平放時(shí)，讀卡區(qū)域位于讀卡器上方，當(dāng)讀卡器豎直放置時(shí)，讀卡區(qū)域即是讀卡器前方。
[0035]誠然，本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思并不僅限于上述實(shí)施例，還可以依據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思得到許多不同的具體方案，例如，前述實(shí)施例中，IC卡及讀卡器中的永磁體都是環(huán)形，永磁體也可以由多個(gè)沿圓周設(shè)置的永磁塊組成，這些磁塊連續(xù)或間隔排列形成環(huán)狀；方向控制電磁鐵組可以包括4N個(gè)電磁鐵,4表示4個(gè)方向，每個(gè)方向上設(shè)置N個(gè)電磁鐵,N = I, 2,3......,
用于形成上、下、左、右4個(gè)方向的磁場，以控制IC卡位于讀卡區(qū)域內(nèi)；諸如此等改變以及等效變換均應(yīng)包含在權(quán)利要求所述的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.可懸浮讀寫的非接觸式IC卡，包括PVC片層、封裝于所述PVC片層內(nèi)的感應(yīng)天線及芯片，所述感應(yīng)天線與所述芯片電連接； 其特征在于: 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，所述中間層位于所述上電路印刷層和所述下電路印刷層之間，所述外覆膜層覆蓋于所述上電路印刷層和下電路印刷層的外側(cè)表面，所述中間層設(shè)置有磁體容置槽，所述磁體容置槽內(nèi)設(shè)置有永磁體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可懸浮讀寫的非接觸式IC卡，其特征在于:所述感應(yīng)天線為繞制于所述永磁體外圍的感應(yīng)線圈。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可懸浮讀寫的非接觸式IC卡，其特征在于:所述永磁體為環(huán)形磁鐵。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可懸浮讀寫的非接觸式IC卡，其特征在于:所述永磁體為釹鐵環(huán)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可懸浮讀寫的非接觸式IC卡，其特征在于:所述中間層兩側(cè)表面分別設(shè)置有透明PVC保護(hù)層。
6.一種可懸浮讀寫非接觸式IC卡的讀卡器，其特征在于，包括: 殼體； 設(shè)置于所述殼體內(nèi)的讀卡電路模塊，讀卡電路模塊中包含與IC卡感應(yīng)天線對(duì)應(yīng)的讀卡感應(yīng)線圈； 設(shè)置于所述殼體內(nèi)的讀卡器永磁體，所述讀卡器永磁體位于所述讀卡電路模塊下方； 設(shè)置于所述殼體內(nèi)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(shè)置于所述殼體內(nèi)的電磁鐵控制電路，所述電磁鐵控制電路上設(shè)置有4位順序驅(qū)動(dòng)電路、驅(qū)動(dòng)電源電路和時(shí)鐘電路，所述4位順序驅(qū)動(dòng)電路分別與所述驅(qū)動(dòng)電源電路和時(shí)鐘電路相連，所述電磁鐵上的線圈與所述4位順序驅(qū)動(dòng)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(jù)權(quán)利要求6所述的讀卡器，其特征在于:所述讀卡器永磁體為環(huán)形磁體，所述方向控制電磁鐵組設(shè)置于所述讀卡器永磁體環(huán)內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的讀卡器，其特征在于:通入所述電磁鐵線圈的交變電流的交變頻率與讀卡感應(yīng)線圈的工作頻率不同。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或8所述的讀卡器，其特征在于: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(hào)】G06K19/077GK104166863SQ201410246818
【公開日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2014年6月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月5日
【發(fā)明者】楊廣新 申請(qǐng)人:珠海市金邦達(dá)保密卡有限公司