CN103124997B

CN103124997B - 磁头装置

Info

Publication number: CN103124997B
Application number: CN201280003096.6A
Authority: CN
Inventors: 中嶋茂雄; 东贺津久
Original assignee: Nidec Sankyo Corp
Current assignee: Nidec Sankyo Corp
Priority date: 2011-03-31
Filing date: 2012-03-28
Publication date: 2015-12-23
Anticipated expiration: 2032-03-28
Also published as: JP5779769B2; EP2693432A1; EP2693432B1; CN103124997A; BR112013006882A2; US20130181052A1; US8967475B2; WO2012133476A1; EP2693432A4; JP2012216264A

Abstract

本发明提供一种磁头装置，该磁头装置即使在来自磁头的输出波形的一部分输出发生变化时，也能抑制输出变动。具体而言，其特征在于，包括：磁头(1)，该磁头(1)对记录在磁信息记录介质中的信息进行再现；放大部(2)，该放大部(2)利用增益对由磁头(1)所再现的再现信号进行放大；A/D转换部(3)，该A/D转换部(3)以规定的周期对放大后的再现信号进行采样，并将其转换成数字信号以进行输出；信号比较部(4a)，该信号比较部(4a)将数字信号的输出值与既定的输出基准值进行比较；以及增益控制部(4b)，该增益控制部(4b)在该输出值比输出基准值大或小时，对增益进行调整，以使该输出值接近输出基准值。

Description

磁头装置

技术领域

本发明涉及一种对记录在磁信息记录介质中的磁数据进行再现的磁头装置。

背景技术

例如，作为记录磁信息的磁记录介质，存在有信用卡、预付卡、或现金卡等卡片状介质。形成于该卡片状介质上的磁条中记录有例如固有信息等磁信息。

在将磁数据记录到卡片状介质中时，例如使用由两种频率组合而成的FM调制方式(F2F方式)。在对以FM调制方式记录的磁信息进行再现时，使磁头相对于卡片状介质的磁条进行接触、滑动，并获取磁信息作为模拟信号，之后，利用AMP电路将模拟信号放大，利用解调电路将其转换成数字信号，并读取到CPU中。

已知有：在对记录在卡片状介质中的磁信息进行再现的磁头装置中，自动地进行前置放大器的增益调整的技术(例如，参照专利文献1)。

对于专利文献1所记载的磁记录信息再现装置(磁头装置)，在起初进行初始增益的设定后，读取磁卡，并利用AD转换器对卡片输出进行测定后，使磁卡停止。磁记录信息再现装置在该卡片输出比设定基准值大的情况下、将增益(增益)减1；在相反的情况下加1。磁卡读卡器再次使磁卡移动，以读取出数据，再使磁卡停止，以重复与上述相同的动作。磁记录信息再现装置重复该动作以对增益进行设定，直至卡片输出与设定基准值相一致，并读取磁卡的数据。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开平3-12008号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而，在专利文献1所记载的磁记录信息再现装置(磁头装置)中存在如下问题：在卡片输出与设定基准值相一致之前，需要多次读取磁卡，到增益设定为止较为费事。

另外，由于专利文献1所记载的磁记录信息再现装置使用标准卡片来设定增益，因此无法应对因如下情况而引起的输出变动、即、各个磁卡的输出偏差、因磁头的磨损而造成的输出降低、卡片搬送速度发生变化等，因此会存在可能发生读取错误的问题。

本发明是鉴于这一点而完成的，其目的在于提供一种磁头装置，该磁头装置即使在来自磁头的输出波形的一部分输出发生变化时，也能抑制输出变动。

解决技术问题所采用的技术方案

为了解决如上问题，本发明提供如下一种磁头装置。

(1)一种磁头装置，其特征在于，具有：磁头，该磁头对记录在磁信息记录介质中的信息进行再现；放大部，该放大部利用增益对由上述磁头所再现的再现信号进行放大；A/D转换部，该A/D转换部以规定的周期对放大后的上述再现信号进行采样，并将其转换成数字信号以进行输出；信号比较部，该信号比较部将上述数字信号的输出值与既定的输出基准值进行比较；以及增益控制部，该增益控制部在上述输出值比上述输出基准值大或小时，对上述增益进行调整，以使上述输出值接近上述输出基准值。

根据本发明，以规定的周期对由放大部放大后的再现信号进行采样，将得到的采样信号转换成数字信号，并将该数字信号的输出值与既定的输出基准值进行比较，在输出值比输出基准值大或小时，对增益进行调整，以使其接近输出基准值，由此，利用一次磁信息记录介质的读取来完成增益的设定，因此与现有技术相比，能够简单地设定增益。

另外，本发明所涉及的磁头装置利用将再现信号转换成数字信号的A/D转换部的采样来对输出基准值与输出值进行比较，并在每一次采样内调整增益，因此即使输出波形的一部分输出发生变化，也能追踪输出变化来控制增益从而抑制输出变动，因而能够提高记录在磁信息记录介质中的信息的读取性能。

(2)磁头装置的特征在于，上述增益控制部以相对于上述输出值与上述输出基准值的输出差的一定比例来对上述增益进行调整，以使上述输出值接近上述输出基准值。

根据本发明，通过以相对于输出差的一定比例来调整增益，从而在多次采样中逐渐地调整增益，而并非以在一次采样中消除所有输出差的方式来调整增益，因此能够以一定的比例来使增益发生变化。因此，放大后的输出波形平滑地进行变化，故能够得到振幅一定的输出波形。

(3)磁头装置的特征在于，上述增益控制部以相对于上述输出值与上述输出基准值的输出差35％～65％的比例来对上述增益进行调整，以使上述输出值接近上述输出基准值。

根据本发明，能够在多次采样中对增益进行适当的调整，并能以一定的比例来使增益发生变化。因此，放大后的输出波形平滑地进行变化，故能够避免读取错误。

(4)磁头装置的特征在于，上述信号比较部在每一次采样中将上述数字信号的输出值与既定的输出基准值进行比较。

根据本发明，由于能在每一次采样中对增益进行调整，因此即使输出波形的一部分输出值发生变化，也能跟踪输出变化来调整(控制)增益从而抑制输出变动，因而能够进一步提高记录于磁信息记录介质中的信息的读取性能。

(5)磁头装置的特征在于，包括存储上述数字信号的存储部，上述信号比较部将存储在上述存储部中的数字信号的输出值与上述输出基准值进行比较。

根据本发明，能够在对再现信号进行A/D转换、并将得到的数字信号全部读取到存储部中之后，将数字信号的输出值与输出基准值进行比较以调整可变增益。

(6)一种磁卡读卡器，其特征在于，包括上述磁头装置。

根据本发明，磁卡读卡器能够抑制因如下情况而产生的输出变动，从而避免磁卡的读取错误，该情况为：各磁卡的输出偏差、因磁头的磨损而造成的输出降低、卡片搬送速度的变化等。

发明效果

由于本发明所涉及的磁头装置能在每一次采样中对增益进行调整，因此，即使来自磁头的输出发生变化，也能对输出变化进行跟踪来调整(控制)增益从而抑制输出变动，因而能够提高读取性能。

附图说明

图1(A)是表示包括本发明的实施方式所涉及的磁头装置的磁卡读卡器的控制系统的框图。

图1(B)是表示本发明所涉及的磁头装置的一个实施例的结构图。

图2是表示本发明所涉及的磁头装置的一个实施例的流程图。

图3是表示不进行增益调整时的输出波形的图。

图4是表示进行增益调整时的输出波形的图。

具体实施方式

在包括磁头装置的磁卡读卡器中，通常已知有FM调制方式，该FM调制方式通过将F及2F这两种频率进行组合，来存储由“0”或“1”构成的二进制数据信号。在对通过该FM调制方式记录的磁信息进行再现时，通过使磁头相对于卡片状介质的磁条进行接触、滑动，从而以模拟信号的形式来对磁信息进行再现，并获取磁信息作为模拟信号，之后，利用AMP电路将模拟信号放大，利用解调电路将其转换成数字信号，并对二进制数据信号进行解调。

下面，参照附图对用于实施本发明的优选方式进行说明。

[磁卡读卡器的控制系统的结构]

图1(A)是表示包括本发明的实施方式所涉及的磁头装置的磁卡读卡器的控制系统的框图。图1(B)是表示本发明的实施方式所涉及的磁头装置10的一个实施例的结构图。

图1(A)中，包括本发明的实施方式所涉及的磁头装置10的磁卡读卡器的控制系统100主要包括磁头装置10、作为对包含磁头装置10在内的整个磁卡读卡器进行控制的电路的、CPU6、RAM61、及ROM62。CPU6是整个磁卡读卡器的控制中枢，对包含磁头装置10在内的磁卡读卡器进行综合控制。ROM62中储存有用于使磁卡读卡器对记录于卡片状介质中的磁信息进行读取、将磁信息记录到磁记录介质中的基本程序等，RAM61起到CPU6的工作区的作用。此外，RAM61及/或ROM62也可以组装到CPU31内(内置ROM等)。

另外，磁卡读卡器的控制系统100经由RS232C等通信接口(未图示)来与HOST计算机等上位装置200进行通信。

[磁头装置的结构]

如图1(A)、(B)所示，磁头装置10包括：磁头1；作为对从磁头1输出的磁信号进行处理的电路的、AMP电路及解调电路；并具有将处理后的信号发送至CPU6的通信接口5。由磁头1再现的模拟信号在AMP(放大)电路2中被放大、波形整形，并在解调电路3、4中被解调后(对读取信号进行二进制化、即A/D转换等之后)，发送至CPU6。此外，进行A/D转换的解调电路3、4也可以内置于CPU6中。另外，CPU6经由RS232C等通信接口来与上位装置200进行通信。

接下来，利用图1(B)说明磁头装置10更为具体的结构。磁头装置10包括：磁头1，该磁头1对作为磁信息记录介质的卡片状介质中所记录的信息进行再现；放大部2，该放大部2以可变增益对由磁头1所再现的再现信号进行放大；A/D转换部3，该A/D转换部3以规定的周期对放大后的再现信号进行采样，并将其转换成数字信号以进行输出；信号比较部4a，该信号比较部4a将数字信号的输出值与既定的输出基准值进行比较；以及增益控制部4b，该增益控制部4b在该输出值比输出基准值大或小时，对可变增益进行调整，以使该输出值接近输出基准值。即，放大部2对应于图1所示的AMP电路3；解调电路对应于A/D转换部3及控制部4。

在本实施方式中，如图1(B)所示，磁头1具有磁头Tr1、磁头Tr2以及磁头Tr3，被称为三通道磁头。具体而言，在卡片状介质上，形成有一根记录信息的磁条。在该磁头上，划分并形成有三根磁道，与该划分后的各磁道位置相对应地配置有独立的磁头Tr1、Tr2、Tr3。由此，形成于磁条上的三根磁道分别利用各个磁头Tr1、Tr2、Tr3来再现所记录的信息。

放大部2以可变增益来对由磁头1所再现的再现信号进行放大。具体而言，包括：运算放大器2a，该运算放大器2a对由磁头Tr1所再现的再现信号进行放大且其增益可变；运算放大器2b，该运算放大器2b对由磁头Tr2所再现的再现信号进行放大且其增益可变；以及运算放大器2c，该运算放大器2c对由磁头Tr3所再现的再现信号进行放大且其增益可变。

在本实施方式中，磁头1中设有卡片检测电路11，该卡片检测电路11经由切换开关12对卡片状介质的读取进行检测。

对于卡片检测电路11，若在读取卡片状介质时，由磁头1产生的模拟信号超过所设定的阈值，则输出卡片检测信号，并发送至上位装置。对于上位装置，若接收到卡片检测信号，则向磁头装置10发送唤醒(Wakeup)信号。

若切换开关12从上位装置接收到唤醒信号，则使磁头装置10从待机状态切换至动作状态。

对于磁头装置10，在待机状态下，将各磁道的切换开关12均切换至卡片检测电路11一侧，若从上位装置接收到唤醒信号，则将各磁道的切换开关12切换至放大部2一侧(动作状态)。

此外，磁头装置10也可以如下那样构成：不等待来自上位装置的唤醒信号，而仅利用来自卡片检测电路11的卡片检测信号来将切换开关12切换至动作状态。

A/D转换器3以足够早的时钟对模拟信号进行采样，并将模拟信号的采样数据转换成数字值，以作为数字信号进行输出。

模拟开关21选择磁头Tr1～3中的一个磁头，并将由所选的磁头所读取的模拟信号读取到A/D转换器3中。

22是缓冲放大器，对输入到A/D转换器3中的模拟信号的噪声进行抑制。

图1(B)中，4是由CPU或逻辑电路构成的控制部，包括信号比较部4a、增益控制部4b以及其它控制部。控制部4中设有发送电路43，生成用于利用A/D转换部3将模拟信号转换成数字信号的时钟。另外，在控制部4中设有第一存储部41、第二存储部42。第一存储部41是SRAM等存储装置，对由A/D转换部3转换后的数字信号进行存储。第二存储部42是寄存器等存储装置，存储有预先设定的输出基准值。此外，输出基准值不仅限于预先设定的基准值，也可以在每次读取时对其进行设定。

信号比较部4a在每一次采样中将数字信号的输出值与既定的输出基准值进行比较。此外，信号比较部4a也可以每隔几次采样将输出值与输出基准值进行比较，也可以仅将峰值输出值与输出基准值进行比较。另外，对于信号比较部4a，也可以在将由A/D转换部3转换后的数字信号全部读取到第一存储部41后，将存储在第一存储部41中的输出值与输出基准值进行比较。

对于增益控制部4b，若由上位装置200接收到唤醒信号，则将构成放大部2的各个运算放大器2a、2b、2c的增益设定为初始值，并在每一次采样中进行增益调整。对于增益控制部4b，为了使得输出值变为输出基准值，在输出值比输出基准值大时，减小被设定成初始值的增益；在输出值比输出基准值小时，增大被设定成初始值的增益。此外，对于放大部2的运算放大器2a、2b、2c，利用下一个动作时钟来更新可变增益的设定，并利用更新后的的增益来放大模拟信号。

在本实施方式中，按如下方式来求得增益，并对其进行调整。

例如，在当前输出值A＜输出基准值B时，根据输出值Axα＝A0，来求出假定的调整输出值A0。接下来，得到假定调整输出值A0与输出基准值B的差，并根据该差值来计算并求出接近输出基准值B的新的增益α'。

该新的增益α'即为对下一次采样时输出的输出值求出假定的调整输出值时的增益。

这里，设定接近输出基准值B的新的可变增益α'的理由如下。

在调整增益时，若在一次采样内就将输出差全部抵消、即、调整增益、使得输出值为输出基准值B，则在下一次采样时输出的输出波形容易产生阶差，因此不理想。因此，以如下方式来调整增益，即，以例如相对于输出差的35％～65％的范围的一定比例来逐渐接近输出基准值。由此，能去除噪声带来的影响从而得到振幅一定的输出波形。本实施方式的增益控制部4b以相当于输出差的50%的值来对增益进行增减。由此，增益控制部4b以相对于数字信号的输出值与既定输出基准值的输出差的一定比例来调整增益。

[磁记录信息的再现方法]

图2是表示本发明所涉及的磁头装置的一个实施例的流程图，示出了增益调整的步骤。

在可适用于磁卡读卡器等的磁头装置中，通常已知有FM调制方式，该FM调制方式通过对F及2F这两种频率进行组合，来存储由“0”或“1”组成的二进制数据信号。在对通过该FM调制方式记录的磁数据进行再现时，使磁头相对于卡片状介质的磁条进行接触、滑动，从而以模拟信号的形式来再现磁信息，并获取磁信息作为模拟信号，之后，利用AMP电路将模拟信号放大，利用解调电路将其转换成数字信号，并对二进制数据信号进行解调。

如上所述，在将磁信息记录到卡片状介质时，例如使用将两种频率组合而成的FM调制方式(F2F方式)。在对以FM调制方式记录的磁数据进行再现时，使磁头相对于卡片状介质的磁条进行接触、滑动，并获取磁信息作为模拟信号，之后，利用AMP电路2将模拟信号放大，利用解调电路3、4将其转换成数字信号，并读取到CPU6中。

对于磁头装置10，若读取卡片状介质，则通过磁头1输出模拟信号。对于卡片检测电路11，若该模拟信号超过设定的阈值，则输出卡片检测信号，并将其发送至上位装置200。对于上位装置200，若接收到卡片检测信号，则向磁卡读卡器的CPU6发送唤醒信号。对于CPU6，若从上位装置200接收到唤醒信号，则使切换开关12从待机状态切换至动作状态。

由磁头1再现的模拟信号被放大部2放大(S1)，该放大部2具有增益(增益)起初被设定成初始值的运算放大部2a、2b、2c。

以后，A/D转换器3以足够早的时钟对模拟信号进行采样，并将模拟信号的采样信号转换成数字值，来进行输出(S2)。

在磁头1具有多个磁头Tr1～3的情况下，磁卡读卡器10利用模拟开关21选择一个磁头，并将由所选的磁头所再现的模拟信号读取至A/D转换部3中。

信号比较部4a在每一次采样中将预先设定在存储器42中的输出基准值B与来自A/D转换器3的采样数据的输出值(数字值)A进行比较(S3)。

对于增益控制部4b，为了使输出值A变为输出基准值B，在输出值A比输出基准值B大(A＞B)时，减小被设定成初始值的增益；在输出值A比输出基准值B小(A＜B)时，增大被设定成初始值的增益(S4、S5)。

对于本发明的磁头装置10，以相当于输出差|A-B|的某个一定比例(例如50%)的值来增减增益，而并非以完全消除输出值A与输出基准值B的输出差|A-B|的方式来调整增益。由此，对于磁头装置10，即使在输出值A与输出基准值B的差较大的情况下，也不使增益进行急剧的变化，因此能够避免在输出波形中产生阶差，从而产生读取错误。

持续进行S2至S5的动作直到采样结束为止(S6)。

在这一系列的动作中，输出值A与输出基准值B的比较以及增益的调整也可以在将由A/D转换部3转换后的数字信号全部读取到第一存储部41中以后再进行处理。

[磁记录信息的解调方法]

磁头装置10利用控制部4并通过由放大部2放大、并由A/D转换部3进行A/D转换后得到的数字信号来检测波形的峰值(波峰、波谷)。另外，控制部4通过所检测出的峰值位置来测量峰值与峰值的间隔，并在该间隔(间隙)超过根据标准间隙所设定的阈值时判定为“0”，在阈值以下时判定为“1”。判定后的各数字信号经由接口(串行IF逻辑)5被发送至CPU6。

对于该阈值，在通过电动机以一定速度搬送卡片状介质的电动机式磁卡读卡器中，为与磁记录密度、卡片搬送速度相对应的固定值，在手动扫描卡片状介质的手动式磁卡读卡器中，根据过去的间隙进行设定。

磁头装置10对读取到的所有数据进行上述一系列的动作，并通过控制部4、以读取时钟、读取数据信号、读取使能信号的形式将读取结果发送至CPU6(或上位装置200)。读取时钟是表示对读取数据进行读取的时刻的信号，读取数据是以0或1表现的数字磁信息，读取使能是将磁信息的读取有效这一情况通知给CPU6(或上位装置200)的信号。在读取使能信号激活(ON)时，CPU6对读取数据进行读取。读取时钟、读取数据信号、读取使能信号也可以直接发送至上位装置200，也可以经由串行IF逻辑5来与内置有通用IF(USB，RS232C)的CPU6等相连，从而将读取数据信号发送至上位装置200。对于磁头装置10，在使用CPU6的情况下，也可以利用上位装置200来设定磁读取的动作模式(改变信号的极性、改变峰值检测的阈值等)。

(本实施方式的主要效果)

如上说明的那样，由于磁头装置10能在一次磁记录介质的读取中进行增益的调整，因此与现有技术相比，能较简单地调整增益。另外，由于本磁头装置10能够在每一次采样中调整增益，因此，即使输出波形的一部分输出发生变化，也能对输出变化进行跟踪来控制增益从而抑制输出变动，能够提高读取性能。

其它实施方式

对于磁卡读卡器10，在对记录在磁卡中的信息进行的读取结束后，切换切换开关12，再次返回至待机状态，进入省电状态。为了能随时从上位装置参照磁数据，将上位装置与磁卡读卡器10的通信电路、以及保存磁数据的存储器设成始终动作状态。

另外，磁卡读卡器10能够通过对发送至上位装置的数据进行加密后发送来提高安全性。磁卡读卡器10使用将构成的电路元件小型化后的电路元件，将电路基板内嵌至磁头1内并利用树脂进行密封，由此，无法利用探针来测定电路信号，因此避免了不正当获取磁数据。磁卡读卡器10也可以根据输出电平来改变峰值检测阈值(限幅电平)。

信号比较部也可以与A/D转换部的采样一一对应地在每一次采样中将输出值与输出基准值比较，也可以每隔数次采样来对输出值与输出基准值进行比较。

既定的输出基准值并不局限于预先设定于存储器中的输出基准值，也可以在每次读取时进行设定。

工业上的实用性

本发明所涉及的磁头装置适用于对各磁记录信息介质的输出偏差、磁头的磨损而造成的输出降低、以及磁记录信息介质搬送速度变化等所引起的输出变动进行抑制，从而能够避免磁记录信息介质的读取错误的磁头装置。

标号说明

1磁头

2放大部

3A/D转换部

4控制部

4a信号比较部

4b增益控制部

5通用IF

6CPU

10磁头装置

11卡片检测电路

12切换开关

21模拟开关

22缓冲放大器

41SRAM

42存储器

43发送电路

Claims

1.一种磁头装置，其特征在于，包括：

磁头，该磁头对记录在磁信息记录介质中的信息进行再现；

放大部，该放大部利用增益对由所述磁头所再现的再现信号进行放大；

A/D转换部，该A/D转换部以规定的周期对放大后的所述再现信号进行采样，并将其转换成数字信号以进行输出；

信号比较部，该信号比较部将所述数字信号的输出值与既定的输出基准值进行比较；以及

增益控制部，该增益控制部在所述输出值比所述输出基准值大或小时，对所述增益进行调整，以使所述输出值接近所述输出基准值，

所述增益控制部以相对于所述输出值与所述输出基准值的输出差35％～65％的比例来调整所述增益，以使所述输出值接近所述输出基准值。

2.如权利要求1所述的磁头装置，其特征在于，

所述信号比较部在每一次采样中将所述数字信号的输出值与既定的输出基准值进行比较。

3.如权利要求1所述的磁头装置，其特征在于，

包括存储所述数字信号的存储部，所述信号比较部将所述存储部中存储的数字信号的输出值与所述输出基准值进行比较。

4.一种磁卡读卡器，其特征在于，

该磁卡读卡器包括权利要求1至3中任一项所述的磁头装置。