KR101343015B1

KR101343015B1 - 하이브리드 스마트폰 카드 리더기

Info

Publication number: KR101343015B1
Application number: KR1020120065391A
Authority: KR
Inventors: 박국호
Original assignee: 주식회사 제패트로닉스
Priority date: 2012-06-19
Filing date: 2012-06-19
Publication date: 2013-12-18

Abstract

본 발명은 마그네틱 카드를 양 방향에서 읽을 수 있어 사용이 편리하고, 솔라셀과 마이크로 모터에 의한 자가발전 기능을 구비하여 전력사용의 효율성을 높일 수 있으며, 컴택트한 구조를 가능하게 하는 하이브리드 스마트폰 카드 리더기에 관한 것이다. 본 발명의 장치는 스마트폰의 이어폰 잭에 삽입되어 스피커 출력과 마이크신호를 전달하기 위한 이어폰 플러그와, 이어폰 플러그의 스피커 출력으로부터 전력을 생성하거나 솔라 셀이나 마이크로 모터 발전기의 전력을 이용하여 전원을 공급하는 하이브리드 전력 분배모듈과, 마그네틱 카드를 양측에서 읽을 수 있도록 된 한쌍의 마그네틱 헤드와, 마그네틱 헤드에서 검출된 데이터를 엔코딩하는 엔코더와, 엔코딩된 판독정보를 암호화하는 암호화 모듈과, 암호화된 판독정보를 이어폰 플러그의 마이크 입력단으로 전송할 수 있도록 오디오 신호로 변조하는 판독정보 출력모듈과, 스마트폰의 이어폰 잭으로부터 수신된 스피커 출력을 스피커로 출력하다가 이어폰이 확장 이어폰 잭에 연결되면, 이어폰 플러그의 신호를 확장 이어폰 잭으로 연결하는 이어폰 스피커 분배 모듈과, 전체 동작을 제어하는 마이크로프로세서로 구성된다.

Description

하이브리드 스마트폰 카드 리더기{ HYBRID CARD READER FOR SMART PHONE }

본 발명은 스마트폰에 장착하여 사용 가능한 신용카드 리더기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 마그네틱 카드를 양 방향에서 읽을 수 있어 사용이 편리하고, 솔라셀과 마이크로 모터에 의한 자가발전 기능을 구비하여 전력사용의 효율성을 높일 수 있으며, 컴택트한 구조를 가능하게 하는 하이브리드 스마트폰 카드 리더기에 관한 것이다.

일반적으로, 신용카드는 카드사와 계약을 맺은 가맹점에서 상품이나 서비스를 구매할 경우 소비자 본인의 신용을 기초로 카드사가 발행한 카드를 제시하고 전표에 서명을 하면 현금의 지출 없이 구매가 가능하도록 하는 것이다. 이러한 신용카드를 사용하기 위해서는 신용카드 리더기가 있어야 한데, 종래의 신용카드 단말기는 가맹점에 설치된 고정형이 대부분이었다.

한편, 최근들어 스마트폰의 보급이 활발히 이루어지면서 스마트폰상의 결제 어플을 지원하기 위한 스마트폰용 카드리더기가 등록번호 제10-1140919호로 등록 공고된 바 있다. 등록번호 제10-1140919호로 공고된 "모바일을 이용한 멀티카드 리더 장치 및 방법"은 스마트폰과 카드 리더기가 스마트폰의 마이크로폰 및 이어폰의 입출력 수단인 오디오잭을 통하여 연결되고, 스마트폰은 오디오잭의 이어폰의 출력으로 카드 리더기의 전력을 제공하고, 마이크로폰의 입력으로 카드 리더기의 카드 판독 결과를 제공받아 카드 데이터를 추출하여 전송하고, 카드 리더기는, 마그네틱 스트립(magnetic stripe)을 구비한 접촉식 카드를 판독하는 접촉식 리더부와 IC카드와 같은 비접촉식 카드를 판독하는 비접촉식 리더부를 구비하고, 스마트폰에 대해 오디오잭으로 연결되어 접촉식 카드와 IC카드와 같은 비접촉식 카드를 판독하고 그 결과를 판독신호로 스마트폰의 마이크로폰 입력으로 제공하되, 카드 리더기는, 비접촉식 카드의 판독 결과를 음성 대역의 데이터 레이트로 낮추어 모바일의 마이크로폰 입력으로 제공하도록 되어 있다.

종래의 스마트폰 카드 리더기는 접촉식과 비접촉식 카드를 모두 지원한다는 점이 장점이었으나 이를 위해서는 부피가 커져 휴대가 불편한 문제점이 있고, 스마트폰의 전원을 사용하므로 스마트폰의 배터리 소모가 빨라지며, 마그네틱 카드를 읽는 방향을 맞춰야 하므로 사용이 불편한 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 마그네틱 카드를 양방향으로 읽을 수 있어 사용이 편리하고, 솔라셀과 마이크로 모터에 의한 자가발전 기능을 구비하여 전력사용의 효율성을 높일 수 있으며, 컴택트한 구조를 가능하게 하는 하이브리드 스마트폰 카드 리더기를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 장치는, 스마트폰의 이어폰 잭에 삽입되어 스피커 출력과 마이크신호를 전달하기 위한 이어폰 플러그; 상기 이어폰 플러그의 스피커 출력으로부터 전력을 생성하거나 솔라 셀이나 마이크로 모터 발전기의 전력을 이용하여 전원을 공급하는 하이브리드 전력 분배모듈; 마그네틱 카드를 양측에서 읽을 수 있도록 된 한쌍의 마그네틱 헤드; 상기 마그네틱 헤드에서 검출된 데이터를 엔코딩하는 엔코더; 엔코딩된 판독정보를 암호화하는 암호화 모듈; 상기 암호화된 판독정보를 상기 이어폰 플러그의 마이크 입력단으로 전송할 수 있도록 오디오 신호로 변조하는 판독정보 출력모듈; 스마트폰의 이어폰 잭으로부터 수신된 스피커 출력을 스피커로 출력하다가 이어폰이 확장 이어폰 잭에 연결되면, 상기 이어폰 플러그의 신호를 상기 확장 이어폰 잭으로 연결하는 이어폰 스피커 분배 모듈; 및 상기 마그네틱 카드의 슬라이딩이 감지되면 상기 엔코더로부터 입력된 데이터를 상기 암화화 모듈로 전달하고, 상기 확장 이어폰 잭에 이어폰이 연결되면 상기 이어폰 플러그의 신호를 상기 확장 이어폰 잭으로 연결하도록 상기 이어폰 스피커 분배모듈을 제어하는 마이크로프로세서로 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 하이브리드 스마트폰 카드 리더기는 이어폰잭의 스피커 출력 을 전력으로 활용하고, 카드 슬라이딩시 장착된 발전모터의 회전을 통한 자가발전 전력이나 태양광에 의한 솔라 셀의 에너지로 배터리를 충전하여 전력을 비축하고, 마이크로 프로세서가 각 전원의 상태를 파악하여 인텔리전트하게 전원을 사용하도록 제어하여 최대의 전력 효율을 제공할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 카드 리더기는 클립방식 구조를 가지고 있어 이어폰 잭을 기준으로 잭(JACK)의 위치가 서로 상이한 불특정 다수의 모든 스마트폰에 대하여도 장착이 안정적으로 이루어질 수 있고, 신용카드를 슬라이딩시 흔들림을 안정적으로 방지시키며 마그네틱 자기카드 데이터(DATA)를 읽어 들이는 헤드를 마주보도록 양단에 장착하여, 카드 앞뒤의 방향에 상관 없이 읽기가 가능한 장점이 있다.

또한 읽혀진 마그네틱 판독 데이터는 마이크단을 통신수단으로 암호화되어 전송되므로 신용카드 결제 정보의 유출로 인한 피해를 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 스마트폰 카드 리더기의 전체 구성 블럭도,
도 2는 본 발명에 따른 스마트폰 카드 리더기의 마그네틱 독출계통을 도시한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 스마트폰 카드 리더기의 이어폰 스피커 분배모듈을 도시한 세부 구성 블럭도,
도 4는 본 발명에 따른 스마트폰 카드 리더기의 하이브리드 전력 분배모듈을 도시한 세부 구성 블럭도,
도 5는 본 발명에 따른 스마트폰 카드 리더기의 자가 발전 개념을 도시한 개략도,
도 6은 본 발명에 따른 스마트폰 카드 리더기의 솔라셀을 도시한 개략도,
도 7은 본 발명에 따른 스마트폰 카드 리더기의 전원 추출부를 도시한 회로도,
도 8은 본 발명에 따른 스마트폰 카드 리더기에서 데이터 폭변조 파형도,
도 9는 본 발명에 따른 스마트폰 카드 리더기의 전송 기준속도 추출 알고리즘의 예,
도 10은 본 발명에 따른 스마트폰 카드 리더기의 이용 절차를 도시한 순서도,
도 11은 본 발명에 따른 스마트폰 카드 리더기의 동작 절차를 도시한 순서도,
도 12는 본 발명에 따른 스마트폰 카드 리더기의 분리 사시도,
도 13은 본 발명에 따른 스마트폰 카드 리더기의 결합 사시도,
도 14는 도 13에 도시된 조립체의 정면도,
도 15는 도 13에 도시된 조립체의 측면도,
도 16은 본 발명에 따른 스마트폰 카드 리더기와 스마트폰의 결합 사시도,
도 17은 도 15에 도시된 조립체의 정면도,
도 18은 도 15에 도시된 조립체의 측면도이다.

본 발명과 본 발명의 실시에 의해 달성되는 기술적 과제는 다음에서 설명하는 본 발명의 바람직한 실시예들에 의하여 보다 명확해질 것이다. 다음의 실시예들은 단지 본 발명을 설명하기 위하여 예시된 것에 불과하며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.

도 1은 본 발명에 따른 스마트폰 카드리더기의 전체 구성 블럭도이다.

본 발명의 카드 리더기(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 2개의 마그네틱 헤드(112,114)와, 카드정보 엔코더(110), 마이크로프로세서(120), 이어폰 스피커 분배모듈(130), 하이브리드 전력 분배모듈(140), 암호화 모듈(150), 판독정보 출력모듈(160), 이어폰 잭(132)으로 이루어져 스마트폰(200)의 이어폰 잭에 연결되어 마그네틱 카드(10)에 기록된 정보를 읽어 스마트폰(200)으로 전송한다.

도 1을 참조하면, 이어폰 플러그(132)는 스마트폰의 이어폰 잭(202)에 삽입되어 스피커 출력과 마이크신호를 전달하기 위한 잭이고, 하이브리드 전력 분배모듈(140)은 이어폰 플러그(132)의 스피커 출력으로부터 전력을 생성하거나 솔라 셀이나 마이크로 모터 발전기의 전력을 이용하여 전원을 공급한다.

한쌍의 마그네틱 헤드(112,114)는 마그네틱 카드(10)를 양측에서 읽을 수 있도록 된 것이고, 카드정보 엔코더(110)는 마그네틱 헤드(112,114)에서 검출된 데이터를 엔코딩한다.

암호화 모듈(150)은 엔코딩된 판독정보를 암호화하고, 판독정보 출력모듈(160)은 암호화된 판독정보를 이어폰 플러그(132)의 마이크 입력단으로 전송할 수 있도록 오디오 신호로 변조한다.

이어폰 스피커 분배 모듈(130)은 스마트폰의 이어폰 잭(202)으로부터 수신된 스피커 출력을 스피커(138)로 출력하다가 이어폰이 확장 이어폰 잭에 연결되면, 이어폰 플러그의 신호를 확장 이어폰 잭으로 연결하고, 마이크로프로세서(120)는 마그네틱 카드(10)의 슬라이딩이 감지되면 카드정보 엔코더(110)로부터 입력된 데이터를 암화화 모듈(150)로 전달하고, 확장 이어폰 잭(136)에 이어폰이 연결되면 이어폰 플러그(132)의 신호를 확장 이어폰 잭(136)으로 연결하도록 이어폰 스피커 분배모듈(130)을 제어한다.

또한 스마트폰(200)은 태블릿 PC 등도 가능하며, 모바일 플랫폼과 모바일 플랫폼 상위 응용 계층에서 실행되는 결제 어플리케이션(230)이 탑재되어 있으며, 모바일 플랫폼으로는 애플사의 iOS나 구글사의 안드로이드, 노키아의 심비안, RIM의 블랙베리, 마이크로소프트의 윈도우 모바일, 리모재단의 리모 등이 알려져 있다. 특히, 본 발명에 적용되는 스마트폰(200)은 이어폰 잭을 통해 카드 리더기와 통신하기 위한 통신수신모듈(210)과, 카드 데이터를 해독하기 위한 알고리즘(220) 및 결제 어플(230)이 탑재되어 있다.

이와 같이 본 발명에 따른 카드 리더기(100)는 이어폰 잭(202)의 마이크 단자를 통하여 신용카드 정보를 전송함에 있어 고객의 신용카드 정보유출을 방지하기 위한 암호화 작업을 수행하여 기존 제품과 같이 마그네틱 해드로부터 직접 신호를 전송할 경우에 발생되는 정보 유출 피해를 방지할 수 있다.

그리고 스마트폰(200)은 이어폰 잭(202)의 마이크 단자를 통하여 전송된 암호화된 정보를 스마트폰 앱(APPLICATION)에서 사용이 가능토록 하기 위한 라이브러리(LIBRIY) 모듈을 가지며, 카드 데이터를 해독하기 위한 앱 알고리즘을 탑재하고 있다.

도 2는 본 발명에 따른 스마트폰 카드리더기의 4방향 카드 판독 로직을 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 마그네틱 카드(10)는 ISO 국제규격에 따라 가로 8.5cm, 세로 5.4cm의 표준 크기로 되어 있고, 자기 데이터 정보면에 3개의 트랙을 갖고 있는데, 제1 트랙(track 1)은 일반 신용카드 업무와 상관없이 개별 백화점 등에서 사용할 수 있는 76 바이트의 데이터를 저장하고 있고, 제2 트랙(track 2)은 37바이트의 용량으로 카드결제, 현금서비스 이용 등 신용카드를 이용하는데 필요한 데이터가 저장되어 있으며, 트랙(tract 3)은 107 바이트의 용량으로 은행계좌와 관련한 업무에 사용된다. 예컨대, 은행 입출금 카드와 직불카드, 혹은 신용카드를 겸용해서 사용하는 카드는 두번째, 세번째 트랙을 사용하는 것이고, 은행입출금 카드만 되는 것은 세번째 트랙만 사용하는 것이며, 통신사카드처럼 신용카드나 은행업무와 무관한 카드는 첫번째 트랙만 사용하고, 항공사 제휴카드이면서 은행과 신용카드 겸용인 경우라면 세가지 트랙 모두를 사용하게 된다.

본 발명에 따른 카드 리더기(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 카드(10)를 통과시키기 위한 슬릿(100a)이 형성된 몸체(301)에 마그네틱 카드(10)를 읽기 위한 한쌍의 헤드(112,114)가 설치되어 있는데, 한쌍의 헤드(112,114)가 슬릿의 양측에 각각 설치되어 제1 마그네틱 헤드(112)는 카드를 뒷면(자기면)이 앞으로 있으면서 좌측 또는 우측으로 슬라이딩할 때 3개 트랙의 데이터를 읽어 오고, 제2 마그네틱 헤드(114)는 카드를 정면(카드 인쇄면)이 앞으로 있으면서 우측 또는 좌측으로 슬라이딩할 때 3개 트랙의 데이터를 읽어 온다.

이와 같이 본 발명의 카드 리더기는 이어폰 잭을 기준으로 잭의 위치가 서로 상이한 불특정 다수의 모든 스마트폰에 대하여도 장착이 안정적으로 이루어질 수 있도록 클립방식의 구조를 가지고 있다. 그리고 클립 구조는 스마트폰의 화면 정방향이나 역방향에서 모두 장착 가능하여 사용자가 카드 읽기 방향의 혼선을 가져올 수 있는데, 본 발명의 카드 리더기는 이러한 혼선을 방지하고자 마그네틱 카드의 데이터를 읽어 들이는 헤드를 서로 마주보도록 양단에 장착하여 카드 앞뒤에 방향에 상관없이 읽기가 가능하고, 프로그램으로 정방향이나 역방향 읽기 가능하게 하여 모든 방향에 대하여 자유롭게 읽기가 가능하도록 한다. 즉, 본 발명의 카드 리더기는 각기 이어폰 잭의 위치가 다른 스마트폰에 장착시, 클립 방향이 정/역으로 물려 있어도 카드방향에 상관 없이 4방향 읽기가 가능하도록 된 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 스마트폰 카드 리더기의 이어폰 스피커 분배 로직을 도시한 세부 구성 블럭도이다.

본 발명에 따른 스마트폰 카드리더기의 이어폰 스피커 분배 로직(130)은 좌측 스피커 출력과 우측 스피커 출력, 마이크 입력 단자를 갖고 스마트폰의 이어 폰잭(202)에 삽입되는 이어폰 플러그(132)와, 좌측 스피커 출력과 우측 스피커 출력, 마이크 입력 단자를 갖고 외부의 이어폰을 연결하기 위한 확장 이어폰 잭(136)과, 좌우 한쌍의 스피커(138)와, 제어신호에 따라 평상시에는 이어폰 플러그의 스피커 출력을 스피커(138)로 연결하다가 확장 이어폰 잭(136)에 외부의 이어폰이 연결되면 이어폰 플러그의 입력신호를 확장 이어폰 잭으로 연결하는 먹스(MUX; 134)로 구성된다.

즉, 스마트폰에 있는 이어폰 잭(202)은 이어폰 플러그(132)가 삽입되면, 스마트폰 본체의 스피커와 마이크의 권한이 모두 이어폰 측으로 넘겨지므로 스마트폰의 이어폰 잭(202)을 통한 입출력을 카드 리더 용으로 사용한다면 음향과 마이크의 기능을 사용할 수가 없어지므로 본 발명에서는 이를 해결하기 위하여 카드 리더기(100)를 장착한 상태에서도 카드 리더기를 사용하지 않는 동안에는 마이크로 프로세서(120)가 카드 리더기 내의 먹스(아날로그 스위치;134)를 제어하여 스피커(138)로 연결시켜 음향 기능을 사용할 수 있도록 한다.

따라서 본 발명에 따르면, 클립방식의 카드 리더기(100)를 빼지 않고 사용자의 이어폰까지 사용이 가능하도록 확장 이어폰 잭(136)을 구비하고, 확장 이어폰 잭(136)에 이어폰을 꽂으면 마이크단의 임피던스 차이를 마이크로프로세서(120)가 확인하여 실제 이어폰을 사용할 수 있도록 먹스(134)를 제어하여 입력단의 이어폰 플러그(132)를 출력단의 확장 이어폰 잭(136)으로 연결한다.

도 4는 본 발명에 따른 스마트폰 카드 리더기의 하이브리드 전력 분배모듈을 도시한 세부 구성 블럭도이다.

본 발명에 따른 스마트폰 카드 리더기의 하이브리드 전력 분배모듈(140)은 도 4에 도시된 바와 같이 솔라 셀(141)과, 카드의 슬라이딩에 의해 회전되어 발전하는 마이크로 모터(142)와, 좌,우 스피커 출력을 입력받아 전원을 생성하는 전원 추출부(143)와, 제어신호에 따라 상기 솔라셀과 상기 마이크로 모터의 출력과 상기 전원 추출부의 출력중 하나를 선택하여 분배 및 평활화하는 전원분배 평활회로(144)와, 전원분배 평활회의 출력으로 내부 배터리를 충전시키고, 제어신호에 따라 전원 추출부의 전원이나 충전 전원중 하나를 선택하여 제공하는 전원충전 및 출력부(145)로 구성된다.

본 발명에 따른 스마트폰 카드 리더기(100)는 솔라셀(태양전지)을 이용한 자연광 충전과, 카드를 슬라이딩하면서 마이크로 발전기를 돌림으로서 발생되는 휴먼 에너지와, 스마트폰의 이어폰 잭에서 스피커 단쪽으로 출력되는 음향 시그널에서의 전력을 활용하여 내장 배터리를 충전시키고, 마이크로 프로세서(120)가 각 전원의 상태를 파악하여 전원비축과 사용에 대한 통제를 통해 전력 효율이 최대가 되도록 한다.

위와 같은 3가지 종류의 전원에서 전력상태는 감지단자를 통해 마이크로프로세서(120)로 전달되고, 마이크로 프로세서(120)는 전력 상태를 감지하여 3가지 전원 중 가장 효율이 높은 것을 전원 충전단 쪽으로 분배하도록 전원분배 평활회로(143)를 제어하여 전원충전 보관부(144)가 카드 리더기(100)를 사용하지 않는 동안에 내부의 배터리를 충전을 하도록 한다.

카드 리더기(100)를 사용하기 위한 작동(결제 앱 실행 등)이 스마트폰 쪽에서 스피커 출력단을 통하여 리더기쪽으로 전달되면, 마이크로 프로세서(120)는 전력상태 감지단자를 통하여 전력 소비를 최소화하는 아이들 모드에서 웨이크업되어 작동 가능 모드로 전환된다. 이때 이어폰 출력 전력량을 감지하여 사용이 가능한 용량의 전력이 나오는지를 검사하여 정상이면, 이를 직접 사용 전력으로 전환하여 사용한다. 즉, 각기 다른 종류의 스마트폰마다 이어폰 출력단의 음향 전력 용량이 모두 다르므로, 이를 마이크로 프로세서(120)가 확인하여 전력 용량이 부족한 경우, 충전 전원을 가동전압으로 사용하게 한다.

도 5는 본 발명에 따른 스마트폰 카드 리더기의 자가 발전 개념을 도시한 개략도이다.

마이크로 발전기(142)는 도 5에 도시된 바와 같이, 카드를 85.4mm 길이방향 으로 슬라이딩하면 롤러 지름이 약 4mm인 마이크로 발전 모터(142)는 약 6.8 회전하고, 카드 슬라이드시의 정상 속도 범위를 10mm/sec ~ 100mm/sec 라고 할 때 발생되는 카드 85.4mm 길이의 휴효 회전시간인 저속 10mm/sec 속도로 이동될 때 6.8초 움직임이 발생하여 이때의 rpm 은 대략 47.7RPM이 되고, 고속 100mm/sec 속도로 이동될 때 동안 0.85초 움직임이 발생하며 이때의 rpm 은 대략 477RPM이 된다. 그리고 각 해당 동안의 발전효율을 대략 50% 로 가정하면, 가동 전압 전류 이상의 전력 이득을 1회 신용카드를 슬라이딩시 마다 평균속도 50mm/sec 기준으로 238rpm으로 1.7초 시간동안 발전시키는 전력 용량을 충전으로 변환하여 기동 전압으로 사용한다.

도 6은 본 발명에 따른 스마트폰 카드 리더기의 솔라 발전 개념을 도시한 개략도이다. 도 6을 참조하면, 솔라셀(태양전지)(141)은 실내에서도 충전이 가능한 솔라셀 모듈인 40mm * 11mm * 1.1 mm 이상의 공간을 확보하여 솔라셀로부터 얻어진 태양광 에너지를 에너지 변환회로부(141a)에서 전기로 변환한 후, 충전모듈(141b)로 충전하여 전력을 제공한다.

도 7은 본 발명에 따른 스마트폰 카드 리더기의 전원 추출부를 도시한 회로도이다.

스마트폰(200)의 이어폰 잭(202)의 스피커 출력으로부터 전력을 추출하는 전원 추출부(143)는 도 7에 도시된 바와 같이, 스피커의 레프트 출력과 라이트 출력을 1차 권선으로 입력받는 변압기(T)와, 변압기(T)의 2차 권선에 유기된 신호를 다이오드(D1,D2)로 정류한 후 콘덴서(C1,C2)를 충전하여 승압시키는 배전압 회로와, 배전압 회로에서 승압된 출력을 안정화시키는 정전압 회로(143a)로 이루어진다.

도 8은 본 발명에 따른 스마트폰 카드리더기의 판독정보 출력모듈에서의 데이터 폭변조 파형도의 예이다.

판독정보 출력 전송모듈(160)은 도 8에 도시된 폭 변조 파형과 같이, 오디오 마이크단 포트를 통해 변조된 디지털 통신 데이터를 전송함에 있어 비동기식 통신방식을 사용한다. 각 폭의 길이의 변조를 통한 데이터 구분을 각 비트(BIT)의 로직 하이(HIGH)로 구분하기 위하여 각 하이(HIGH) 구간(T2)의 2배의 변조폭 길이(T1)는 로우(LOW)로 판단할 수 있도록 하며, 통신 주기는 스마트폰 OS에 따른 샘플링 속도를 측정 시뮬레이션 프로그램에서 안정된 속도를 검사하여 이를 기초로 기본 통신속도 주기를 설정하여 최상의 컨디션으로 오디오 마이크단 포트를 통해 변조된 디지털 통신 데이터를 전송한다.

또한, 안정된 통신을 보장하기 위해 통신 시작과 종료 부분 처리에 대하여 시작은 항상 하이 레벨(HIGH LEVEL)에서 시작하며, 전문 시작 부분의 통신라인 불안정에 의한 오류를 최소화하기 위하여 무조건 동기용으로 수개 이상을 전송한 후, STX문자(시작문자)를 전송한다.

종료 부분 또한 오류를 최소화하기 위해 BCC를 수개 반복하여 전송하며, 마지막에 BIT를 1개 추가로 보낸 후, 마지막 레벨(LEVEL) 상태가 로우(LOW)이면 하이(High) 상태가 되도록 한다.

도 9는 본 발명에 따른 스마트폰 카드 리더기의 전송 기준속도 추출 알고리즘의 예이다.

모든 스마트폰을 수용할 수 있도록 각각의 OS 마다 또는 연산처리 H/W 구조마다 오디오 마이크단 포트를 통해 변조된 통신을 안정되게 최적의 속도로 통신하기 위하여 본 발명에 따른 카드 리더기(100)는 마이크로 프로세서(120)에서 신용카드 리더기 사용 운영준비(초기화) 단계에서 상호 정의된 속도 검출 패턴을 빠른 속도부터 단계별로 낮은 속도로 진행하면서 스마트폰에서의 동기화 반응을 스피커 출력단의 신호로 전송받아 해당 스마트폰과 안정된 통신을 유도할 수 있는 최적의 통신속도를 결정한다.

즉, 본 발명에 따른 전송 기준 속도 추출 알고리즘은 도 9에 도시된 바와 같이, 스마트폰 카드리더의 마이크로프로세서(120)가 속도 검출 패턴을 마이크 입력단을 통해 스마트폰측으로 전송하고(S1,S2), 스마트 폰(200)은 속도 검출 패턴을 검사한 후 반응을 스피커 출력을 통해 카드 리더기(100)로 전송한다(S3~S5).

도 10은 본 발명에 따른 스마트폰 카드 리더기의 이용 절차를 도시한 순서도이다.

먼저, 본 발명에 따른 카드 리더기의 이어폰 플러그(132)를 스마트 폰의 이어폰 잭(202)에 꽂고 클립을 이용하여 스마트폰에 장착한다(S101). 그리고 스마트폰에서 결제 관련 어플이 구동되면 스마트폰(200)은 이어폰 잭의 스피커 출력을 통해 카드 리더기(100)에 전원을 공급한다(S102).

카드 리더기(100)는 대기중에는 솔라셀로 충전하다가 카드 사용을 위해 웨이크업 되면, 이어폰 잭의 스피커 출력으로부터 추출된 전원을 체크하여 정격용량에 해당되면 이를 사용하고, 정격용량에 미달하면 솔라셀이나 카드 슬라이드시에 생성된 충전전압을 선택하여 충전전원을 사용도록 한다(S103~S105).

카드 스캔(슬라이딩)이 이루어지면, 카드의 슬라이딩에 의해 발전 모터(142)가 회전되어 전기를 발생함과 아울러 헤드(112,114)로 카드 데이터를 읽어 비동기식 통신 포맷에 맞게 프레이밍한 후 암호화하고, 마이크 입력단을 통해 전송할 수 있도록 오디오 신호로 변조하여 판독정보를 전송한다(S106~S112).

스마트폰(200)은 이어폰 잭의 마이크 입력단을 통해 데이터를 수신하고, 복호한 후 디프레이밍하고 에러 체크하여 정상이면 카드 데이터를 추출한 후 모바일 결재 어플로 전달하고, 에러이면 카드 리더기측에 재전송을 요청한다(S113~S120).

도 11은 본 발명의 카드리더기가 장착된 스마트폰의 동작 절차를 도시한 순서도이다.

도 11을 참조하면, 스마트폰(200)은 WAV 음악 파일로 오디오 잭의 스피커 출력단을 통해 전력을 출력한다. 이에 따라 카드 리더기(100)는 신용카드(10)를 읽는다(S1,S2).

스마트폰(200)은 이어폰 잭의 마이크 단자로 카드 암호 데이터를 수신하여 수신레벨이 기준값 이하인지를 판단한다. 대역폭을 검출하여 수신레벨이 기준개수 이하이면 '1'로 해석하고, 기준 개수를 초과하면 '0'으로 해석한다. 비트를 8개씩 묶어 1바이트로 형성하고, 데이터 정상 시작 시점부터 정보를 적립하여 암호화된 정보 데이터를 복구한다(S3~S8).

데이터 길이와 실제 길이 BCC 체크하여 정상이면 카드 데이터 추출 완료한 후 모바일 결재 시스템의 앱 어플로 전달하고, 에러이면 카드 리더기(100)로 신용카드(10)를 다시 읽는다(S9,S10).

도 12는 본 발명에 따른 스마트폰 카드 리더기의 분리 사시도이고, 도 13은 본 발명에 따른 스마트폰 카드 리더기의 결합 사시도이며, 도 14는 도 13에 도시된 조립체의 정면도, 도 15는 도 13에 도시된 조립체의 측면도, 도 16은 본 발명에 따른 스마트폰 카드리더기와 스마트폰의 결합 사시도, 도 17은 도 15에 도시된 조립체의 정면도, 도 18은 도 15에 도시된 조립체의 측면도이다.

본 발명에 따른 스마트폰 카드 리더기(100)는 도 12 내지 도 18에 도시된 바와 같이 카드를 슬라이딩시키기 위한 슬릿(100a)이 형성된 몸체(301)와, 몸체의 좌측에 부착되는 바디 레프트(302)와, 몸체의 우측에 부착되는 바디 라이트(303)와, 앞서 설명한 회로구성이 실장되는 PCB 앗세이(304)와, 제1 마그네틱 헤드(112)와, 제2 마그네틱 헤드(114)와, 스피커(138)와, 배터리(309), 마이크로 모터(142), 솔라셀(141), 확장 이어폰 잭(136), 이어폰 플러그(132), 클립(314), 보호 클립(315), 샤프트 힌지(316), 우측 보호 바디(317)와, 스프링 힌지(318)로 구성되어 스마트 폰(200)에 착탈 가능하도록 되어 있다. 즉, 본 발명에 따른 카드 리더기(100)는 장착이 안정적으로 이루어질 수 있도록 클립방식의 구조를 가지고 있고, 신용카드(10)를 슬라이딩시 흔들림을 안정적으로 방지시키기 위한 구조로서, 스마트폰의 화면 정방향이나 역방향 어느 위치에서든 장착이 가능한다.

이상에서 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

100: 카드리더기 112,114: 마그네틱 헤드
110: 카드정보 엔코더 120: 마이크로프로세서
130: 이어폰 스피커 분배모듈 140: 하이브리드 전력 분배모듈
150: 암호화 모듈 160: 판독정보 출력모듈
200: 스마트폰 202: 이어폰 잭
301: 몸체 302: 바디 레프트
303: 바디 라이트 304: PCB 앗세이
314: 클립 315: 보호 클립
316: 샤프트 힌지 317: 보호 바디 라이트
318: 스프링 힌지

Claims

스마트폰의 이어폰 잭에 삽입되어 스피커 출력과 마이크신호를 전달하기 위한 이어폰 플러그;
상기 이어폰 플러그의 스피커 출력으로부터 전력을 생성하거나 솔라 셀이나 마이크로 모터 발전기의 전력을 이용하여 전원을 공급하는 하이브리드 전력 분배모듈;
마그네틱 카드를 양측에서 읽을 수 있도록 된 한쌍의 마그네틱 헤드;
상기 마그네틱 헤드에서 검출된 데이터를 엔코딩하는 엔코더;
엔코딩된 판독정보를 암호화하는 암호화 모듈;
상기 암호화된 판독정보를 상기 이어폰 플러그의 마이크 입력단으로 전송할 수 있도록 오디오 신호로 변조하는 판독정보 출력모듈;
스마트폰의 이어폰 잭으로부터 수신된 스피커 출력을 스피커로 출력하다가 이어폰이 확장 이어폰 잭에 연결되면, 상기 이어폰 플러그의 신호를 상기 확장 이어폰 잭으로 연결하는 이어폰 스피커 분배 모듈; 및
상기 마그네틱 카드의 슬라이딩이 감지되면 상기 엔코더로부터 입력된 데이터를 상기 암화화 모듈로 전달하고, 상기 확장 이어폰 잭에 이어폰이 연결되면 상기 이어폰 플러그의 신호를 상기 확장 이어폰 잭으로 연결하도록 상기 이어폰 스피커 분배모듈을 제어하는 마이크로프로세서로 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 스마트폰 카드 리더기.
제1항에 있어서, 상기 하이브리드 전력 분배모듈은
솔라 셀과,
카드의 슬라이딩에 의해 회전되어 발전하는 마이크로 모터와,
좌,우 스피커 출력을 입력받아 전원을 생성하는 전원 추출부와,
제어신호에 따라 상기 솔라셀과 상기 마이크로 모터의 출력과 상기 전원 추출부의 출력중 하나를 선택하여 분배 및 평활화하는 전원분배 평활회로와,
상기 전원분배 평활회의 출력으로 내부 배터리를 충전시키고, 제어신호에 따라 전원 추출부의 전원이나 충전 전원중 하나를 선택하여 제공하는 전원충전 및 출력부로 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 스마트폰 카드 리더기.
제2항에 있어서, 상기 전원 추출부는
이어폰 플러그로부터 스피커의 레프트 출력과 라이트 출력을 1차 권선으로 입력받는 변압기와,
상기 변압기의 2차 권선에 유기된 신호를 다이오드로 정류한 후 콘덴서를 충전하여 승압시키는 배전압 회로와,
상기 배전압 회로에서 승압된 출력을 안정화시키는 정전압 회로로 이루어진 것을 특징으로 하는 하이브리드 스마트폰 카드 리더기.
제1항에 있어서, 상기 이어폰 스피커 분배모듈은
좌측 스피커 출력과 우측 스피커 출력, 마이크 입력 단자를 갖는 입력단 이어폰 플러그와,
좌측 스피커 출력과 우측 스피커 출력, 마이크 입력 단자를 갖는 확장 이어폰 잭과,
좌우 한쌍의 스피커와,
제어신호에 따라 평상시에는 상기 이어폰 플러그의 스피커 출력을 상기 좌우 한쌍의 스피커측으로 연결하다가 상기 확장 이어폰 잭에 이어폰이 연결되면 상기 이어폰 플러그의 신호를 상기 확장 이어폰 잭으로 연결하는 먹스로 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 스마트폰 카드 리더기.
제1항에 있어서, 상기 판독정보 출력모듈은
상기 마이크로프로세서와 연동되어
오디오 마이크단 포트를 통해 변조된 디지털 통신 데이터를 전송함에 있어 비동기식 통신방식을 사용하되 각 폭의 길이의 변조를 통한 데이터 구분을 각 비트(BIT)의 로직 하이(HIGH)로 구분하기 위하여 각 하이(HIGH) 구간(T2)의 2배의 변조폭 길이(T1)는 로우(LOW)로 판단할 수 있도록 하며,
통신 주기는 스마트폰에 따른 샘플링 속도를 측정 시뮬레이션 프로그램에서 안정된 속도를 검사하여 이를 기초로 기본 통신속도 주기를 설정하여 최상의 컨디션으로 오디오 마이크단 포트를 통해 변조된 디지털 통신 데이터를 전송하는 하이브리드 스마트폰 카드 리더기.
제1항에 있어서, 상기 판독정보 출력모듈은
카드 리더의 초기화 단계에서 스마트폰 카드리더의 마이크로프로세서가 속도 검출패턴을 마이크 입력단을 통해 스마트폰측으로 전송하고, 스마트 폰은 속도 검출 패턴을 검사한 후 반응을 스피커 출력을 통해 카드 리더기로 전송하여
상호 정의된 속도 검출 패턴을 빠른 속도부터 단계별로 낮은 속도로 진행하면서 스마트폰에서의 동기화 반응을 스피커 출력단의 신호로 전송받아 해당 스마트폰과 안정된 통신을 유도할 수 있는 최적의 통신속도를 결정하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 스마트폰 카드 리더기.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 카드 리더기는
카드를 슬라이딩시키기 위한 슬릿이 형성된 몸체에 스프링 힌지에 의해 지지되는 클립구조를 구비하여 카드(10)를 슬라이딩시킬 때 흔들림을 방지하고, 스마트폰의 화면 정방향이나 역방향 어느 위치에서든 장착이 가능한 것을 특징으로 하는 하이브리드 스마트폰 카드 리더기.
제7항에 있어서, 상기 카드 리더기는
각기 이어폰 잭의 위치가 다른 스마트폰에 장착시, 클립 방향이 정 혹은 역으로 물려 있어도 카드방향에 상관 없이 4방향 읽기가 가능하도록 된 것을 특징으로 하는 하이브리드 스마트폰 카드 리더기.