JP2019102022A - Card reader - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、カードリーダに係り、例えば、電磁誘導によって非接触式ICカードと非接触で情報の通信を行うカードリーダに関する。 The present invention relates to a card reader, for example, to a card reader that communicates information with a noncontact IC card in a noncontact manner by electromagnetic induction.
カードリーダに関して、非接触ICカードの利用が拡がる中、従来から主流で使用されている媒体(非接触ICカード、コイン型チップ等)の伝送速度は106kbpsであったが、高速通信化に伴い212kbps、424kbps、848kbpsの伝送速度も必要になってきている。媒体の応答側(すなわち、カードリーダ側)は、機能として対応可能とはなっていることが多い。しかし、実際の通信はアンテナ特性に依存するため、従来の非接触ICカードリーダ機で通信ができない場合も珍しくなく、高速の伝送速度の対応が必要な場合は設計的に考慮が必要である。 With regard to card readers, while the use of contactless IC cards has expanded, the transmission speed of media (contactless IC cards, coin-type chips, etc.) conventionally used in the mainstream has been 106 kbps, but 212 kbps as the speed increases. Transmission speeds of 424 kbps and 848 kbps are also required. The response side of the medium (ie, the card reader side) is often enabled as a function. However, since actual communication depends on antenna characteristics, it is not uncommon if communication can not be performed with a conventional noncontact IC card reader, and design considerations are necessary when it is necessary to cope with high transmission rates.
そこで、例えば、装置の組み立て後であっても、アンテナ特性を容易に選択して調整可能な技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Therefore, for example, even after the assembly of the device, a technique capable of easily selecting and adjusting the antenna characteristic has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
ところで、特許文献1に開示の技術は、予め2つのアンテナを設けておき、半田ブリッジ接続でいずれかのアンテナを選択する構成となっている。したがって、運用時にアンテナ特性を必要に応じて柔軟に切り替えるといった処理には向いていないと言う課題があった。 By the way, the technique disclosed in Patent Document 1 has a configuration in which two antennas are provided in advance, and one of the antennas is selected by solder bridge connection. Therefore, there is a problem that it is not suitable for the process of flexibly switching the antenna characteristics as needed at the time of operation.
本発明は、このような状況に鑑みなされたものであって、電磁誘導によって非接触式ICカードと非接触で情報の通信を行うカードリーダにおいて、複数の伝送速度に対して通信が可能となるカードリーダを提供することにある。 The present invention has been made in view of such a situation, and it is possible to communicate with a plurality of transmission rates in a card reader which communicates information in a noncontact manner with a noncontact IC card by electromagnetic induction. It is in providing a card reader.
本発明の一態様は、電磁誘導によって非接触式ICカードと非接触で情報の通信を行うカードリーダである。このカードリーダは、前記非接触式ICカードと通信を行うアンテナと、前記非接触式ICカードとの通信用信号を処理する通信信号処理部と、を備えている。前記通信信号処理部は、第1の伝送速度時のアンテナ特性を整合する第1の整合回路と、第2の伝送速度時のアンテナ特性を整合する第2の整合回路と、前記第1整合回路の入力側と前記第2整合回路の入力側とを切り替える第1の切替回路と、前記第1整合回路の出力側と前記第2整合回路の出力側とを切り替える第2の切替回路と、前記第1整合回路および前記第2整合回路のいずれかを前記アンテナへ接続するように、前記第1の切替回路および前記第2の切替回路を切り替える制御回路と、を含む。 One embodiment of the present invention is a card reader which communicates information with a noncontact IC card in a noncontact manner by electromagnetic induction. The card reader includes an antenna for communicating with the noncontact IC card, and a communication signal processing unit for processing a signal for communication with the noncontact IC card. The communication signal processing unit comprises a first matching circuit for matching antenna characteristics at a first transmission rate, a second matching circuit for matching antenna characteristics at a second transmission rate, and the first matching circuit. A first switching circuit that switches between the input side of the second matching circuit and the input side of the second matching circuit; a second switching circuit that switches between the output side of the first matching circuit and the output side of the second matching circuit; And a control circuit for switching the first switching circuit and the second switching circuit so as to connect any one of the first matching circuit and the second matching circuit to the antenna.
このカードリーダにおいては、非接触式ICカードと通信を行う第1の伝送速度および第2の伝送速度に対して、それぞれ最適な整合回路を選択できるため、伝送速度が異なる複数種類の非接触式ICカードに対して、このカードリーダで通信することができる。すなわち、通信エラー等によって再読込処理が必要になったり、カードとの通信が全くできないといった事態を低減しやすい。また、選択されていない整合回路は、第1の切替回路および第2の切替回路により、入力側および出力側の両方で通信経路から切り離されるため、選択されている整合回路側への影響を抑制できる。 In this card reader, since it is possible to select an optimum matching circuit for each of the first transmission rate and the second transmission rate for communicating with the noncontact IC card, a plurality of noncontact types having different transmission rates can be selected. This card reader can communicate with the IC card. That is, it is easy to reduce the situation where the rereading process is required due to a communication error or the like and the communication with the card can not be performed at all. Further, since the matching circuit which is not selected is separated from the communication path on both the input side and the output side by the first switching circuit and the second switching circuit, the influence on the selected matching circuit side is suppressed. it can.
前記制御回路は、前記第1の整合回路が前記アンテナに接続された状態で前記非接触式ICカードに対して通信を開始するための信号を送信し、前記非接触式ICカードからの応答に基づいて前記非接触式ICカードとの通信が困難であると判断すると、前記第1の切替回路および前記第2の切替回路に対して前記第2整合回路が前記アンテナに接続するように切り替る制御信号を出力してもよい。例えば、第1の伝送速度を、従来主流で使用されている通常伝送速度とすると、通常伝送速度に対応し、初期状態でアンテナに接続されている第1整合回路で通信を行うことにより、通信信号処理部の回路構成(アナログ特性)を初期状態のままで通信を行える可能性が高い。第1整合回路で通信ができない場合は、より伝送速度の高い第2の伝送速度に対応する第2整合回路に切り替えることにより、より高い伝送速度に対応した非接触式ICカードと通信することができる。 The control circuit transmits a signal for starting communication to the contactless IC card in a state where the first matching circuit is connected to the antenna, in response to a response from the contactless IC card. When it is determined that communication with the noncontact IC card is difficult based on the switching circuit, the second matching circuit switches to the antenna with respect to the first switching circuit and the second switching circuit. A control signal may be output. For example, assuming that the first transmission rate is a normal transmission rate conventionally used in the mainstream, communication is performed by performing communication using a first matching circuit that is normally connected to the antenna in response to the normal transmission rate. There is a high possibility that communication can be performed with the circuit configuration (analog characteristics) of the signal processing unit in the initial state. When communication can not be performed by the first matching circuit, communication with a noncontact IC card compatible with a higher transmission rate can be performed by switching to a second matching circuit corresponding to a second transmission rate higher in transmission rate. it can.
前記第1整合回路および前記第2整合回路は、前記アンテナ側に接続された抵抗と、前記抵抗の前記制御回路側に接続されたコンデンサと、を含んでもよい。回路全体のインピーダンス(アンテナ特性)を調整しやすいとともに、整合回路を簡易に構成できる。 The first matching circuit and the second matching circuit may include a resistor connected to the antenna side and a capacitor connected to the control circuit side of the resistor. The impedance (antenna characteristics) of the entire circuit can be easily adjusted, and the matching circuit can be simply configured.
本発明によれば、電磁誘導によって非接触式ICカードと非接触で情報の通信を行うカードリーダにおいて、複数の伝送速度に対して通信することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to communicate with a plurality of transmission speeds in a card reader which communicates information in a noncontact manner with a noncontact IC card by electromagnetic induction.
以下、発明を実施するための形態(以下、「実施形態」という)を、図面を参照しつつ説明する。図1は、本実施形態に係るカードリーダ101の概略構成を模式的に示した図である。図1(a)は側面図、図1(b)は平面図を模式的に表している。カードリーダ101は、所定の上位装置に搭載され、内部にICチップ92を埋め込んだ非接触式ICカード(以下、単に「ICカード90」と称する。)から情報(カードデータ)の読み取りやICカード90に情報の記録を行う装置である。
Hereinafter, modes for carrying out the invention (hereinafter, referred to as “embodiments”) will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a view schematically showing a schematic configuration of a
カードリーダ101は、ICカード90の挿入および抜き取りが行われる挿入口102と、本体部103とを備えている。本体部103には、挿入口102に挿入されたICカード90が搬送される搬送路104が形成されており、ICカード90が挿入口102に挿入されると、ICカード90は搬送路104に配置された複数のカード搬送ローラ182で所定位置(図示の2点鎖線で示すICカード90の位置、通信位置)Pまで搬送される。
The
カードリーダ101の内部には、搬送路104に沿って、フォトセンサなどのカード位置センサ183が複数配置されており、ICカード90の位置の把握が可能である。カード搬送ローラ182は、図示しないモータによって回転駆動され、モータの正転または逆転に応じて、ICカード90を図の右方向(挿入方向)または左方向(排出方向)へ搬送する。
A plurality of
本体部103のICカード90の搬送先に対応する領域である通信位置Pには、ICカード90と非接触で通信を行う通信モジュール100が配置されている。通信モジュール100は、基板180を備えている。基板180には、ICカード90と情報の通信などを行うアンテナ10が、通信位置Pに搬送されたICカード90のアンテナ(不図示)と対向するように形成されている。アンテナ10は、ループ形状のプリントパターンとして形成されている。カードリーダ101は、この様なアンテナ10を備えた通信モジュール100を介してICカード90と通信を行う。
At the communication position P, which is an area corresponding to the conveyance destination of the
図2はカードリーダの通信モジュール100のブロック図である。通信モジュール100は、電磁誘導によりICカード90と非接触で通信を行い、ICカード90に対して情報の読み書きを行う。
FIG. 2 is a block diagram of the communication module 100 of the card reader. The communication module 100 communicates with the
通信モジュール100は、基板180に形成された、ICカード90と情報の通信を行ったりICカード90に電力を供給するためのアンテナ10と、ICカード90との通信用信号を処理する通信信号処理部110と、を有する。通信信号処理部110は、第1の伝送速度のアンテナ特性を整合する第1整合回路11と、第2の伝送速度のアンテナ特性を整合する第2整合回路12と、第1整合回路11の入力側と第2整合回路12の入力側とを切り替える第1の切替回路SW1と、第1整合回路11の出力側と第2整合回路12の出力側とを切り替える第2の切替回路SW2と、第1整合回路11および第2整合回路12のいずれかをアンテナ10へ接続するように、第1の切替回路SW1および第2の切替回路SW2を切り替える制御回路(非接触制御IC)1と、を含む。
The communication module 100 is provided on the
本実施例においては、第1の伝送速度は、例えば、従来から主流で使用されている通常伝送速度(106kbps)であり、第2の伝送速度は、例えば、それ以上の伝送速度(高速伝送速度、例えば212、424、848kbps)としているが、第1の伝送速度および第2の伝送速度は、それぞれ上記とは異なる伝送速度であってもよい。 In the present embodiment, the first transmission rate is, for example, a normal transmission rate (106 kbps) conventionally used in the mainstream, and the second transmission rate is, for example, a transmission rate higher than that (high speed transmission rate). For example, 212, 424, 848 kbps), but the first transmission rate and the second transmission rate may be transmission rates different from the above.
非接触制御IC1は、送信系統としLPF2および第1または第2整合回路11、12を介してアンテナ10に接続されているとともに、受信系統として受信回路20を介して、アンテナ10に接続されている。LPF2と第1および第2整合回路11、12との間(第1整合回路11および第2整合回路12の入力側)に第1の切替回路(第1スイッチ)SW1が接続され、第1および第2整合回路11、12とアンテナ10との間(第1整合回路11および第2整合回路12の出力側)に第2の切替回路(第2スイッチ)SW2が接続されている。第1の切替回路SW1および第2の切替回路SW2の一例は、高電力のシグナルリレー素子である。第1の切替回路SW1および第2の切替回路SW2は、半導体スイッチ回路や、他の回路や素子などであってもよい。
The noncontact control IC 1 is connected to the
非接触制御IC1は、ICカード90と通信を行う送信信号(電力OUT)および第1の切替回路と第2の切替回路との動作を制御するSW切替制御信号を出力する。送信信号(電力OUT)は、LPF2を介して第1スイッチSW1に出力される。SW切替制御信号は、第1整合回路11がアンテナ10に接続された状態でICカード90に対して通信を開始するための信号を送信し、ICカード90からの応答に基づいてICカード90との通信が困難であると判断すると、第1の切替回路SW1および第2の切替回路SW2に対して第2整合回路12がアンテナ10に接続するように切り替る第1の制御信号を含む。さらに、SW切替制御信号は、第2整合回路12を使用してICカード90との通信が終了した後、および第2整合回路を使用してもICカード90との通信が不可能であった場合に、第1の切替回路SW1および第2の切替回路SW2に対して第1整合回路11がアンテナ10に接続するように切り替る第2の制御信号を含む。
The non-contact control IC 1 outputs a transmission signal (power OUT) for communicating with the
図3は、通信モジュール100のうち、第1の切替回路SW1からアンテナ10までの経路を拡大して示すブロック図である。図示では、第1整合回路11が選択された状態を示しており、この状態がこのカードリーダ101における初期状態(定常状態)である。初期状態でICカード90との通信ができない場合は、第1整合回路11から高速伝送速度に対応した第2整合回路12に切り替える。図4は、通信モジュール100の周波数特性を示したグラフである。図4においては、横軸は周波数F、縦軸はSパラメータ(S11)を示している。ここで、Sパラメータとは、高周波電子回路などの特性を表すために用いられる回路網パラメータの1つであり、回路網の通過および反射電力特性を表したものである。
FIG. 3 is a block diagram showing a path from the first switching circuit SW1 to the
図3に示すアンテナ10は、基板180上に形成されたループアンテナパターンであって、図示のように、アンテナ抵抗R10、アンテナコイルL10およびアンテナコンデンサC10から構成される等価回路として表現できる。
The
第1整合回路11は、第1抵抗R11と、第1コンデンサC111およびC112とを有する。図3に示すように、第1抵抗R11は、第1整合回路11のアンテナ10側に接続されており、第1のコンデンサC111およびC112は、第1抵抗R11の非接触制御IC1側に接続されている。第1抵抗R11、第1コンデンサC111および112は、通常伝送速度に対して、ICカード90と通信する通信用周波数において、回路の周波数特性のQ値とアンテナ10の特性も含めた通信モジュール100全体のインピーダンスとのバランスが取れるようにアナログ特性が調整されている。図4(a)に、第1整合回路11をアンテナ10に接続した状態で、通常伝送速度における周波数特性の一例を示している。通常伝送速度に対応したQ値の高い周波数特性が得られている。
The
第2整合回路12は、第2抵抗R12と、第2コンデンサC121およびC122とを有する。図3に示すように、第2抵抗R12は、第2整合回路12のアンテナ10側に接続されており、第2コンデンサC121およびC122は、第2抵抗R12の非接触制御IC1側に接続されている。第2抵抗R12と、第2コンデンサC121およびC122は、高速伝送速度に対して、ICカード90と通信する通信用周波数において、回路の周波数特性のQ値とアンテナ10の特性も含めた通信モジュール100全体のインピーダンスとのバランスが取れるようにアナログ特性が調整されている。図4(b)に、第2整合回路12をアンテナ10に接続した状態で、高速伝送速度における周波数特性の一例を示している。高速伝送速度に対応したQ値の低い周波数特性が得られている。
The
このカードリーダ101においては、初期状態として通常伝送速度に対応した第1整合回路11がアンテナ10に接続されている。したがって、第1の切替回路SW1は第1整合回路11の入力側に接続され、第2の切替回路SW2は第1整合回路11の出力側に接続されている。このとき第2整合回路12は、第1整合回路11とは完全に切り離された状態に置かれている。したがって、第2整合回路12が第1整合回路11(すなわち、通常伝送速度の通信時のアンテナ特性)に影響を及ぼすことを抑制できる。したがって、高速伝送用の第2整合回路12が第1整合回路11と切り替え可能に通信モジュール100内に配置されていても、通常伝送速度での通信を行いやすい。さらに、初期状態において第1整合回路11をアンテナ10に接続しておくことで、整合回路の切り替えを行うことなく、主流で使用されている伝送速度に対応したICカード90と通信できる。したがって、無用な整合回路の切り替えを抑制できる。
In the
高速伝送速度のときに送信系統として第2整合回路12が選択される場合には、第1の切替回路SW1は第2整合回路12の入力側に接続され、第2切替回路SW2は第2整合回路12の出力側に接続される。このとき第1整合回路11は、第2整合回路12とは完全に切り離した状態に置かれる。したがって、第1整合回路11が第2整合回路12(すなわち、高速伝送速度の通信時のアンテナ特性)に影響を及ぼすことを抑制できる。したがって、通常伝送用の第1整合回路11が第2整合回路12と切り替え可能に通信モジュール100内に配置されていても、高速伝送速度での通信を行いやすい。
When the
つぎに、図5を参照して、第1の切替回路SW1および第2の切替回路SW2により第1整合回路11と第2整合回路12とを切り替えて、ICカード90と通信を行う処理を説明する。なお、上述したように、初期状態として第1整合回路11の送信系統がアンテナ10に接続されている。
Next, with reference to FIG. 5, the process of switching between the
ICカード90がカードリーダ101に挿入され、搬送路104に沿って通信位置Pに搬送されたことがカード位置センサ183により検知されると、通信モジュール100の非接触制御IC1は、ICカード90に対し、活性化のための信号をアンテナ10を介して送信する(S10)。非接触制御IC1は、ICカード90からの応答結果から、通常伝送速度でICカードとの通信が可能であるか、高速伝送速度の通信用に整合回路を切り替える必要があるか判断する(S12)。
When it is detected by the
通常伝送速度の通信(パターンA)が可能であると判断した場合(S12のY)、非接触制御IC1は、送信系統をそのまま、すなわち第1整合回路11の送信系統を維持したまま、ICカード90と通常伝送速度の通信を行い(S14)、通信終了後、非活性化の状態にする(S16)。
When it is determined that the normal transmission speed communication (pattern A) is possible (Y in S12), the non-contact control IC 1 keeps the transmission system as it is, that is, maintains the transmission system of the
S12において、ICカード90からの応答がない場合や、応答があった場合でも通常伝送速度で所望の通信状態を確立、維持することが困難であると非接触制御IC1が判断すると(S12のN)、非接触制御IC1は、非接触制御IC1のデジタル的な設定変更に加え、第1の切替回路SW1及び第2の切替回路SW2に対して、第1の制御信号を出力し、送信系統を第1整合回路11から第2整合回路12に切り替える(S18)。さらに、非接触制御IC1は、ICカード90に対して活性化のための信号を送信して、高速伝送速度の通信(パターンB)が可能であるか判断する(S20)。
In S12, even if there is no response from the
高速伝送速度の通信が可能であれば(S20のY)、非接触制御IC1は、高速伝送速度の通信を行い(S22)、通信終了後、非活性化する(S24)。 If high speed transmission speed communication is possible (Y in S20), the non-contact control IC 1 performs high speed transmission speed communication (S22), and after communication ends, deactivates (S24).
S20において、高速伝送速度の通信が不可であれば(S20のN)、非接触制御IC1は、ICカード90との通信を行わず処理を終了する。
In S20, if the communication at the high transmission rate is not possible (N in S20), the non-contact control IC 1 does not communicate with the
以上、本実施形態によると、電磁誘導によってICカード90と非接触で情報の通信を行う通信モジュール100を有するカードリーダ101において、複数の伝送速度に対して通信が可能となる。
As described above, according to the present embodiment, in the
従来であれば、高速伝送時にアンテナ特性影響で通信不具合が生じた場合はアンテナの特性を定数変更で確認することになる。しかし、本実施形態では、第1の伝送速度に適した第1整合回路11および第2の伝送速度に対応した第2整合回路12を切り替えて通信を行うことにより、伝送速度の異なる複数種類のICカード90と通信を行うことができる。さらに、選択されていない整合回路は完全に切り離されるため、選択されていない整合回路に起因したアンテナ特性による影響で通信不具合が生じることを抑制できる。
Conventionally, if communication failure occurs due to the influence of antenna characteristics during high-speed transmission, the characteristics of the antenna are confirmed by changing the constant. However, in the present embodiment, communication is performed by switching between the
上記においては、2つの整合回路を切り替えて使用するカードリーダ101を例に説明を行っているが、3つ以上の整合回路を配置して、切り替えて使用する構成にしてもよい。また、整合回路を構成する上記の抵抗およびコンデンサは回路素子の一例であり、素子の種類、個数、配置等は上記に限定されない。
In the above, the
本発明を、実施の形態をもとに説明したが、この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせ等にいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。 Although the present invention has been described based on the embodiment, this embodiment is an exemplification, and it is possible that various modifications can be made to the combination of the respective constituent elements thereof, and such a modification is also applicable to the present invention. It is understood by those skilled in the art to be within the scope.
1 非接触制御IC
2 LPF
10 アンテナ
11 第1整合回路
12 第2整合回路
20 受信回路
90 ICカード
92 ICチップ
100 通信モジュール
101 カードリーダ
102 挿入口
103 本体部
104 搬送路
110 通信信号処理部
180 基板
182 カード搬送ローラ
183 カード位置センサ
C10 アンテナコンデンサ
C111、C112 第1コンデンサ
C121、C122 第2コンデンサ
L10 アンテナコイル
R10 アンテナ抵抗
R11 第1抵抗
R12 第2抵抗
SW1 第1の切替回路
SW2 第2の切替回路
P 通信位置
1 Contactless control IC
2 LPF
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記非接触式ICカードと通信を行うアンテナと、
前記非接触式ICカードとの通信用信号を処理する通信信号処理部と、を備え、
前記通信信号処理部は、
第1の伝送速度時のアンテナ特性を整合する第1整合回路と、
第2の伝送速度時のアンテナ特性を整合する第2整合回路と、
前記第1整合回路の入力側と前記第2整合回路の入力側とを切り替える第1の切替回路と、
前記第1整合回路の出力側と前記第2整合回路の出力側とを切り替える第2の切替回路と、
前記第1整合回路および前記第2整合回路のいずれかを前記アンテナへ接続するように、前記第1の切替回路および前記第2の切替回路を切り替える制御回路と、を含むことを特徴とするカードリーダ。 A card reader that communicates information in a noncontact manner with a noncontact IC card by electromagnetic induction,
An antenna for communicating with the noncontact IC card;
A communication signal processing unit that processes a signal for communication with the noncontact IC card;
The communication signal processing unit
A first matching circuit for matching antenna characteristics at a first transmission rate;
A second matching circuit for matching antenna characteristics at a second transmission rate,
A first switching circuit that switches between the input side of the first matching circuit and the input side of the second matching circuit;
A second switching circuit that switches between the output of the first matching circuit and the output of the second matching circuit;
A control circuit which switches the first switching circuit and the second switching circuit so as to connect any one of the first matching circuit and the second matching circuit to the antenna; leader.
前記制御回路は、前記第1整合回路が前記アンテナに接続された状態で前記非接触式ICカードに対して通信を開始するための信号を送信し、前記非接触式ICカードからの応答に基づいて前記非接触式ICカードとの通信が困難であると判断すると、前記第1の切替回路および前記第2の切替回路に対して前記第2整合回路が前記アンテナに接続するように切り替る制御信号を出力することを特徴とするカードリーダ。 In claim 1,
The control circuit transmits a signal for starting communication to the contactless IC card in a state where the first matching circuit is connected to the antenna, and the control circuit is based on a response from the contactless IC card. Control to switch the second matching circuit to the antenna with respect to the first switching circuit and the second switching circuit when it is determined that communication with the noncontact IC card is difficult. A card reader characterized by outputting a signal.
前記第1整合回路および前記第2整合回路は、前記アンテナ側に接続された抵抗と、前記抵抗の前記制御回路側に接続されたコンデンサと、を含むことを特徴とするカードリーダ。 In claim 1 or 2,
A card reader characterized in that the first matching circuit and the second matching circuit include a resistor connected to the antenna side and a capacitor connected to the control circuit side of the resistor.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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