CN1126058C - 射频代币及其读取设备 - Google Patents

Abstract

一种用于为运输工具付费的RF代币及其读取设备，该RF代币易于购买和可以携带，可以只使用一次或数次。RF代币10的载体由塑料材料制成并具有硬币形式。一块半导体芯片14埋嵌于载体内部。一个天线线圈18螺旋地绕制着并自该半导体芯片的接触面伸出。在非接触式IC卡读取设备中，在外壳的外表面上形成一个输入槽。从外壳的输入槽向内一段预定距离处安装一块挡板42，用于选择性地接纳RF代币10。一个包括与该挡板结合在一起的柱塞62的螺线管60用于选择性地传动挡板42。一个读取和控制单元读取放在挡板上的RF代币内所存信息并根据读出的信息选择性地驱动螺线管60。一个接纳单元38接纳通过挡板的RF代币。

Description

射频代币及其读取设备

本发明涉及一种IC卡及其读取设备，更具体地涉及通常用于为运输工具付费的非接触式IC卡及其读取设备。

不同类型的卡式记录媒体广泛地用于交易或个人识别。目前颇为流行的卡式记录媒体可以分为两类，即磁条卡和IC卡。磁条卡包括一条与卡的长度平行而涂布的磁条，以便通过造成磁条的磁模式的变化而将数据记录。另一方面，IC卡包括一个位于其中的集成电路芯片，及数据存于集成电路芯片中。这些卡中每一种基本上是矩形的，其角是园的，及其长度约为85毫米(mm)和宽度为54mm。已经为这些卡提出了多个有关物理属性和数据格式的标准。例如，国际标准化组织(ISO)已经提出一个磁条卡的ISO 7810-13标准格式，以及分别用于接触式和非接触式IC卡的ISO 7816和ISO 10536标准格式。

然而，磁条卡的缺点是只能在磁条中存储小量数据及所存信息可能在磁铁附近被破坏。此外，存于磁条卡中的数据能够容易地假冒或改变。因此，当用户使用磁条卡时，需要一个严格的证实过程。当特别希望该卡方便地用于小量金额，例如当该卡用于为运输工具例如公共汽车和地铁付费时，磁条卡可能不适合于使用。更坏的是，由于磁条卡只有短的可读范围，它必须插入一个读取设备的槽内以使安装于槽内的读取头能读取磁条从而检索所存数据。因此，可能要花费相当长时间于读取所存数据。由于这些原因，磁条卡一般不适合于为运输工具付费。

IC卡一般具有高存储容量，以及相对地低的破坏所存信息的可能性。还有，IC卡提供高度安全性。具体地，在非接触式IC卡的情况下，容易读取存于其中的数据。当非接触式IC卡用作一种为运输工具付费的装置时，运输公司可以容易地和卡的经营公司结帐，及能够使服务管理合理化。因此，非接触式IC卡广泛地用作为运输工具特别是公共汽车付费的装置。

在常规公共汽车IC卡中，开始时记录一笔预定数量的钱，及只要用户使用该公共汽车IC卡，即从该卡中减去一笔上车费而将记录的钱数更新。当记录的钱数差不多用完时，用户向收费站付钱以便重新将公共汽车IC卡加钱。然而，在常规IC卡内，初始地加钱的基本钱数相当高，而尚未发现有价廉的IC卡。因此，不经常乘车的人或外地来的临时游客在购买IC卡时会有经济负担。因此，这些人使用现钱、金属代币或其他付费装置来乘坐所讨论的运输工具。在此情况下，运输公司与代币经营公司之间存在一个结算问题，并且不能充分地利用统计工作或服务管理中采用IC卡系统的优点。

为解决以上问题，本发明的一个目的是提供一种用于为运输工具付费的RF(射频)代币，它易于买到和便于携带，并且可以只用一次或几次。

本发明的另一个目的是提供一种非接触式IC卡读取设备，用于读取为运输工具付费并能够只用一次或几次的RF代币。

在为达到以上目的而提供的RF代币中，有一块由塑料材料制成的硬币式载体，其直径为10至40mm，其厚度为1至4mm。一块半导体芯片埋嵌于载体内部。一个天线线圈螺旋地绕制着并自该半导体芯片的接触面伸出。

在用于完成以上另一个目的而提供的IC卡读取设备中，一个外壳包括一个在其外部表面上形成的输入槽。从外壳上的输入槽向内一段预定距离处安装一块挡板，用于选择性地接纳RF代币。一个传动装置包括一个与该挡板结合在一起的支臂，并用于选择性地传动挡板。一个读取和控制单元读取放在挡板上的RF代币内所存信息并根据读出的信息选择性地驱动该传动装置。一个接纳单元接纳通过挡板的RF代币。

通过参照附图详细地描述本发明的优选实施例，将使本发明的以上目的和优点更为明显，附图中：

图1是根据本发明的RF代币的优选实施例的透视图；

图2是根据本发明的IC卡读取设备的优选实施例的透视图；

图3是图2的IC卡读取设备中用于读取和选择性地接纳RF代币的机构的一个实施例的部分剖面透视图；

图4是用于阐述图2中IC卡读取设备的电气配置的框图；

图5A和5B阐述图3的机构中选择性地接纳一个RF代币的操作；

图6是图2的IC卡读取设备中用于读取和选择性地接纳RF代币的机构的另一个实施例的部分剖面透视图；及

图7A和7B阐述图6的机构中选择性地接纳一个RF代币的操作。

在附图和以下说明中，相同的或相应的元件使用相同的参考数字表示。

参照图1，一个根据本发明的RF代币制造为硬币形式。RF代币的载体12由塑料材料制成，其直径为10至40mm及厚度为1至4mm。在优选实施例中，RF代币的直径为36mm及厚度为1.6mm。一个半导体芯片14埋嵌于载体12内部，及在该半导体芯片14上形成两个接触区域16和17。与此同时，一个螺旋形天线线圈18围绕在RF代币10的外圆周上，及天线线圈18的两端焊接至半导体芯片14上的接触区域16和17。

半导体芯片14具有多个存储单元(未示出)。在本实施例中，这些存储单元存储着用户可以只是单程乘坐运输工具例如公共汽车或地铁的车费数。RF代币10可以无接触地与读取设备的代币读取器(图3中的72)通信，该读取设备装于运输工具入口处或在乘坐运输工具的售票门处。在优选实施例中，在RF代币10与读取设备之间的通信是通过一条使用13.56兆赫(MHz)的频率的无线电链路进行的。此处来自半导体芯片14的信号由天线线圈18发射至一个读取设备。由读取设备确定为合法的RF代币10由读取设备收集，并且以后再次加钱以便卖给其他乘客。

图2显示根据本发明的IC卡读取设备的一个实施例。读取设备30通常可以用于公共汽车中。在一个基本上具有盒子形式的外壳31的上表面上配备有一个RF代币槽32，及在外壳31的前面板上安装了用于向乘客显示代币的合法性和其他消息的显示单元34。在读取设备30的下部安装了一个RF代币接纳盒38。同时图2的读取设备30包括装在显示单元34下面的IC卡读取单元36，以使公共汽车的乘客能够使用矩形IC卡而不使用RF代币。

图3显示图2的IC卡读取设备中用于读取和选择性地接纳RF代币的机构的实施例。图3的机构在其下部包括一个用于选择性地允许RF代币向下通过的挡板42和一个用于驱动挡板42的螺线管60。挡板42的一端通过一个连接部件50连至一个螺线管60的柱塞62。此处挡板42和连接部件50通过一个铆钉连接或使用螺钉螺帽牢固地彼此连在一起，而连接部件50与柱塞62则使用销钉54松散地彼此连在一起。在挡板42上与连接部件50连接的一端的内侧安装有一个铰链44。返回弹簧64安装于螺线管60的柱塞62的外周上。在读取设备的输入槽下直接安装了一个代币读取器72。未在图3中显示的用于检测RF代币的代币传感器装于代币读取器72的对面。该代币传感器包括一对发光二极管(LED)和一个光电二极管。

在这一机构结构中，当螺线管60通电后，柱塞62后退或接近螺线管主体。柱塞62的移动通过连接部件50对挡板42作用一个力，以使挡板42在铰链上转动。因此，装在挡板42上的RF代币10由于重力作用而下落并沿预定路径传输至RF代币接纳盒内。另一方面，当螺线管60断电时，柱塞62和挡板42由返回弹簧64的操作而恢复至它们的初始位置。

图4显示图2的IC卡读取设备的电气配置。IC卡读取设备在电气上包括一个代币传感器70，一个代币读取器72，一个微控制器74，卡读取器36，一个螺线管驱动单元76和一个显示单元60。如上所述，代币传感器70检测正插入输入槽内的RF代币，及代币读取器72接收从插入的代币发射的RF信号。卡读取器36与一个通用IC卡通信，它可能与RF代币无关地用于接收从通用IC卡发射的信息。还有，卡读取器36向IC卡发射较少数量的信息或一条命令以便减少存于IC卡内的信息数量。螺线管驱动单元76在微控制器74的控制下使螺线管通电或断电。显示单元60通过显示来自微控制器74的信息而完成用户接口的作用。

现在描述采用图3的机构的IC卡读取设备的操作。

当不插入RF代币时，挡板42如图5A中所示地挡住代币槽的底端。当一个乘客将RF代币丢下或插入输入槽时，代币传感器70感测RF代币并通知微控制器74已经插入了一个RF代币。微控制器74启动代币读取器72以便接收由RF代币发射的RF信号。代币读取器72读取的信息传输至微控制器74以使微控制器74确定RF代币的合法性。

当RF代币是合法时，微控制器74提供一个螺线管控制信号给螺线管驱动单元76以便允许螺线管驱动单元76将螺线管60通电。此时螺线管的柱塞62后退或接近螺线管主体，及柱塞62拉动挡板42的一端以使它在铰链44上转动。因此，如图5B中所示，挡板42被拉至一边及该代币落下。在一定时间之后，螺线管驱动单元74使螺线管60断电，及返回弹簧64将柱塞62和挡板42恢复至图5A中所示它们的初始位置，以备接纳下一个RF代币。

图6显示图2的IC卡读取设备中用于读取和选择性地接纳RF代币的机构的另一个实施例。读取设备在其下部包括一个用于选择性地允许RF代币向下通过的挡板42和用于驱动挡板42的螺线管60。在图6中，挡板42和螺线管60的柱塞62使用销钉90直线地直接彼此连接。因此，通过螺线管的柱塞62的移动使挡板42平移。图6中未示出的一个导轨安装于挡板42离柱塞远的一端以便帮助挡板42平移。图6中所示机构的其他特征与图3中的相似。此外，图4中所示电气配置可与图6的机构一起使用。

采用图6的机构的IC卡读取设备如下操作。

当没有RF代币插入时，挡板42如图7A中所示地将代币槽的底端挡住。当一个乘客将RF代币丢下或插入输入槽中时，代币传感器70感测RF代币并通知微控制器74已经插入了一个RF代币。微控制器74根据来自代币读取器72的信息确定该RF代币为合法的以后，即向螺线管驱动单元76提供一个螺线管控制信号以便允许螺线管驱动单元76将螺线管60通电。此时螺线管的柱塞62退入螺线管主体内，柱塞62沿着导轨94拉动挡板42的一端使之向着螺线管的方向移动。因此代币落下。在一定时间之后，螺线管驱动单元74使螺线管60断电，及返回弹簧64将柱塞62恢复至其初始位置。此时挡板42也沿着导轨94回至图7A中所示的其初始位置，以备接纳下一个RF代币。

即使在优选实施例中挡板和连接部件是单独地配备的，也可选代地将挡板和连接部件包括于单个主体内。在这一情况下，可以减少安装读取设备的工时及降低其制造费用。

在本发明的优选实施例中，RF代币准备只用一次。然而，在选代的实施例中，RF代币可以使用大约两次或三次。在这一情况下，当RF代币卖给用户时，在RF代币内记录了对应于代币使用次数的钱数。只要用户乘坐运输工具，即从存储单元的所存结算值中减去乘车费用，并将减过的钱数重新存入。在这一选代实施例中，由半导体芯片发射的信号被一个天线线圈发射至读取设备，及自读取设备发射至半导体芯片的信号通过天线线圈接收。此处必须在外壳的前面板上配备一个漏槽以便将没有用完RF代币结算的RF代币退回给用户。还有，必须提供一条从输入槽到漏槽的传输路径。直至RF代币的结算用完后才由读取设备收集RF代币。与此同时，收集的RF代币可以重新加钱并再卖给乘客。这一修改对于熟悉本发明技术的人是显然的，因而省略其详细描述。

本发明已经通过优选实施例描述过。然而熟悉技术的人应该知道，可在不背离本发明的实质和范围的情况下对所描述的实施例作出不同修改。

根据本发明的RF代币和IC卡读取设备可安装于公共汽车驾驶员直接收费的公共汽车内。还有，本发明可以应用于地铁内收票口处。此处地铁乘客在入站收票口处将他或她的RF代币插入输入槽中，并从漏槽处接收他或她的RF代币。然后乘客将代币插入安装于他或她的目的地的读取设备的输入槽内以便走出出口。还有，本发明的RF代币可以用于在高速公路收费处付费。此外，RF代币可以用于一切收费的门口。

当RF代币使用于一个运输工具例如公共汽车内时，很少乘车的人或来自外地的临时游客可以容易地购买对应于所需钱数的RF代币。因此，RF代币更适合于乘客使用。此外，运输公司可以简化与代币经营公司的结算，增加收费的透明度及容易进行统计。因而增加了使用IC卡系统的优点。还有，由于所用RF代币可以重新编码和重新使用，从重新使用资源的观点看，RF代币是有效的。

Claims (6)

1.一种用于存储预定数量的数据以供通过与一个外部读取设备的通信而付费的RF代币，包括：

一个由塑料材料制成的载体，具有圆形外周；

一个埋嵌于载体内部并具有至少一个接触区域的半导体芯片，用于存储预定数量的数据；及

一个在载体内绕制的并从半导体芯片的接触区域延伸的天线。

2.一种用于读取一种具有圆形外周和用于付费的RF代币的非接触式IC卡读取设备，该设备包括：

一个外壳，具有外表面和在外表面上形成的输入槽；

一块挡板，安装于外壳的输入槽向内一段预定距离处，用于选择性地允许RF代币通过；

一个读取和控制单元，用于读取放在挡板上的RF代币内所存信息并根据读出的信息选择性地驱动该挡板；及

一个接纳单元，用于接纳通过挡板的RF代币；

传动装置，包括一个与该挡板结合在一起的支臂，并用于在读取和控制单元的控制下传动挡板；

其中读取和控制单元根据读出的信息通过传动装置选择性地驱动该挡板。

3.如权利要求2中所要求的非接触式IC卡读取设备，其中该挡板和支臂基本上垂直地彼此连接。

4.如权利要求2中所要求的非接触式IC卡读取设备，其中该挡板和支臂直线地彼此连接。

5.如权利要求4中所要求的非接触式IC卡读取设备，还包括一个用于引导挡板的导轨，以使挡板沿着一条预定直线路径平移。

6.如权利要求2中所要求的IC卡读取设备，还包括：

一个代币传感器，用于检测放入输入槽内的RF代币及只当RF代币已经放入输入槽后才启动读取和控制单元。

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