KR20040107265A - 절전형 비접촉식 아이씨카드리더 및 리딩방법 - Google Patents

절전형 비접촉식 아이씨카드리더 및 리딩방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 비접촉식 IC 카드에 저장된 정보를 판독하는 절전형 비접촉식 IC 카드의 리더 및 리딩 방법에 관한 것으로서, 일정한 주기로 소정의 웨이크업 펄스를 발생시키는 웨이크업 신호 발생부와, 웨이크업 신호 발생부로부터 웨이크업 펄스 신호를 수신하여 접근 감지용 신호를 생성하고 비접촉식 IC 카드의 접근 여부를 판단하여 비접촉식 IC 카드의 상태를 절전 상태나 활동 상태로 전환하는 제어부와, 제어부에서 생성된 접근 감지용 신호를 변조하여 변조된 접근 감지용 신호를 생성하는 변조부와, 제어부와 변조부에서 신호 송수신에 필요한 기준 클럭을 생성하는 클럭신호 발생부와, 변조부로부터 변조된 접근 감지용 신호를 수신하여 증폭하고 공진시키는 공진 회로부와, 공진회로부로부터 접근 감지용 신호를 수신하여 외부로 송출하고 비접촉식 IC 카드로 인해 유기되어 변형된 접근 감지용 신호를 수신하는 안테나와, 안테나에 유기되어 변형된 접근 감지용 신호의 파형을 성형하는 파형 성형부와, 파형 성형부에서 성형된 접근 감지용 신호를 적분하여 적분된 접근 감지용 신호를 생성하는 적분부와, 적분된 접근 감지용 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환부와, 비접촉식 IC 카드(100)로부터 전송되어 수신된 수신 데이터를 복조하는 복조부(220)를 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 IC 카드 리더 및 리딩 방법을 제공함으로써, IC 카드 리더의 카드 접근 감지 성능이 카드 접근 감지 장치를 구성하는데 사용되는 부품의 오차의 영향을 매우 적게 받게 되므로 절전형 비접촉식 IC 카드 리더를 제조하기가 용이해지고 절전형 비접촉식 IC 카드 리더 장치의카드 접근 감지 성능을 향상시킬 수 있다.

Description

절전형 비접촉식 아이씨카드 리더 및 리딩 방법{CONTACTLESS TYPE IC CARD READER WITH A POWER SAVING MODE AND READING METHOD THEREOF}
본 발명은 절전형 비접촉식 집적회로(IC:integrated circuit, 이하 IC 라 칭함) 카드 리더에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 비접촉식 IC 카드의 접근을 감지하여 절전형 비접촉식 IC 카드 리더를 절전 상태에서 활동 상태로 전환하는 기능을 구비한 비접촉식 IC 카드 리더 및 리딩 방법에 관한 것이다.
플라스틱 재질로 된 카드 표면에 자기띠(magnetic stripe)를 부착한 종래의 자기식 카드에 비해 IC 카드는 위조나 변조가 어렵고 높은 보안성이 유지되기 때문에 교통 요금 지불, 출입 통제 등의 용도에 널리 활용되고 있다. IC 카드는 일반적으로 카드 리더와의 물리적 접촉 여부에 따라 접촉식 IC 카드와 비접촉식 IC 카드로 분류된다. 접촉식 IC 카드는 카드 리더에 카드를 삽입하여 카드에 부착된 전기적 접점을 통해 카드와 리더간에 데이터를 주고 받는 방식을 채용한 IC 카드이고, 비접촉식 IC 카드는 전기적 접점을 통하기 않고 무선으로 카드와 리더간에 데이터를 주고 받는 방식을 채용한 IC 카드이다. 비접촉식 IC 카드는 정전 결합 (capacitive couping) 또는 유도 결합 (inductive coupling) 방법으로 카드 리더로부터 전원을 얻는다.
접촉식 IC 카드는 사용자가 대금 결제를 하거나 출입 인증을 받을 때 카드 리더에 카드를 삽입하였다가 꺼내어야 하는 번거로움이 있다. 반면에, 비접촉식 IC 카드 리더는 카드 리더에 삽입하지 않고도 리더와 데이터를 주고 받을 수 있고 특히 지갑등에 넣은 상태에서 꺼내지 않고도 사용할 수 있다는 편리성을 가지고 있다. 또한 비접촉식 IC 카드는 작게 만들면 열쇠고리 등의 악세서리 형태로 만들어 휴대성과 편리성을 증대 시킬 수도 있다. 이러한 비접촉식 IC 카드는 현재 버스, 지하철 등의 교통분야, 직불 카드, 신용카드 등의 금융 분야, 건물 출입구의 출입 통제, 가정 현관 출입문에 부착하는 전자식 도어락 등의 보안 분야, 보안 시스템 및 기타 여러 분야에서 널리 사용되고 있다.
한편 비접촉식 IC 카드와 데이터를 주고 받는 비접촉식 IC 카드 리더는 활동 상태를 유지하기 위하여 50 ~ 100mA 정도의 많은 전류를 소비한다. 따라서 절전이 필요한 비접촉식 IC 카드 리더 (예를 들면 건전지로 동작하는 비접촉식 IC 카드 리더)의 경우에는 전력 소모를 줄이기 위하여 사용하지 않을 때는 전원을 차단해 두었다가 사용할 때만 전원을 인가하기 위한 방법이 필요하다. 전원 차단 및 인가 방법을 구현하는 간단한 방법은 전원 인가/차단 스위치를 부착하는 방법이 있으나, 이 경우 카드 리더를 사용하기 전에 전원 스위치를 전원 인가 상태로 전환하고 사용 후에 전원 차단 상태로 전환하는 번거로움과 불편이 따른다. 또한 전원을 인가한 후 비접촉식 IC 카드를 리더의 통신 거리 이내로 근접 시키는데 약간의 시간(약 1초 내외)이 추가로 소요되므로 카드가 활동 상태에 있는 시간이 비접촉식 IC 카드와 리더 간의 실제 데이터 통신 시간 (약 0.1초 내외) 보다 추가로 늘어 나므로 전력의 소모 또한 커진다.
종래 기술 중에서 비접촉식 IC 카드 리더에서 전술한 바와 같은 전원 인가/차단 스위치 작동에 따른 번거로움과 불편을 해소하기 위한 방법으로는, 비접촉식 IC 카드 리더가 평상시에는 절전 상태에서 카드의 접근을 감지하는 기능만을 수행하게 함으로써 비접촉식 IC 카드 리더에서 소비되는 전력을 극도로 줄이고 카드가 통신 거리 이내로 접근한 것을 감지하면 활동 상태로 전환하여 필요한 데이터 송수신 기능을 수행하고 다시 절전 상태로 전환하는 방법이 대한민국 특허출원번호 제2002-43390호로 출원되어 있다.
상기 기술에서는 비접촉식 IC 카드가 리더에 접근한 것을 감지하기 위하여 미세한 전력의 카드 감지 신호를 공진회로를 통해 리더의 루프 안테나에 유기 하고, 리더의 루프 안테나에 유기된 신호의 파형이 소정의 감지 전압 값 이상일 때는 논리값 1로, 소정의 감지 전압 값 이하일 때는 0으로 2진 논리화하여 출력하는 '파형 성형' 과정을 거치고, 성형된 신호 펄스의 수를 디지털 카운터를 이용하여 계수하는 방법을 사용하였다. 공진회로에 유기된 감지 신호의 진폭이 시간이 지남에 따라 점차 감쇄하게 되는데 비접촉식 IC 카드가 리더 근처에 접근하였을 때에는 루프 안테나에 유기된 신호의 일부가 IC 카드로 유도되므로 비접촉식 IC 카드가 리더 근처에 없을 때 보다 감지 신호의 진폭이 빠르게 감쇄하게 되고, 카운터 출력에서도 비접촉식 IC 카드가 리더 근처에 있을 때는 비접촉식 IC 카드가 리더 근처에 없을 때와 같거나 작은 수의 펄스가 검출되는 특성을 이용하여 비접촉식 IC 카드가 리더에 접근하였는지를 감지하였다.
상기 기술에서 제시한 방법은 파형 성형 과정에서 안테나로부터 파형 성형부에 인가된 신호의 전압이 카드 감지 기준 전압 값 보다 큰가 작은가의 2진 논리 만으로 카드의 접근을 감지한다. 따라서, IC 카드가 리더 근처에 없을 때의 IC 카드 접근 감지 신호 진폭이 소정의 감지 기준 전압 값 보다 근소하게 큰 경우에는 카드의 접근을 민감하게 감지하며, IC 카드가 리더 근처에 없을 때의 IC 카드 접근 감지 신호 진폭이 소정의 감지 전압 값 보다 상당히 큰 경우에는 둔감하게 감지한다. 즉, IC 카드가 리더에 매우 가까이 접근해야만 카운터 출력에서 검출된 펄스의 수가 줄어들게 되고 이를 감지하여 활동 상태로 전환하게 된다.
그런데 루프 안테나에 유기되는 IC 카드 접근 감지 신호의 진폭은 카드 접근 감지 장치를 제작하는 부품의 오차와 IC 카드 리더가 장착된 주변 환경에 따라 쉽게 변하기 때문에 2진 논리 만으로 카드의 접근을 감지하는 경우, IC 카드의 접근을 민감하게 감지하도록 카드 리더를 제조하기가 매우 어렵다. 예를 들면 IC 카드 접근 감지 신호의 진폭은 공진 회로를 구현하기 위해 사용하는 커패시터 (capacitor)의 오차에 의해 변할 수 있고, 또한 온도에 따라서도 변한다. 따라서 상기 기술에서 제시된 방법을 적용하여 카드 접근 감지 장치를 제작하는 데는 부품의 오차 때문에 제조에 어려움이 따를 뿐만 아니라 온도 변화와 이에 따른 부품 특성의 변화에 때문에 카드 접근 감지 성능이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로 절전형 비접촉식 IC 카드 리더의 카드 접근 감지 기능을 구현하는데 있어 부품의 정밀도가 낮거나 온도에 따라 부품의 특성이 변하는 경우에도 카드 접근을 민감하게 감지하여 비접촉식 IC 리더를 활동 상태로 전환시킬 수 있는 절전형 비접촉식 IC 카드 리더 및 리딩 방법을 구현하는 것을 그 목적으로 한다.
도 1은 종래 비접촉식 IC 카드의 동작 원리를 간략하게 그린 블록도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 절전형 비접촉식 IC 카드 리더의 내부 구성을 간략하게 나타낸 블록도.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 따라 비접촉식 IC 카드가 카드 리더로의 접근 여부에 따른 IC카드 접근 감지용 신호의 변화를 나타낸 파형도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 비접촉식 IC 카드의 파형 성형부를 간략하게 나타낸 회로도.
도 5a 및 5b는 본 발명의 실시예에 따라 파형 성형부를 통과한 IC 카드 접근 감지용 신호를 나타낸 파형도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 적분부의 일실시예를 간략하게 나타낸 회로도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 적분부의 출력 신호 파형을 도시한 파형도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 비접촉식 IC 카드 112 : IC 칩
114, 122, 212 : 안테나 200 : 비접촉식 IC 카드 리더
124 : RF 모듈 126 : 보안 응용 모듈
202 : 웨이크업 신호 발생부 204 : 제어부
206 : 클럭 신호 발생부 208 : 변조부
210 : 공진 회로부 214 : 파형 성형부
216 : 적분부 218 : A/D 변환기
220 : 복조부 222 : 모드 전환 스위치
상기 목적을 달성하기 위하여 비접촉식 IC 카드에 저장된 정보를 판독하는 절전형 비접촉식 IC 카드의 리더에 있어서, 일정한 주기로 소정의 웨이크업 펄스를 발생시키는 웨이크업 신호 발생부와, 웨이크업 신호 발생부로부터 상기 웨이크업 펄스 신호를 수신하여 접근 감지용 신호를 생성하고 상기 비접촉식 IC 카드의 접근 여부를 판단하여 상기 비접촉식 IC 카드의 상태를 절전 상태나 활동 상태로 전환하는 제어부와, 제어부에서 생성된 상기 접근 감지용 신호를 변조하여 변조된 접근 감지용 신호를 생성하는 변조부와, 제어부와 변조부에서 신호 송수신에 필요한 기준 클럭을 생성하는 클럭신호 발생부와, 상기 변조부로부터 상기 변조된 접근 감지용 신호를 수신하여 증폭하고 공진시키는 공진 회로부와, 공진회로부로부터 상기 접근 감지용 신호를 수신하여 외부로 송출하고 상기 비접촉식 IC 카드로 인해 유기되어 변형된 접근 감지용 신호를 수신하는 안테나와, 안테나에 유기되어 변형된 접근 감지용 신호의 파형을 성형하는 파형 성형부와, 파형 성형부에서 성형된 접근 감지용 신호를 적분하여 적분된 접근 감지용 신호를 생성하는 적분부와, 적분된 접근 감지용 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환부와, 비접촉식 IC 카드로부터 전송되어 수신된 수신 데이터를 복조하는 복조부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 IC 카드 리더 및 리딩 방법을 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 절전형 IC 카드 리더의 구성을 간략하게 나타낸 블록도이다.
본 발명에 따른 카드 리더(200)는 웨이크업 신호 발생부(202), 제어부(204), 클럭 신호 발생부(206), 변조부(208), 공진회로부(210), 안테나(212), 파형 성형부(214), 적분부(216), A/D 변환부(218), 복조부(220) 및 모드 전환 스위치(222)를 포함한다.
웨이크업 신호 발생부(202)는 일정한 간격(대략 수십 ~ 수백 ms)으로 제어부를 구동 시키기 위한 펄스 신호를 발생시켜 제어부(204)로 전송한다.
제어부(204)는 웨이크업 신호 발생부(202)에서 전송된 펄스 신호에 의해 구동되어 비접촉식 IC 카드(100)의 접근 감지용 신호를 생성하고, 생성된 접근 감지용 신호를 변조부(208), 공진회로부(210) 및 안테나(212)를 통해 외부로 송출한다. 여기서, 제어부(204)가 웨이크업 펄스 신호에 의해 구동되기 전과 구동되어 접근 감지용 신호를 송출하고 카드의 접근을 판단하는 과정을 수행하는 상태를 '절전 상태'라 하겠다. 절전 상태에서는 카드 리더(200)와 비접촉식 IC 카드(100) 사이에서 데이터 송수신이 일어나지 않는다. 또한, 절전 상태에서 카드 리더(200)는 클럭신호 발생부(206)의 동작을 제어하여 대략 수십 uA 정도의 극히 작은 전류만을 소비하는 특징을 갖는다.
한편, 카드 리더(200)에서 송출된 접근 감지용 신호에 의해 비접촉식 IC 카드(100)의 접근이 감지되면 카드 리더(200)와 비접촉식 IC 카드(100) 사이에는 데이터의 송수신이 일어나는데, 이러한 상태를 '활동 상태'라 하겠다. 활동 상태에서 카드 리더(200)는 비접촉식 IC 카드(100)로 데이터를 전송하거나 IC 카드로부터 전송되어 온 데이터를 수신하고 판독한다. 활동 상태에서 카드 리더(200)는 대략 수십 mA 정도의 전류를 소비하는데, 이는 절전 상태에 비해 매우 큰 수치이다. 카드 리더(200)와 비접촉식 IC 카드(100) 사이에서의 데이터 송수신이 종료되면 카드 리더(200)는 절전 상태로 다시 복귀한다.
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 신호를 이용하여 제어부(204)에서 전송된 접근 감지용 신호를 변조하고 비접촉식 IC 카드(100)로 송출하기 위한 변조된 접근 감지용 신호를 생성한다. 이와 같은 변조부(208)의 기능은 제어부(204)에서 통합하여 구현할 수도 있다. 즉, 제어부(204)는 클럭신호를 이용하여 접근 감지용 신호를 변조하여 변조된 접근 감지용 신호를 생성하도록 구성할 수 있다.
공진 회로부(210)는 안테나(212)와 상호 연동하여 전기적 공진 현상을 일으키며, 변조부(208)에서 변조되어 송출된 접근 감지용 신호를 증폭한다.
안테나(212)는 변조부(208)에서 변조되어 공진 회로부(210)에서 증폭된 접근 감지용 신호를 수신하여 외부로 송출하고, 비접촉식 IC 카드(100)로부터 전송된 신호를 수신한다.
파형 성형부(214)는 공진 회로부(210)로부터 비접촉식 IC 카드(100) 접근 감지용 신호를 수신하여 비접촉식 IC 카드(100)의 접근 여부를 판단하기 위해 접근 감지용 신호를 성형한다.
보다 상세하게 설명하면, 제어부(204)에서 변조부(208)를 통해 공진 회로부(210)의 고유 공진 주파수와 같은 주파수를 가지는 접근 감지용 신호를 짧은 시간 동안 송출하면 변조된 접근 감지용 신호는 공진 회로부(210)와 안테나(212)에서 공진 현상을 일으킨다. 따라서, 제어부(204)에서 접근 감지용 신호의 송출을 중단한 후에도 공진 현상 때문에 안테나(212)에는 상당 시간 동안 유도 기전력이 나타나며 시간이 경과함에 따라 기전력이 감쇄한다. 그런데 비접촉식 IC 카드(100)가 안테나(212) 근처에 접근해 있는 경우에는 비접촉식 IC 카드(100)의 유도 전류에 의해 기전력의 일부가 유도되어 안테나(212)에 유기되는 유도 기전력이 감쇄한다. 따라서 비접촉식 IC 카드의 접근 여부는 이 유도 기전력의 변화를 감지하여 판단할 수 있다. 공진회로부(210)에 의한 유도 기전력은 시간의 경과에 따라 양(positive)의 값과 음(negative)의 값을 가지며 변화하는데 유도 기전력의 진폭을 판단하는 회로를 구현하는데 있어 양의 값만을 다루는 것이 회로 구현상 용이하다. 이를 위해 파형 성형부(214)는 양의 값과 음의 값을 가지는 신호를 양의 값을 가지는 신호로 변환하는 회로를 구비한다. 이러한 목적을 위한 회로는 다이오드를이용한 클램핑(clamping) 회로, 반파 정류 회로, 전파 정류 회로 등을 들 수 있다.
적분부(216)는 파형 성형부(214)로부터 성형된 접근 감지용 신호를 수신하여 적분한다. 비접촉식 IC 카드(100)가 안테나(212)에 접근한 경우 유도 기전력의 진폭을 적분한 값이 비접촉식 IC 카드(100)가 안테나(212) 근처에 없을 때와 비교해 변화가 발생한다.
A/D 변환부(218)는 적분부(216)에서 적분된 아날로그 (analog) 신호를 디지털(digital) 신호로 변환하는 기능을 한다. A/D 변환부(218)에서 변환된 디지털 접근 감지용 신호는 제어부(204)로 보내져 제어부(204)에서 이전에 A/D 변환부(218)로부터 수신받은 접근 감지용 신호와 비교하여 비접촉식 IC 카드(100)의 접근 여부를 판단한다.
복조부(220)는 비접촉식 IC 카드(100)로부터 전송된 변조 신호를 안테나(212)와 공진 회로부(210)를 통해 수신하여 변조된 신호를 복조한다.
모드 전환 스위치(222)는 카드 리더(200)가 비접촉식 IC 카드(100)의 접근을 감지할 수 있는 접근 감지 거리가 비접촉식 IC 카드(100)와의 데이터 통신 가능 거리보다 짧은 경우 등을 대비하여 카드 리더(200)를 수동으로 전환할 수 있는 기능을 제공한다. 따라서, 절전 상태에서 모드 전환 스위치(222)가 눌려지면 카드 리더(200)는 활동 상태로 전환되어 비접촉식 IC 카드(100)의 접근 여부의 감지에 관계없이 비접촉식 IC 카드(100)와 데이터를 송수신한다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시 예에 따라 카드 리더(200)의 안테나(212)에 유기된 유도 기전력의 진폭이 비접촉식 IC(100)가 안테나에 접근함에 따라 공진하며 감쇄하는 파형을 나타낸 파형도이다.
IC 카드 리더(200)의 제어부(204)는 웨이크업 펄스 신호 발생부(202)로부터 일정한 간격으로 전송되는 펄스 신호를 수신하여 비접촉식 IC 카드(100)의 접근 감지용 신호를 생성하여 변조부(208)와 공진 회로부(210)를 거쳐 안테나(212)로 송출한다. 이 때, 공진회로부(210)에 의해 접근 감지용 신호가 공진한다. 이 신호의 파형은 도 3a에 도시되어 있다. 제어부(204)에 의해 생성되어 송출되는 접근 감지용 신호는 안테나(212)와 공진 회로부(210)가 공진하기 위한 공진 주파수를 갖는다.
비접촉식 IC 카드(100)가 카드 리더(200)에 접근하게 되면 안테나(212)에 유도된 기전력의 일부가 유도 전류에 의해 비접촉식 IC 카드(100)로 유도되어 안테나(212)에 유도되는 유도 기전력이 비접촉식 IC 카드(100)가 안테나(212) 근처에 없는 경우에 비해 감소하게 된다. 즉, 카드 리더(200)의 안테나(212)에 유도된 유도 전류의 일부가 자기 유도에 의해 비접촉식 IC 카드(100)의 안테나(114)로 이동하게 되므로 남아 있는 신호의 진폭 역시 감소하게 된다. 도 3b는 비접촉식 IC 카드(100) 접근시 카드 리더(200)의 안테나(212)에 유도된 신호의 파형이며 도 3a와 비교했을 때 파형의 진폭이 감소된 것을 보여 준다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 파형 성형부(214)를 구현한 회로도 이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 파형 성형부(214)는 도 4에 도시한 바와 같이 다이오드(402)를 입력측의 카드 감지 신호와 병렬로 음의 방향(역방향)으로 연결하여 0보다 작은 신호를 클램핑하는 클램핑 회로를 이용하여 구현될 수 있다. 도 4에는 파형 성형부(214)를 다이오드를 이용한 클램핑 회로를 사용하여 구현한 예를 보였지만 본 발명에 따른 파형 성형부(214)는 클램핑 회로 만을 사용할 수 있는 것이 아니라 반파정류 회로, 전파 정류 회로, 직류 옵셋 보정 회로 등 입력 카드 감지용 신호의 변화를 적분부(216)를 이용하여 감지하기에 용이하도록 하는 목적을 달성하기 위한 다양한 회로를 사용할 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 도 4의 파형 성형부(214)를 통과한 IC 카드 접근 감지용 신호를 도시한 것이다. 도 5a는 IC 카드가 안테나(212)에 접근하기 전의 파형 성형부 출력 신호이며 도 5b는 IC 카드가 안테나(212)에 접근하였을 때의 파형 성형부에 출력된 접근 감지용 신호의 출력이다. 도 5b의 신호 파형은 도 5a의 경우 보다 진폭이 감소한 것을 알 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 적분부(216)를 구현한 회로도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 적분부(216)는 도 6에 도시한 바와 같이 연산 증폭기(406), 저항(408), 커패시터(410)를 이용하여 구현될 수 있다. 도 6에 도시한 적분부(216)의 예는 반전형 적분기 구조이므로 입력 신호가 누적됨에 따라 출력 신호가 점차 감소하게 된다. 본 발명의 목적을 달성하기 위한 적분부(216)는 파형 성형부(214)를 거친 IC 카드 접근 감지용 신호의 값을 누적하는 기능을 수행한다.
도 7은 본 발명에 따른 적분부의 출력 신호 파형을 도시한 파형이다. 도 7의 (A) 파형은 IC 카드(100)가 안테나(212) 근처에 접근하지 않았을 때 적분부(216)의 출력 신호이고 도 7b 파형은 IC 카드(100)가 안테나(212)에 접근하였을 때 적분부(216)의 출력 신호이다. 본 예시에서 사용한 도 6의 적분부(216)는 반전형 적분기 이므로 양(positive)의 값을 가지는 입력 신호가 인가 되었을 때적분부(216)의 출력 전압이 시간에 따라 점차 감소하는 것을 보여 준다. 적분부(216)는 이전에 입력된 신호의 누적 값을 가지고 있기 때문에 파형 성형부(214)를 거친 카드 접근 감지용 신호를 적분하기 전에 적절한 방법(도 6에는 도시하지 않음)으로 적분기의 출력 값을 초기화 해 주어야 한다. 도 7의 예시에서는 적분기의 출력 전압을 V0로 초기화한 것을 가정하였다.
도 7에서 적분부(216)에서 출력된 신호 파형 도 7a와 도 7b는 파형 성형부(214)를 거친 카드 감지 신호가 입력되면 시간이 경과하면서 차츰 값이 감소 하다가 시간이 충분히 경과하면 거의 일정한 값을 가지는 것을 보여 준다. t1시점에서 관찰해 보면 도 7에서는 비접촉식 IC 카드(100)가 안테나(212) 근처에 접근하지 않았을 때는 적분부(216) 출력 전압의 크기가 V1이었으나 안테나(212)에 접근하였을 때는 적분부(216) 출력 신호 전압이 V2로 증가하는 예시를 보여 준다.
적분부(216)에서 적분된 카드 접근 감지용 신호는 A/D 변환부(218)를 통과하여 디지털 접근 감지용 신호로 변환된다. 제어부(204)에서는 A/D 변환부(218)에서 변환된 디지털 접근 감지용 신호를 이용하여 비접촉식 IC 카드(100)가 리더기(200)의 통신 거리 이내로 들어왔는지를 판단하게 된다. A/D 변환부(218)는 제어부(204)와 분리된 형태로 구현할 수도 있고, 구현의 편의성에 따라 마이크로 프로세서 내부에 A/D 변환부가 포함된 IC 칩을 사용하여 A/D 변환부(218)와 제어부(204) 통합 형태로 구현 할 수도 있다. 제어부(204)는 비접촉식 IC 카드(100)가 통신 거리 이내에 없을 때 획득한 A/D 변환부(218) 기준 출력 신호와 새로 입력된 A/D변환부(218) 출력 신호를 비교하여 두 신호의 차이가 미리 정해 놓은 문턱 값 보다 큰 경우 비접촉식 IC 카드(100)가 통신 거리 이내에 접근한 것으로 판단하고 많은 전류를 소비하는 활동 상태로 전환한다. 활동 상태로 전환되면 카드리더(200)는 비접촉식 IC 카드(100)에 데이터를 송수신을 하고 데이터 송수신 종료 후 매우 작은 전류를 소비하는 절전 상태로 전환된다.
한편, 새로 입력된 A/D 변환부(218) 출력 신호가 A/D 변환부(218) 기준 출력 신호와 비교하여 두 신호의 차이가 미리 정해 놓은 문턱 값 보다 작은 경우에는 비접촉식 IC 카드(100)가 통신 거리 이내에 없는 것으로 판단하여 매우 작은 전류를 소비하는 절전 상태를 유지한다.
본 발명의 실시예에서 설명한 비접촉식 IC 카드(100)는 카드형태의 비접촉식 IC 카드 뿐만 아니라 여러 가지 악세 서리 형태로 제작된 비접촉식 IC 태그를 모두 포함한다.
본 발명은 비접촉식 IC 카드 접근 감지 장치를 제작하는 부품의 오차와 비접촉식 IC 카드 리더가 설치된 주변 환경에 의한 비접촉식 IC 카드 접근 감지 성능의 변동이 거의 없는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 적분기와 A/D 변환기를 이용하여 구성하였으므로, 카드 감지용 신호의 변화를 연속적으로 검출할 수 있으므로 IC 카드 리더로 비접촉식 IC 카드가 접근시에 이를 감지하는 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 비접촉식 IC 카드(100)에 저장된 정보를 판독하는 절전형 비접촉식 IC 카드 리더에 있어서,
    일정한 주기로 소정의 웨이크업 펄스를 발생시키는 웨이크업 신호 발생부(202)와;
    상기 웨이크업 신호 발생부(202)로부터 상기 웨이크업 펄스 신호를 수신하여 접근 감지용 신호를 생성하고 상기 비접촉식 IC 카드의 접근 여부를 판단하여 상기 비접촉식 IC 카드의 상태를 절전 상태나 활동 상태로 전환하는 제어부(204)와;
    상기 제어부(204)에서 생성된 상기 접근 감지용 신호를 변조하여 변조된 접근 감지용 신호를 생성하는 변조부(208)와;
    상기 변조부(208)로부터 상기 변조된 접근 감지용 신호를 수신하여 증폭하고 공진시키는 공진 회로부(210)와;
    상기 공진회로부(210)로부터 상기 접근 감지용 신호를 수신하여 외부로 송출하고 상기 비접촉식 IC카드(100)로 인해 유기되어 변형된 접근 감지용 신호를 수신하는 안테나(212)와;
    상기 안테나(212)에 상기 유기되어 변형된 접근 감지용 신호의 파형을 성형하는 파형 성형부(214)와;
    상기 파형 성형부(214)에서 성형된 상기 접근 감지용 신호를 적분하여 적분된 접근 감지용 신호를 생성하는 적분부(216)와;
    상기 적분된 접근 감지용 신호를 디지털 신호로 변환하여 상기 제어부(204)로 전송하는 A/D 변환부(218)와;
    상기 비접촉식 IC 카드(100)로부터 전송되어 수신된 수신 데이터를 복조하는 복조부(220)와;
    상기 제어부(204)와 변조부(208)에서 신호 송수신에 필요한 기준 클럭을 생성하는 클럭신호 발생부(206)를 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 IC 카드 리더.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 파형 성형부(214)는 다이오드(Diode)를 입력신호와 병렬로 연결하여 0보다 작은 신호를 클램핑하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 IC 카드 리더.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 파형 성형부(214)는 다이오드를 입력신호와 직렬로 연결하여 입력 신호를 정류하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 IC 카드 리더.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부(204)는 상기 A/D 변환부(218)로부터 상기 접근 감지용 신호를 수신하여 이전에 입력된 접근 감지용 신호와 비교하여 두 신호의 차이가 소정의 문턱 값 보다 클 경우 상기 비접촉식 IC 카드(100)가 접근하였다고 판단하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 IC 카드 리더.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 비접촉식 IC 카드 리더는 상기 절전 상태나 활동 상태를 수동으로 전환하기 위한 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 IC 카드 리더.
  6. 비접촉식 IC 카드(100)에 저장된 정보를 판독하는 절전형 비접촉식 IC 카드의 리딩 방법에 있어서,
    일정한 주기로 소정의 웨이크업 펄스를 발생시키는 단계와;
    상기 웨이크업 펄스 신호를 수신하여 접근 감지용 신호를 생성하고 상기 비접촉식 IC 카드(100)의 접근 여부를 판단하는 단계와;
    상기 판단 단계에서 판단하여 상기 비접촉식 IC 카드가 접근한 것으로 판단되면 신호 송수신에 필요한 기준 클럭을 생성하는 클럭신호 발생부(206)를 활성화시켜 활동상태로 전환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 IC 카드 리딩 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 비접촉식 IC 카드(100)의 접근 여부를 판단하는 단계는,
    상기 접근 감지용 신호를 변조하여 변조된 접근 감지용 신호를 생성하는 단계와;
    상기 접근 감지용 신호를 수신하여 외부로 송출하고 상기 비접촉식 IC카드(100)로 인해 유기되어 변형된 접근 감지용 신호를 안테나(212)를 통해 수신하여 파형 성형부(214)로 전송하는 단계와;
    상기 파형 성형부(214)는 유기되어 변형된 상기 접근 감지용 신호의 파형을 성형하여 적분부(216)로 전송하는 단계와;
    상기 적분부(216)는 파형 성형된 상기 접근 감지용 신호를 적분하여 적분된 접근 감지용 신호를 생성하여 A/D 변환부(218)로 전송하는 단계와;
    상기 A/D 변환부(218)는 상기 적분된 접근 감지용 신호를 디지털 신호로 변환하여 제어부(204)로 전송하는 단계와;
    상기 제어부(204)는 상기 디지털 신호로 변환된 접근 감지용 신호를 수신하여 이전에 입력된 디지털 신호로 변환된 접근 감지용 신호와 비교하여 상기 두 신호의 차이가 소정의 문턱 값 보다 클 경우 상기 비접촉식 IC 카드가 접근하였다고 판단하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 비접촉식 IC 카드 리딩 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 접근 감지용 신호를 증폭하고 공진시켜 사용하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 IC 카드 리딩 방법.
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