KR20040009447A - 비접촉식 집적회로 카드에 사용되는 저전력 카드 리더 장치 - Google Patents

비접촉식 집적회로 카드에 사용되는 저전력 카드 리더 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 비접촉식 집적회로 카드에 사용되는 저전력 리더 장치에 관한 것이다.
비접촉식 IC 카드의 카드 리더 장치에 있어서, 일정한 주기로 소정의 클럭 신호를 발생하는 웨이크업 펄스 신호 발생부, 상기 클럭 신호를 수신하여 접근 감지용 신호를 생성하여 상기 비접촉식 IC 카드의 접근 여부를 판단하는 제어부, 상기 비접촉식 IC 카드가 접근 감지 거리 이내로 접근시 유도 전류를 발생시키는 공진회로부, 상기 접근 감지용 신호의 파형을 성형하는 펄스 파형 성형부, 성형된 접근 감지용 신호의 특정 클럭수를 세는 카운터, 상기 비접촉식 IC 카드로부터 전송되는 수신 데이터를 복조하는 복조부, 상기 제어부에서 출력되는 송신 데이터의 진폭을 변조하는 변조부 및 상기 수신 데이터나 상기 송신 데이터를 송수신하기 위하여 필요한 기준 클럭 신호를 생성하는 클럭 신호 발생부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 IC 카드에 사용되는 저전력 카드 리더 장치를 제공한다.
본 발명에 의하면 카드 리더 장치는 대기 상태에서 수십 ㎂ 정도의 극히 적은 전력만을 소모하므로 전력 소비를 최소화할 수 있다.

Description

비접촉식 집적회로 카드에 사용되는 저전력 카드 리더 장치{Low Power-Consumption Card Reader for Use with a Contactless IC Card}
본 발명은 비접촉식 집적회로(IC : Integrated Circuit, 이하 'IC'라 칭함) 카드에 사용되는 저전력 카드 리더 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 평상시에는 일정 주기로 비접촉식 IC 카드의 접근 여부를 감지하기 위한 신호를 발생시키는 대기(Sleep) 상태로 동작하고, 비접촉식 IC 카드의 접근이 감지되면 비접촉식 IC 카드로부터 데이터를 읽어오는 활동(Active) 상태로 전환되어 동작하는 비접촉식 IC 카드에 사용되는 저전력 카드 리더 장치에 관한 것이다.
사회가 발전함에 따라, 경제 행위의 근간을 이루는 지불 수단 역시 다양한 형태로 변화하고 있다. 즉, 종래 물물 교환에서 시작하여 쇠붙이로 제작된 화폐, 지폐, 각종 현금카드, 사이버 머니(Cyber Money) 등 다양한 지불 수단이 등장하여 통용되고 있다.
현금카드는 은행이나 대형 점포 등에서 발급하는 일반적으로 플라스틱 재질로 제조된 식별용 카드로, 현금카드의 소지자가 구매한 물품의 대금이나 제공받은 서비스 요금을 나중에 계산하기 위해 미리 결제를 하거나 현금 자동 지급기(CD : Cash Dispenser) 등에서 현금을 인출하는 데 사용된다.
현금카드는 일반적으로 자기(Magnetic) 타입과 칩 기반(Chip-Based) 타입의두 가지 종류가 있다. 자기 타입은 현금카드의 표면에 부착된 자기 띠(Magnetic Stripe)에 현금카드 사용자의 식별 정보, 비밀 번호 및 잔액 등의 정보가 저장되어 있다. 그리고, 칩 기반 타입은 현금카드에 IC칩(Chip)이 내장되고, IC칩에 현금카드 사용자의 식별 정보, 비밀 번호 및 잔액 등의 정보가 저장된다. 현금카드는 오프라인과 온라인 상에서 공용할 수 있고, 선불제, 후불제 등 다양한 방법으로 결제할 수 있으며, 개인 신용 정보의 보장 등의 특징으로 인하여 폭넓게 이용되고 있다.
초기 현금카드는 주로 제조 단가가 싼 자기 타입이 주류를 이루었지만, 자기에 취약하고, 위조나 변조가 용이할 뿐만 아니라 데이터 저장 용량이 대략 76 바이트(Bytes)로 한정되는 등의 단점으로 인하여 현재는 IC 카드가 널리 보급되고 있다.
IC 카드는 종래 자기 타입의 카드와 동일한 크기 및 두께의 플라스틱 카드에 마이크로프로세서(Micro Processor), 램(RAM), 롬(ROM), 이이피롬(EEPROM) 등의 하드웨어적인 구성과 COS(Chip Operating System), 보안 알고리즘 등의 소프트웨어적인 구성을 갖는 일종의 소형 컴퓨터와 같은 구조라 할 수 있다. 이러한 구성을 갖는 IC 카드는 데이터 저장 용량의 증대(대략 128 ~ 16,000 바이트), 데이터의 기밀성 및 보안성 향상, 컴퓨터 시스템을 외부 저장 매체로 활용하는 기능 등을 충족시킬 수 있어 여러 분야에서 다양한 용도로 사용될 수 있는 차세대 카드로 평가받고 있다.
한편, IC 카드는 일반적으로 카드 리더 장치와의 물리적 접촉 여부에 따라접촉식 IC 카드와 비접촉식 IC 카드로 분류된다. 접촉식 IC 카드는 카드 리더(Reader) 장치에 카드를 삽입하여 카드에 저장된 데이터를 추출하는 방식이고, 비접촉식 IC 카드는 카드 리더 장치와의 물리적인 접촉을 실행하지 않은 상태에서 무선 주파수 등을 이용한 통신에 의하여 카드에 수록된 데이터를 추출하는 방식이다.
이 중 비접촉식 IC 카드는 접근 거리에 따라 밀착(Close)형과 원격(Remote)형으로 나뉘어지며, 원격형은 다시 근접(Proximity)형, 근방(Vicinity)형 및 마이크로파(Radio Frequency)형으로 나뉘어진다. 밀착형 비접촉식 IC 카드는 정전 결합(Capacitive Coupling)으로부터 전원을 얻고, 기타 원격형 비접촉식 IC 카드는 유도 결합(Inductive Coupling)으로부터 전원을 얻는다.
접촉식 IC 카드는 사용자가 카드로 대금 결제를 할 경우 카드 리더 장치에 카드를 삽입하였다가 꺼내어야 하는 번거로움과 카드의 IC칩이나 카드 리더 장치의 IC칩 판독부에 먼지나 이물질 등이 묻어 있거나 마찰에 의한 정전기 등의 원인에 의해 종종 정상적인 작동이 이루어지지 않는다는 단점을 가지고 있다. 또한, 접촉이라는 물리적인 특성상 마모를 고려하지 않을 수 없어 일반적으로 카드의 수명이 짧은 단점도 있다.
반면에, 비접촉식 IC 카드는 카드의 IC칩이나 카드 리더 장치의 IC칩 판독부에 먼지나 이물질 등이 묻어 있더라도 직접적인 접촉을 하지 않은 상태에서 무선 주파수를 이용하여 카드에 저장된 데이터를 판독할 수 있으므로 정상적인 작동이 가능하고, 물리적 접촉에 따른 마모의 우려가 없어 접촉식 IC 카드보다 수명이 긴장점이 있다. 이러한 비접촉식 IC 카드는 현재 버스, 지하철 등의 교통분야, 보안 시스템, 출입 통제 시스템, 현금카드, 신분증, 공중전화 카드, 가축의 분류 등 여러 분야에서 널리 사용되고 있다.
도 1은 종래 비접촉식 IC 카드(110)의 동작 원리를 간략하게 나타낸 블럭도이다.
비접촉식 IC 카드(110)와 카드 리더 장치(120) 사이에 데이터 송수신이 일어나는 원리에 대해 설명하면, 사용자는 카드 리더 장치(120)를 이용하여 비접촉식 IC 카드(110)와 데이터 송수신을 하기 위하여 특정 스위치를 눌러 카드 리더 장치(120)을 활동(Active) 상태로 설정한다. 여기서, 활동 상태란 비접촉식 IC 카드(110)와 카드 리더 장치(120) 사이에서 데이터 송수신이 즉시 이루어질 수 있거나 이루어지고 있는 상태를 말한다. 활동 상태에서 카드 리더 장치(120)는 비접촉식 IC 카드(110)와 데이터 송수신을 하기 위하여 특정 주파수 대역의 신호를 계속해서 외부로 송출한다.
한편, 카드 리더 장치(120)는 활동 상태를 유지하기 위해 대략 30 ~ 40 mA 정도의 많은 전류를 소비한다. 더욱이, 지하철 개표소나 버스 등에 고정적으로 설치되는 교통 카드 리더 장치는 항상 활동 상태로 설정되어 있어 많은 전력을 소모하므로 별도의 전원 공급 장치를 통해 전원을 공급받는다.
비접촉식 IC 카드(110)가 카드 리더 장치(120)에 접근하면 카드 리더 장치(120)로부터 송출되고 있는 신호에 의해 비접촉식 IC 카드(110)의 안테나(114)에 유도 전류가 발생하고, 발생된 유도 전류에 의해 기전력이 발생된다. 여기서,비접촉식 IC 카드(110)의 안테나(114) 역시 마그네틱 코일로 제작된다. 비접촉식 IC 카드(110)에 기전력이 형성되면 일종의 정류회로를 통해 직류 전압이 발생된다.
비접촉식 IC 카드(110)는, 유도 전류를 통해 일정한 양의 전압이 축적되면 각종 카드의 정보가 포함된 리턴(Return) 신호를 IC칩(112)으로부터 출력하고, 출력된 리턴 신호는 카드 리더 장치(120)의 안테나(122)로 수신된다. 비접촉식 IC 카드(110)로부터 리턴 신호를 수신한 카드 리더 장치(120)는 데이터 송신시는 13.56 MHz의 주파수 대역, 데이터 수신시는 847 KHz의 주파수 대역을 이용하여 비접촉식 IC 카드(110)와 데이터를 송수신하게 된다.
카드 리더 장치(120)에 포함된 RF 모듈(126)은 비접촉식 IC 카드로부터 수신한 신호에 포함된 정보(카드의 고유한 일련번호, 사용자의 신용 정보 및 기타 응용 정보 등)를 추출하여, 마이크로프로세서 등의 제어부(124) 및 보안 응용 모듈(SAM : Security Application Module)(128)에 전송한다.
보안 응용 모듈(128)은 RF 모듈(126)로부터 수신한 정보를 이용하여 비접촉식 IC 카드(110)를 인증하여 인증 결과를 제어부(124)로 전송한다. 제어부(124)는 저장 장치(미도시)에 거래 결과를 기록하여 카드 리더 장치(120)에 직렬 통신 케이블을 통해 연결되어 있는 관리용 컴퓨터(미도시)에 거래 결과를 전송한다.
도 1에서 설명한 바와 같이, 종래 카드 리더 장치(120)는 비접촉식 IC 카드(110)와 데이터를 송수신하기 위해서는 사용자가 인위적으로 매번 활동 상태로 카드 리더 장치(120)를 설정해야 하는 번거로움이 수반된다.
더욱이, 건전지 등의 충전지를 통해 전원을 공급받는 휴대용 카드 리더 장치의 경우에는 일반적으로 사용자가 비접촉식 IC 카드(110)와 비교적 멀리 떨어진 거리(대략 1 m 내외)에서부터 카드 리더 장치(120)를 활동 상태로 설정하고 있다. 또한, 사용자는 카드 리더 장치(120)와 비접촉식 IC 카드(110)와의 사이에 데이터 송수신이 종료된 후에도 인위적으로 스위치를 눌러 카드 리더 장치(120)를 활동 상태에서 해제시킨다.
이와 같이, 카드 리더 장치(120)와 비접촉식 IC 카드(110) 사이에서 거래가 정상적으로 처리되기 위해서는 사용자의 수작업이 필요하게 되므로 카드 리더 장치(120)가 활동 상태로 설정되는 기간이 길어진다. 따라서, 카드 리더 장치(120)가 소모하는 전력 또한 활동 상태로 설정되는 기간에 비례하여 증가하게 된다.
물론, 지하철 개표소나 버스 등에 설치되는 고정용 카드 리더 장치는 항상 활동 상태로 설정되므로 전력 소모량은 휴대용 카드 리더 장치에 비해 훨씬 많은 사실은 자명하다.
앞에서 설명한 바와 같이, 종래 카드 리더 장치(120)는 사용자의 인위적인 작업에 의해 활동 상태로 매번 설정되거나 활동 상태로 항상 설정되므로, 사용하기가 번거롭거나 많은 양의 전원을 소모하는 단점이 있었다.
전술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은, 평상시에는 일정 주기로 비접촉식 IC 카드의 접근 여부를 감지하기 위한 신호를 발생시키는 대기 상태로 동작하고, 비접촉식 IC 카드의 접근이 감지되면 비접촉식 IC 카드로부터 데이터를 읽어오는 활동 상태로 전환하여 동작하는 비접촉식 IC 카드에 사용되는 저전력 카드 리더장치을 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 종래 비접촉식 IC 카드의 동작 원리를 간략하게 나타낸 블럭도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 카드 리더 장치의 내부 구성을 갼략하게 나타낸 블럭도,
도 3a 내지 도 3b는 카드 리더 장치가 비접촉식 IC 카드의 접근 여부를 감지하는 원리를 설명하기 위한 신호의 파형,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 펄스 파형 성형부를 구현한 회로도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 유도 전류가 생성된 후의 접근 감지용 신호가 펄스 파형 성형부를 거친 후의 파형이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110 : 비접촉식 IC 카드 112 : IC칩
114, 122, 211 : 안테나 120, 200 : 카드 리더 장치
124, 204 : 제어부 126 : RF 모듈
202 : 웨이크업 펄스 신호 발생부 206 : 클럭 신호 발생부
208 : 변조부 210 : 공진회로부
212 : 펄스 파형 성형부 214 : 카운터
216 : 복조부 218 : 모드 전환 스위치
402 : NOT 게이트 404 : 다이오드
이를 위하여 본 발명은, 비접촉식 IC 카드에 저장된 정보를 판독하고, 처리 결과를 상기 비접촉식 IC 카드에 저장시키는 비접촉식 IC 카드의 카드 리더 장치에 있어서, 상기 카드 리더 장치가 대기 상태에 있는 경우 일정한 주기로 소정의 클럭 신호를 발생하는 웨이크업 펄스 신호 발생부, 상기 웨이크업 펄스 신호 발생부로부터 상기 클럭 신호를 수신하여 접근 감지용 신호를 생성하여 상기 비접촉식 IC 카드의 접근 여부를 판단하고, 상기 카드 리더 장치의 상태를 대기 상태나 활동 상태로 전환하는 제어부, 상기 접근 감지용 신호를 안테나를 통해 송출하여 상기 비접촉식 IC 카드가 접근 감지 거리 이내로 접근시 유도 전류를 발생시키는 공진회로부, 상기 접근 감지용 신호의 파형을 성형하는 펄스 파형 성형부, 성형된 접근 감지용 신호의 특정 클럭수를 세는 카운터, 상기 비접촉식 IC 카드로부터 전송되는 수신 데이터를 복조하는 복조부, 상기 제어부에서 출력되는 송신 데이터의 진폭을 변조하는 변조부 및 상기 수신 데이터나 상기 송신 데이터를 송수신하기 위하여 필요한 기준 클럭 신호를 생성하는 클럭 신호 발생부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 IC 카드에 사용되는 저전력 카드 리더 장치를 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 카드 리더 장치(200)의 내부 구성을 갼략하게 나타낸 블럭도이다.
도 2의 상세한 설명에서의 비접촉식 IC 카드는 도 1에서와 동일하므로 동일한 참조번호를 사용하겠다.
본 발명에 따른 카드 리더 장치(200)는 웨이크업(Wake-Up) 펄스 신호 발생부(202), 제어부(204), 클럭(Clock) 신호 발생부(206), 변조부(208), 공진 회로부(210), 안테나(211), 펄스 파형 성형부(212), 카운터(Counter)(214), 복조부(216) 및 모드 전환 스위치(218)를 포함한다.
웨이크업 펄스 신호 발생부(202)는 일정한 간격(대략 50 ms)으로 제어부(204)를 구동시키기 위한 클럭 신호를 발생시켜 제어부(204)로 전송한다.
제어부(204)는 웨이크업 펄스 신호 발생부(202)에서 전송된 펄스 신호에 의해 구동되어 비접촉식 IC 카드(110)의 접근 감지용 신호를 생성하고, 생성된 접근 감지용 신호를 변조부(208), 공진 회로부(210) 및 안테나(211)를 통해 외부로 송출한다. 여기서, 제어부(204)가 웨이크업 펄스 신호에 의해 구동되기 전과 구동되어 접근 감지용 신호를 송출하는 상태를 대기 상태라 하겠다. 대기 상태에서는 카드 리더 장치(200)와 비접촉식 IC 카드(110) 사이에서 데이터 송수신이 일어나지 않는다. 또한, 대기 상태에서 카드 리더 장치(200)는 대략 25 ㎂의 극히 작은 전류만을 소비하는 특징을 갖는다.
한편, 카드 리더 장치(200)에서 송출된 접근 감지용 신호에 의해 비접촉식 IC 카드(110)의 접근이 감지되면 카드 리더 장치(200)와 비접촉식 IC 카드(110) 사이에서는 데이터의 송수신이 일어나는데, 이러한 상태를 활동 상태라 한다. 활동 상태에서 카드 리더 장치(200)로부터 비접촉식 IC 카드(110)로 전송되는 데이터 신호에는 거래 결과나 처리 결과에 관련된 정보가 포함되어 있다. 비접촉식 IC 카드(110)는 카드 리더 장치(200)로부터 송출된 데이터 신호를 수신하여 수신한 데이터를 IC칩(112)에 기록하거나 IC칩(112)에 기록되어 있던 데이터를 비접촉식 IC 카드(110)로 전송한다.
또한, 활동 상태에서 카드 리더 장치(200)는 대략 30 ~ 40 ㎃ 전류를 소비하는데, 이는 대기 상태에 비해 매우 큰 수치이다. 카드 리더 장치(200)와 비접촉식 IC 카드(110) 사이에서의 데이터 송수신이 종료되면 카드 리더 장치(200)는 대기 상태로 다시 복귀된다.
클럭 신호 발생부(206)는 제어부(204)에서 전송된 제어 신호에 의해 클럭 신호를 생성하여 변조부(208)로 전송한다.
변조부(208)는 클럭 신호 발생부(206)에서 전송된 클럭 신호에 의해 구동되어 비접촉식 IC 카드(110)로 송출하기 위한 데이터를 변조한다.
공진 회로부(210)는 카드 리더 장치(200)와 비접촉 IC 카드(110) 사이에 생기는 유도 전류에 의한 공진 현상을 발생시키는 기능을 한다. 공진 현상이 발생하면 비접촉 IC 카드(110)는 유도 전류에 의해 기전력이 발생된다.
안테나(211)는 코일로 제작되어 진폭 편이 방식(ASK : Amplitude Shift Keying)이 적용된 13.56 MHz의 주파수 대역을 갖는 신호를 외부로 송출하고, 비접촉식 IC 카드(110)로부터 847 KHz의 데이터 신호를 수신한다. 여기서, 비접촉식 IC 카드(110)로부터 전송되는 데이터 신호에는 비접촉식 IC 카드(110)의 고유한 일련번호 정보, 사용자의 신용 정보, 출입 및 신분 등과 관련된 응용 정보 등이 포함되어 있다.
펄스 파형 성형부(212)는 공진 회로부(210)로부터 비접촉식 IC 카드(110)로부터 접근 감지용 신호를 수신하여 비접촉식 IC 카드(110)의 접근 여부를 판단하기 위해 접근 감지용 신호의 파형을 성형한다.
보다 상세하게 설명하면, 제어부(204)에서 생성되는 접근 감지용 신호가 안테나(211)를 통해 송출되면 근접한 비접촉식 IC 카드(110)와의 사이에 공진주파수에 의한 유도 전류가 발생된다. 따라서, 카드 리더 장치(200)는 원래 접근 감지용 신호의 클럭 개수와 유도 전류가 형성된 영역의 접근 감지용 신호의 클럭 개수를 비교하여 비접촉식 IC 카드(110)의 접근 여부를 감지한다. 이를 위해 펄스 파형 성형부(230)는 일정한 기준 전압값을 기준으로 입력된 신호를 하이(High)나 로우(Low)로 판단하는 2진(Binary) 논리회로(미도시)를 구비한다. 이러한 목적을 위한 2진 논리회로로는 NOT 게이트(Gate), NAND 게이트 등을 예로 들 수 있다.
카운터(214)는 펄스 파형 성형부(212)로부터 성형된 접근 감지용 신호를 수신하여 기준 전압값을 초과하는 클럭의 개수를 계수한다. 본 발명에 따른 카드 리더 장치(200)가 비접촉식 IC 카드(110)의 접근 여부를 판단하는 원리에 대해서는 도 3 내지 도 5에서 더욱 상세하게 설명한다.
복조부(216)는 비접촉식 IC 카드(110)로부터 전송된 변조 신호를 공진 회로부(220)를 통해 수신하여 변조된 신호를 복조하는 기능을 한다.
모드 전환 스위치(218)는 카드 리더 장치(200)가 비접촉식 IC 카드(110)의 접근을 감지할 수 있는 접근 감지 거리가 비접촉식 IC 카드(110)와의 데이터 통신가능 거리보다 짧은 경우 등을 대비하여 카드 리더 장치(120)의 모드를 수동으로 전환할 수 있는 기능을 제공한다. 따라서, 대기 상태에서 모드 전환 스위치(218)가 눌려지면 카드 리더 장치(200)는 활동 상태로 전환되어 비접촉식 IC 카드(110)의 접근 여부의 감지에 관계없이 비접촉식 IC 카드(110)와 데이터 송수신을 한다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 따라 카드 리더 장치(200)에서 송출된 접근 감지용 신호의 특정 펄스의 수가 IC 카드(110)에 의해 감소하는 모습을 나타낸 도면이다.
카드 리더 장치(200)의 제어부(204)는 웨이크업 펄스 신호 발생부(202)로부터 일정한 간격으로 전송되는 펄스 신호를 수신하여 비접촉식 IC 카드(110)의 접근 감지용 신호를 생성하여 안테나(211)를 통해 송출한다. 이때, 제어부(204)에 의해 생성되어 송출되는 접근 감지용 신호는 비접촉식 IC 카드(110)의 안테나(114)와 공진하기 위한 공진주파수를 가지며, 신호의 파형은 도 3a와 같다.
비접촉식 IC 카드(110)가 카드 리더 장치(200)에 접근감지 거리 이내로 접근하게 되면 접근 감지용 신호를 수신하며, 카드 리더 장치(200)의 공진회로부(210)와 비접촉식 IC 카드(110)의 안테나(114) 사이에 유도 전류가 생성된다. 비접촉식 IC 카드(110)는 생성된 유도 전류 중 일정량을 내부에 축적하여 기전력을 생성한다. 즉, 카드 리더 장치(200)와 비접촉식 IC 카드(110) 사이에 생성된 유도 전류 중 일정량이 비접촉식 IC 카드(110)로 이동되므로 남아 있는 신호의 진폭 역시 도 3b에 보여지는 것처럼 감소한다.
즉, 도 3a와 도 3b를 보면 가로축은 시간(t), 세로축은 진폭(Amplitude)으로서 신호의 전압값을 나타낸다. 설명의 편의상, 2진 논리회로에서 입력 신호를 하이와 로우로 판단하는 기준 전압은 2.5V라고 가정하겠다.
도 3a의 원래 접근 감지용 신호의 진폭값 중 2.5 V를 넘는 클럭의 개수는 총 6개임을 알 수 있다. 하지만, 앞에서 설명한 것처럼 접근 감지용 신호에 의해 비접촉식 IC 카드(110)의 안테나(114)에 생성된 유도 전류 중 상당량은 비접촉식 IC 카드(110)의 구동을 위해 비접촉식 IC 카드(110)의 내부로 유입된다. 따라서, 도 3b에 보여지는 것처럼 원래 접근 감지용 신호의 진폭값도 감소함을 알 수 있다. 접근 감지용 신호의 진폭값이 감소하면 기준 전압은 2.5V를 넘는 펄스의 수가 감소하게 된다. 도 3b에는 진폭값이 2.5V를 넘는 펄스의 수가 6개에서 5개로 줄어든 것을 예시하였다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 펄스 파형 성형부(212)를 구현한 회로도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 펄스 파형 성형부(212)는 NOT 게이트(402)와 다이오드(Diode)(404)를 직렬로 연결하여 구성될 수 있다. 도 4의 NOT 게이트(402)는 도 3b의 신호 파형 중 기준 전압인 2.5V 이상의 값을 갖는 입력 신호는 로직 하이, 즉 논리값 1로, 2.5V 이하의 값을 갖는 입력 신호는 로직 로우, 즉 논리값 0으로 판단한다. NOT 게이트(402)는 입력된 신호 파형을 반전하여 출력하는 특징을 가지므로 논리값 1이 입력된 경우에는 논리값 0을, 논리값 0이 입력된 경우에는 논리값 1을 출력한다.
한편, 논리 회로상으로 살펴보면 NOT 게이트(402)만으로도 입력 신호를 논리값 0과 논리값 1로 구분할 수 있다. 하지만, 도 4의 입력단에 큰 역전압(Negative Voltage)이 걸리게 된다면 회로를 구성하는 소자에 전기적인 손상을 유발시킬 수 있을 것이다. 이러한 역전압에 의한 회로 소자의 전기적인 손상을 방지하기 위하여 도 4에 도시된 것처럼, 펄스 파형 성형부(212)의 입력단에 역전압 방지용 다이오드(404)를 추가할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 유도 전류가 생성된 후의 접근 감지용 신호가 펄스 파형 성형부(212)를 거친 후의 파형이다.
펄스 파형 성형부(212)의 NOT 게이트(402)는 도 3b의 신호 파형 중 기준 전압인 2.5 V 이상의 값을 갖는 입력 신호는 로직 하이, 즉 논리값 1로, 기준 전압인 2.5 V 이하의 값을 갖는 입력 신호는 로직 로우, 즉 논리값 0으로 판단한다. NOT 게이트(402)는 입력된 신호를 반전하여 출력하므로 논리값 1이 입력된 경우에는 논리값 0을, 논리값 0이 입력된 경우에는 논리값 1을 출력한다.
여기서, 논리값 0과 논리값 1을 판단하는 기준 전압값이 2.5 V인 경우에 대해 설명하였으나, 논리 회로의 구현 방법과 논리 회로에 공급되는 전원의 전압값에 따라 기준 전압값은 얼마든지 변경될 수 있다.
한편, 도 2를 함께 참조하여 설명하면 카운터(214)는 펄스 파형 성형부(212)로부터 출력되는 파형의 클럭과 원래 접근 감지용 신호에서 기준 전압값인 2.5 V를 넘는 클럭의 개수와 비교하여 비접촉식 IC 카드(110)의 접근 여부를 판단한다. 즉, 카드 리더 장치(200)는 펄스 파형 성형부(212)로부터 출력되는 파형의 클럭 중 논리값 1을 갖는 클럭의 개수가 원래 접근 감지용 신호에서의 2.5 V를 넘는 클럭의개수보다 적다고 판단되면 비접촉식 IC 카드(110)가 접근하였다고 판단하여 약 30 ~ 40 mA의 전력을 소모하는 활동 상태로 전환된다. 카드 리더 장치(200)가 활동 상태로 전환되면 비접촉식 IC 카드(110)의 카드 고유번호를 읽어 비접촉식 IC 카드(110)를 인증하고 데이터 송수신 작업을 수행한다.
한편, 카드 리더 장치(200)는 카운터(214)에서 비교한 클럭의 개수가 동일하다면 비접촉식 IC 카드(110)가 접근감지 거리 이내로 접근하지 않았다고 판단하여 웨이크업 펄스 신호 발생부(202)에서 다음 웨이크업 펄스 신호가 발생할 때까지는 제어부(204)의 동작이 정지된다. 따라서, 카드 리더 장치(200)는 계속 대기 상태로 되어 약 25 ㎂의 아주 낮은 전력 소모량을 계속 유지한다.
한편, 본 발명의 실시예에서 설명한 비접촉식 IC 카드(110)는 근접형, 근방형, 마이크로파형 모두를 포함한다. 특히, 본 발명의 실시예는 ISO/IEC-14443에서 표준화가 진행중인 근접형 비접촉식 IC 카드의 A-타입과 B-타입의 신호 접속 방식에 모두 적용된다. 근접형 비접촉식 IC 카드의 표준에 정의되어 있는 A-타입 및 B-타입의 신호 접속 방식은 통상의 당업자에게 널리 알려진 공지의 기술이므로 상세한 설명은 생략하겠다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 사상과 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
종래 비접촉식 IC 카드의 리더 장치는 카드와의 데이터 송수신을 위해 항상 높은 전력을 소모하는 활동 상태에서 동작하는 관계로 전력 소모량이 많은 반면, 본 발명에 따른 리더 장치는 낮은 전력을 소모하는 대기 상태에서 카드 접근 감지용 신호를 일정 주기로 송출하므로 전력 소모량을 획기적으로 줄일 수 있다.
또한, 카드 접근감지 거리가 카드와의 데이터 통신 거리보다 짧을 수 있고, 카드의 접근 감지가 제대로 수행되지 않는 경우를 대비하여 카드 리더 장치를 활동 상태로 수동으로 변경할 수 있는 스위치를 구비함으로써 카드 리더 장치의 효용성을 높일 수 있을 것이다.

Claims (11)

  1. 비접촉식 IC 카드에 저장된 정보를 판독하는 비접촉식 IC 카드의 카드 리더 장치에 있어서,
    상기 카드 리더 장치가 대기(Sleep) 상태에 있는 경우 일정한 주기로 소정의 클럭 신호를 발생하는 웨이크업(Wake-Up) 펄스 신호 발생부;
    상기 웨이크업 펄스 신호 발생부로부터 상기 클럭 신호를 수신하여 접근 감지용 신호를 생성하여 상기 비접촉식 IC 카드의 접근 여부를 판단하고, 상기 카드 리더 장치의 상태를 상기 대기 상태나 활동(Active) 상태로 전환하는 제어부;
    상기 접근 감지용 신호를 안테나를 통해 송출하여 상기 비접촉식 IC 카드가 접근 감지 거리 이내로 접근시 유도 전류를 발생시키는 공진회로부;
    상기 접근 감지용 신호의 파형을 성형하는 펄스 파형 성형부;
    성형된 접근 감지용 신호의 특정 클럭수를 카운트하는 카운터(Counter);
    상기 비접촉식 IC 카드로부터 전송되는 수신 데이터를 복조하는 복조부;
    상기 제어부에서 출력되는 제어 데이터의 진폭을 변조하여 송신 데이터를 생성하는 변조부; 및
    상기 수신 데이터와 상기 송신 데이터를 송수신하기 위하여 필요한 기준 클럭 신호를 생성하는 클럭 신호 발생부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 IC 카드에 사용되는 저전력 카드 리더 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 대기 상태는 상기 제어부가 동작하지 않거나 상기 제어부가 상기 접근 감지용 신호를 생성하는 상태인 것을 특징으로 하는 비접촉식 IC 카드에 사용되는 저전력 카드 리더 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 활동 상태는 상기 카드 리더 장치와 상기 비접촉식 IC 카드 사이에 데이터 송수신이 일어나는 상태인 것을 특징으로 하는 비접촉식 IC 카드에 사용되는 저전력 카드 리더 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 카드 리더 장치는 상기 대기 상태에서는 수십 ㎂의 전력을 소모하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 IC 카드에 사용되는 저전력 카드 리더 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 주기는 50 ms인 것을 특징으로 하는 비접촉식 IC 카드에 사용되는 저전력 카드 리더 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 특정 클럭수란 상기 접근 감지용 신호의 기설정된 기준 전압값을 초과하는 클럭의 개수인 것을 특징으로 하는 비접촉식 IC 카드에 사용되는 저전력 카드 리더 장치.
  7. 제 1 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 펄스 파형 성형부는 상기 기준 전압값을 기준으로 상기 접근 감지용 신호의 모든 클럭을 하이(High)나 로우(Low)로 판단하는 2진(Binary) 논리 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 IC 카드에 사용되는 저전력 카드 리더 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 펄스 성형부는 상기 2진 논리 회로의 입력에 역전압(Negative Voltage)이 인가되는 것을 방지하기 위한 다이오드(Diode)를 신호 입력단에 구비하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 IC 카드에 사용되는 저전력 카드 리더 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 특정 클럭수가 감소하면 상기 비접촉식 IC 카드가 접근하였다고 판단하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 IC 카드에 사용되는 저전력 카드 리더 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 비접촉식 IC 카드는 유도 결합(Inductiv Coupling)에 의해 전류를 얻는 ISO/IEC-14443에 의해 표준화가 진행 중인 A-타입 또는 B-타입의 신호 접속 방식을 갖는 근접(Proximity)형, 근방(Vicinity)형 및 마이크로파(Radio Frequency)형 비접촉식 IC 카드를 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 IC 카드에 사용되는 저전력 카드 리더 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 리더 장치는 상기 대기 상태나 상기 활동 상태를 수동으로 전환하기 위한 스위치를 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 IC 카드에 사용되는 저전력 카드 리더 장치.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100479340B1 (ko) * 2002-12-09 2005-03-31 한국전자통신연구원 저전력 스마트 카드 및 그 제어 방법
KR100713752B1 (ko) * 2005-02-28 2007-05-07 가부시끼가이샤 도시바 무선 통신 장치, 무선 통신 방법, 및 비접촉식 ｉｃ 카드리더 라이터 장치
KR100730490B1 (ko) * 2005-05-11 2007-06-20 가부시키가이샤 에프이시 비접촉식 아이씨 카드를 위한 아이씨 칩 내 전력 공급 회로
WO2009058496A1 (en) * 2007-10-29 2009-05-07 Motorola, Inc. Detection apparatus and method for near field communication
KR101258671B1 (ko) * 2004-02-20 2013-04-26 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 반도체장치의 제조방법, ｉｃ 카드, ｉｃ 태그, ｒｆｉｄ,트랜스폰더, 지폐, 유가증권, 여권, 전자 기기, 가방 및의류
US9218518B2 (en) 2013-03-13 2015-12-22 Samsung Electronics Co., Ltd. Method of operating contactless IC card reader, detection circuit of contactless IC card reader, contactless IC card reader and card system including the same
CN105488555A (zh) * 2007-05-09 2016-04-13 英赛瑟库尔公司 智能卡装置中的功率管理及定时

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2649596B1 (en) 2010-12-09 2020-10-07 UTC Fire & Security Corporation Wake-up circuit for a security device
KR101388080B1 (ko) * 2013-02-26 2014-04-23 엠텍비젼 주식회사 전자 태그 인식 장치 및 방법
KR102272243B1 (ko) 2014-09-18 2021-07-06 삼성전자주식회사 카드 리더기 및 그것의 동작 방법
KR102283255B1 (ko) 2014-10-10 2021-07-28 삼성전자주식회사 반도체 장치

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000194803A (ja) * 1998-12-25 2000-07-14 Takaaki Yamaoka 非接触ｉｃカ―ド用リ―ダ／ライタ及び非接触ｉｃカ―ドシステム
JP2001032584A (ja) * 1999-07-23 2001-02-06 Denso Corp 非接触ｉｃカードを用いた施解錠制御装置
JP2001184467A (ja) * 1999-12-27 2001-07-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd 非接触情報媒体システム
JP2001243432A (ja) * 2000-02-29 2001-09-07 Tamura Electric Works Ltd 非接触ｉｃカード及び非接触ｉｃカードリーダライタ
KR100540890B1 (ko) * 2000-12-22 2006-01-10 한국전자통신연구원 비접촉식 ｉｃ 카드 시스템의 비접촉식 ｉｃ 카드 리더

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100479340B1 (ko) * 2002-12-09 2005-03-31 한국전자통신연구원 저전력 스마트 카드 및 그 제어 방법
KR101258671B1 (ko) * 2004-02-20 2013-04-26 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 반도체장치의 제조방법, ｉｃ 카드, ｉｃ 태그, ｒｆｉｄ,트랜스폰더, 지폐, 유가증권, 여권, 전자 기기, 가방 및의류
KR100713752B1 (ko) * 2005-02-28 2007-05-07 가부시끼가이샤 도시바 무선 통신 장치, 무선 통신 방법, 및 비접촉식 ｉｃ 카드리더 라이터 장치
US7562828B2 (en) 2005-02-28 2009-07-21 Kabushiki Kaisha Toshiba Radio communication device, radio communication method and non-contact IC card reader/writer device
KR100730490B1 (ko) * 2005-05-11 2007-06-20 가부시키가이샤 에프이시 비접촉식 아이씨 카드를 위한 아이씨 칩 내 전력 공급 회로
CN105488555A (zh) * 2007-05-09 2016-04-13 英赛瑟库尔公司 智能卡装置中的功率管理及定时
CN105488555B (zh) * 2007-05-09 2024-03-15 伦巴士公司 智能卡装置中的功率管理及定时
WO2009058496A1 (en) * 2007-10-29 2009-05-07 Motorola, Inc. Detection apparatus and method for near field communication
US7652578B2 (en) 2007-10-29 2010-01-26 Motorola, Inc. Detection apparatus and method for near field communication devices
US9218518B2 (en) 2013-03-13 2015-12-22 Samsung Electronics Co., Ltd. Method of operating contactless IC card reader, detection circuit of contactless IC card reader, contactless IC card reader and card system including the same

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