JP2001236604A - 磁気カードリーダ - Google Patents

磁気カードリーダ

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JP2001236604A
JP2001236604A JP2000042262A JP2000042262A JP2001236604A JP 2001236604 A JP2001236604 A JP 2001236604A JP 2000042262 A JP2000042262 A JP 2000042262A JP 2000042262 A JP2000042262 A JP 2000042262A JP 2001236604 A JP2001236604 A JP 2001236604A
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Japan
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card
circuit
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English (en)
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Takuo Toba
拓夫 鳥羽
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 速度変動、磁化レベル低下の影響を少なくす
ることで、安定して容易に読み取りが出来る操作性の良
い磁気カードリーダを提供することを目的とする。 【解決手段】 磁気ヘッド出力の増幅器の出力より磁気
データ本体部でないカード始端部分であることを検出す
るタイミング回路と、そのタイミング回路の所定タイミ
ング検出の信号で前記増幅器出力レベルをホールドする
回路を備え、そのホールドした値に反比例して前記増幅
器のゲインを制御する手段を備えることによりカード速
度変動や、磁化レベル低下カードに対しても読み取り性
能を向上できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気カードの情報
を読み取るカードリーダに関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、磁気カードの利用分野は益々拡大
し、磁気カードはあらゆる分野で利用されており、それ
に伴い誰にでも簡単に操作できるカードリーダや、長期
間の使用中にカードの磁化レベルが低下しても安定した
読み取りが出来る磁気カードリーダ装置が要求されてい
る。
【0003】以下、従来の磁気カードリーダの構成につ
いて図8,9を参照しながら説明する。
【0004】図8は従来の磁気カードリーダの構成を示
すブロック図である。
【0005】図9は従来のカードリーダの動作説明のた
めの波形図である。
【0006】図8に示す磁気ヘッド101は磁気カード
上の磁気ストライプ部に記録されているデータを読み出
す。
【0007】磁気カード上のデータは図9の波形で示
すようにF/2F方式(データ0’f データ1’:2
f)で変調して書き込まれている。
【0008】磁気ヘッド101の出力は増幅器102で
増幅される。その波形は図9のが増幅された波形とな
るが図では省略している。
【0009】増幅出力は積分回路103で積分し、波形
整形回路104で出力波形が矩形波となるように波形整
形される。積分回路103の出力波形と、波形整形回路
の出力波形とをそれぞれ図9の、に示す。
【0010】一方磁気カードの磁気ストライプは、物理
的には、データの本体部分も含めて磁気カードの端から
端まで存在しデータ本体以外の部分にも何らかの信号が
書き込まれている。
【0011】規格では、データの本体部分から磁気カー
ドの両端へは少なくとも5mm以上あること。及びデー
タ本体以外の両端の5mmの部分は書き込み時に全て0
が書き込まれるよう規定されている。
【0012】従って、カードリーダはデータ本体部を次
の手順で検出する。即ち、磁気カードをカードリーダに
対して順方向に走査した場合、少なくとも数ビットのデ
ータ‘0’があり、その後にSTX(開始マーク)を検
出することでデータ本体部の存在を検知している。磁気
カードを逆方向に走査したときは上記のSTXでなくE
TXを検出することでデータ本体部の存在を検知する。
【0013】カードの両端における磁気ストライプは不
安定な例えば、信号の強度や磁気信号間隔のバラツキと
いった、書き込みとなっていることが多く、その不安定
さが読み取りロジックに影響することもあるので、その
不安定さを避けるため前記矩形波のいくつかを読み飛ば
す読み飛ばし回路105を設けるのが普通である。
【0014】読み飛ばし終了後の矩形波を図9の波形
に示すように有効矩形波とする。
【0015】その矩形波の立ち上がり、立ち下がりで、
エッジパルス生成回路106によって、図9の波形に
示すようにエッジパルスを作る。
【0016】そのエッジパルスはF/2F復調回路10
7に入力される。
【0017】復調回路107は入力される前記エッジパ
ルス列を復調し、図9のに示すように 1) サンプリングクロック列と(図中DATA) 2) そのクロックに同期したデータ列(図中CLK) 3) 及びカードがカードリーダの中に存在しているこ
とを示すCLD信号を出力する。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な従来の磁気カードリーダには以下の問題、特に手動式
の場合、顕著な問題がある。
【0019】手動式の場合磁気カード挿入は人が行うた
め、磁気カードの走査速度は人によって大きく異なり、
一般に5cm/sから200cm/s程度までで個々人
によって開きがある。
【0020】一方磁気ヘッドからの出力は磁気カードの
走行速度に比例する。従って5cm/sと200cm/
sの速度ではそれらに対応する出力比は 1:40とな
る。
【0021】また、磁気カードそのものも市場で使用さ
れている間に減磁することによりかなり磁化レベルが下
がる、初期値の1/3程度に減磁したカードが市場にお
いて用いられていることは珍しくない。仮に1/3のレ
ベルであればレベル100%の磁気カードに比しその出
力は1/3となる。
【0022】従って前述の磁気カード速度と組み合わせ
ると、レベル100%の磁気カードを200cm/sで
走行させた時とレベル1/3の磁気カードを5cm/s
で走行させたときの出力比は 1:120となる。
【0023】一方、磁気カードは、作成時の磁気データ
書き込みの書き込みレベルのムラや、市場で使用中の磁
気ストライプ面へのキズ等による磁気的ノイズが存在
し、これらはいずれも磁気カード読み取り時に出力にノ
イズとして影響する。
【0024】このようなノイズは信号の数%あるのが一
般的である。仮に3%とした場合、磁気カードの信号レ
ベルが100で最高速200c/sで走査した時の信号
大きさを100とすると、その時のノイズ分の大きさは
3となる。つまり大きさ3以下の信号はノイズとみなさ
ねばならない。
【0025】また、カードレベルが1/3に落ちている
カードをゆっくり走査した場合、正しく読めるには、そ
の出力信号の大きさは前記3以上の大きさが必要であ
り、従って、走査速度は18cm/s以上なければなら
ない。
【0026】18cm/s以下の速度であれば出力レベ
ルが3以下となりノイズと判定される。
【0027】即ち、前述したように人によっては5cm
/sの速度もあるので18cm/s以上ということは、
走査を早くする意識をもって操作することが必要であ
り、また或る程度の操作練習が必要となり、ユーザにと
って操作感の良くないカードリーダとなる。
【0028】本発明は、上記課題を解決するもので、磁
気カード上の磁気ノイズに強く、結果として低速、高速
の速度変動にも安定して読み取りができる磁気カードリ
ーダを提供することを目的とする。
【0029】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の第1のカードリーダは、磁気ヘッドと、前記
磁気ヘッドの出力を増幅する増幅器と、前記増幅器の出
力より、カードデータ本体部分以外のカード始端部、或
いは、終端部データであることを検出し、前記カードデ
ータ本体部分より前の所定のデータを特定するタイミン
グ回路と、前記所定データのレベルをホールドするホー
ルド回路と、そのホールドした絶対値に、ほぼ反比例し
て前記増幅器のゲインを制御するゲイン制御回路を備え
た構成とする。
【0030】第2のカードリーダは、磁気ヘッドと、前
記磁気ヘッドの出力を増幅する増幅器と、前記増幅器の
出力より、カードデータ本体部分以外のカード始端部、
或いは終端部データであることを検出し、前記カードデ
ータ本体部分より前の所定のデータを特定するタイミン
グ回路と、前記増幅器の出力信号を積分する積分回路
と、前記積分回路で得られた波形を整形する波形整形回
路と前記所定データのレベルをホールドするホールド回
路と、そのホールドした絶対値により前記波形整形回路
の波形のスライスレベルを制御する構成とした。
【0031】第3のカードリーダは、磁気ヘッドと、前
記磁気ヘッドの出力を増幅する増幅器と、前記増幅器の
出力より、カードデータ本体部分以外のカード始端部、
或いは終端部データであることを検出し、前記カードデ
ータ本体部分より前の所定のデータを特定するタイミン
グ回路と、そのタイミング回路の出力タイミングで前記
増幅器の出力パルス間隔を測定し、そのパルス間隔の値
により前記増幅器の増幅率を決定する構成とした。
【0032】第4のカードリーダは、磁気ヘッドとその
出力を増幅する増幅器と、前記増幅器の出力より、カー
ドデータ本体部分以外のカード始端部、或いは終端部デ
ータであることを検出し、前記カードデータ本体部分よ
り前の所定のデータを特定するタイミング回路と、前記
増幅器の出力信号を積分する積分回路と、前記積分回路
で得られた波形を整形する波形整形回路とそのタイミン
グ回路の出力タイミングで前記増幅器の出力パルス間隔
を測定し、そのパルス間隔の値により前記波形整形回路
の波形のスライスレベルを決定する構成とした。
【0033】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態では磁
気カード挿入時に磁気カード始端の磁気情報(磁気デー
タ本体部の第1データビット迄)を読み、その大きさ、
あるいはパルス間隔から主としてカードの走行速度を検
出し、その値が大であれば磁気ヘッドの出力を増幅する
増幅器のゲインを小さくし、逆に小であればゲインを大
きくして磁気データ本体部分を増幅する。
【0034】或いは、上記と同じく磁気カード挿入時に
磁気カード始端の磁気情報(磁気データ本体部の第1デ
ータビット迄)を読み、その大きさ、あるいはパルス間
隔から主としてカードの走行速度を検出し、その値が大
であれば波形整形回路のスライスレベルを高く設定し、
逆に小であればスライスレベルを低く設定する。
【0035】以上より速度変動、或いは磁気カード自身
の減磁にも安定した読み取りが出来る操作性のよいカー
ドリーダを提供するものである。
【0036】(実施の形態1)以下、本発明の実施の形
態について図面を参照しながら説明する。
【0037】図1は本発明の実施例の一つで始端、或い
は終端部の磁化レベルを検出してホールドし、その値で
増幅器ゲインを決定してデータ本体部を増幅する磁気カ
ードリーダを示すブロック図である。
【0038】磁気カード上の磁気ストライプデータは磁
気1で読み取る。磁気ヘッド1の出力は増幅器2で増幅
する。磁気カードを走査した時のヘッド出力は図2に示
すようにカード始端部分に続いてデータ本体部が出力さ
れ最後にカードの終端部が出力される。磁気カードを逆
に操作すれば前記と逆で終端部が先頭となる。カード始
端部、終端部は前述のように少なくとも5mm存在す
る。磁気カードの磁気記録密度は規格で210bpiま
たは75bpiと規定されている。
【0039】従って始端部、終端部の5mmに、210
bpiの場合で41bit、75bpiの場合でも15
bitはデータ0が存在する。
【0040】今、始端部から走査したとして磁気ヘッド
1の出力を増幅器2で増幅した増幅器出力のパルス数を
カウントして、例えば12パルス目を検出する機能を持
つタイミング検出回路4を設けてカードの始端部を検出
する。そのタイミング検出回路4の所定タイミング検出
信号で能動(上の例では12パルス目)となり、入力と
して12パルス目の増幅器2の出力レベルを取り込みホ
ールドするレベルホールド回路5を設ける。
【0041】これらタイミング検出回路4、レベルホー
ルド回路5はカード走査終了時に、CLD信号を検出す
ることでリセットされる。
【0042】レベルホールド回路5の出力は増幅器ゲイ
ン制御回路6に入力され、ゲイン制御回路6は、入力さ
れた値に従って増幅器2のゲインを制御する。そして、
ゲインは入力値が大であれば、つまりホールド回路2の
ホールドされた値が大であればゲインを小さく、ホール
ドされた値が小であればゲインを大にするように構成し
ている。
【0043】上記のような増幅器1とそのゲイン制御回
路6は公知で種々の方法がある。
【0044】例えば図3に示すバイアス抵抗の値でゲイ
ンが決まる増幅器のバイアス抵抗の一つを電子的可変抵
抗器とした増幅器が利用できる。
【0045】図3で205はオペアンプで201,20
2,203,204は抵抗であり、入力電圧をVin、
出力電圧をVoとするとそれぞれの抵抗値をR1,R
2,R3,R4とすれば、図4の増幅回路のゲインは次
の式となる。|Vo/Vin|={(R2+R3)/R1
+{(R2*R3/R1)×1/R4} …式上記で抵抗
204の代わりに電子的可変抵抗器としてFETトラン
ジスタのようにゲート−ソース間電圧入力によりドレイ
ン−ソース間の導通度、つまり抵抗値が変わる素子、回
路を用いればゲイン制御可能な増幅器が出来る。より具
体的には反転増幅器の出力をN型FETに入力させれば
増幅器の出力絶対値が大であるほどFETの導通度は無
くなり抵抗値として増大する。この反転増幅器のバイア
ス抵抗で値が大であれば上記の式に従ってゲインが小
さくなる。
【0046】レベルホールドは極一般的にFET、整流
素子、コンデンサで実現できる。
【0047】また、上記でのタイミング検出回路はカー
ド走査時に本体データ部分の前が検出出来れば良いの
で、その入力は増幅器2の後でも、積分回路3の後で
も、波形整形回路7の後でも、読み飛ばし回路8の後で
も良い。
【0048】また、タイミングを検出するという機能な
ので読み飛ばし回路と同一にしても良い。
【0049】上記のように構成することでカード始端部
出力が小のとき、言いかえると、走査速度が遅い時には
データ本体部の増幅率は大きく、逆に始端部出力が大の
ときはゲインを小さくして速度変動による出力の変動を
押さえる事が出来る。
【0050】次に別の実施形態として図2を説明する。
【0051】図4のタイミング検出回路4及びレベルホ
ールド回路11は実施形態1の上記説明と同一機能であ
るが、レベルホールド回路11の出力の接続先が図1に
示す形態と異なり、波形整形回路10に接続する。
【0052】波形整形回路10はその内部で整形するた
めのスライスレベルを有し、そのスライスレベルを前記
レベルホールド回路の出力で制御する。
【0053】スライスレベル可変の回路も公知で多種有
るが、例として図5のように具体化できる。
【0054】図6で310,311はオペアンプで、3
01,302,303,304,305は抵抗を示す。
今304の抵抗値をR4,305の抵抗値をR5とすれ
ば、スライスレベルはスライス電圧をVsとすると、V
s=Vcc×R5/(R5+R4)となる。
【0055】従ってR5又はR4を上記レベルホールド
回路出力でタップが変わる電子的可変抵抗器で実現すれ
ばよい。電子的可変抵抗器は図7に具体例を示す。
【0056】図7において400,401,40
2,,,,403は直列接続の抵抗、410,411,
412,はFET、トランジスタのような電子スイッチ
である。デコーダ420に前記ホールド回路11の出力
を入力するとその値に応じてデコーダ420がスイッチ
のいずれかをONする。従って抵抗値が変わることにな
る。
【0057】次に別の実施形態を図6で説明する。
【0058】第1及び第2の実施の形態では、始端部の
磁気出力の大きさに注目したが、本実施の形態では、磁
気カードの走行速度を検出するという同じ観点から増幅
器出力のパルス間隔をみる。その例を図6に示す。
【0059】ヘッド出力を増幅した増幅器2の出力波形
は図9の波形と相似しており、そのパルス間隔(時
間)はカード走行速度に反比例している。
【0060】つまり、磁気カードの走行速度が高速では
パルス間隔は短く低速ではパルス間隔は長くなる。
【0061】図6でパルス間隔計測回路21はタイミン
グ検出回路20の出力で作動するよう構成し、かつ増幅
器2の出力パルスの立ち下がりでカウント開始し立ち上
がりでカウント停止するようにすれば、そのカウント値
はパルス間隔に反比例する。
【0062】カウンタの値は前述の図7で説明した電子
的可変抵抗器に接続して、その抵抗を図3の204(R
4)と同一原理で利用すれば良い。
【0063】また、この場合も増幅器の増幅ゲインを制
御するのではなく波形整形回路のスライスレベルを制御
することは前述と同じ考え方で実現出来る。
【0064】上記のように構成することで磁気カード始
端部出力のカード走行速度をはかり、走行速度が遅い時
にはデータ本体部の増幅率は大きくするか、増幅器出力
を受ける波形整形回路のスライスレベルを低くし、逆に
走行速度が速い時は増幅器ゲインを小さくするか前記波
形整形回路のスライスレベルを高くするようにして速度
変動による出力の変動を押さえる事が出来る。
【0065】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よればカードの走行速度、あるいは磁化レベルを検出
し、その速度、磁化レベルに応じてヘッド出力の増幅器
ゲインを制御したり、或いは増幅器出力を受けて波形整
形する回路のスライスレベルを制御できるので読み取り
可能なカード走行速度範囲が大幅に広がり、かつレベル
の低下したカードの読み取り性能も向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態の増幅器ゲインの制御を示す
ブロック図
【図2】図1を説明する為の図でカード走査時のヘッド
出力波形の時間経過を示すタイミングチャート
【図3】図1を説明する為のゲイン可変増幅器の回路図
【図4】本発明の実施形態のスライスレベルの制御を示
すブロック図
【図5】スライスレベル可変可能な回路図
【図6】本発明の実施形態のパルス間隔の値で増幅器ゲ
インの制御を示すブロック図
【図7】図3の説明のためで電子的可変抵抗器の回路図
【図8】従来の読み出し信号のタイミングチャート
【図9】従来の磁気カードの信号処理を示すブロック図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 磁気ヘッドと、前記磁気ヘッドの出力を
    増幅する増幅器と、前記増幅器の出力より、カードデー
    タ本体部分以外のカード始端部、或いは、終端部データ
    であることを検出し、前記カードデータ本体部分より前
    の所定のデータを特定するタイミング回路と、前記所定
    データのレベルをホールドするホールド回路と、そのホ
    ールドした絶対値に、ほぼ反比例して前記増幅器のゲイ
    ンを制御するゲイン制御回路を備えた磁気カードリー
    ダ。
  2. 【請求項2】 磁気ヘッドと、前記磁気ヘッドの出力を
    増幅する増幅器と、前記増幅器の出力より、カードデー
    タ本体部分以外のカード始端部、或いは、終端部データ
    であることを検出し、前記カードデータ本体部分より前
    の所定のデータを特定するタイミング回路と、前記増幅
    器の出力信号を積分する積分回路と、前記積分回路で得
    られた波形を整形する波形整形回路と前記所定データの
    レベルをホールドするホールド回路と、そのホールドし
    た絶対値により前記波形整形回路の波形のスライスレベ
    ルを制御する磁気カードリーダ。
  3. 【請求項3】 磁気ヘッドと、前記磁気ヘッドの出力を
    増幅する増幅器と、前記増幅器の出力より、カードデー
    タ本体部分以外のカード始端部、或いは、終端部データ
    であることを検出し、前記カードデータ本体部分より前
    の所定のデータを特定するタイミング回路と、そのタイ
    ミング回路の出力タイミングで前記増幅器の出力パルス
    間隔を測定し、そのパルス間隔の値により前記増幅器の
    増幅率を決定する磁気カードリーダ。
  4. 【請求項4】 磁気ヘッドと、前記磁気ヘッドの出力を
    増幅する増幅器と、前記増幅器の出力より、カードデー
    タ本体部分以外のカード始端部、或いは、終端部データ
    であることを検出し、前記カードデータ本体部分より前
    の所定のデータを特定するタイミング回路と、前記増幅
    器の出力信号を積分する積分回路と、前記積分回路で得
    られた波形を整形する波形整形回路とそのタイミング回
    路の出力タイミングで前記増幅器の出力パルス間隔を測
    定し、そのパルス間隔の値により前記波形整形回路の波
    形のスライスレベルを決定する磁気カードリーダ。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009199649A (ja) * 2008-02-20 2009-09-03 Nidec Sankyo Corp 磁気カードリーダ
JP2016045976A (ja) * 2014-08-26 2016-04-04 シャープ株式会社 磁気カード読取装置

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