WO2016053223A1 - Remote contactless method for charging mobile devices - Google Patents

Remote contactless method for charging mobile devices Download PDF

Info

Publication number
WO2016053223A1
WO2016053223A1 PCT/UA2015/000086 UA2015000086W WO2016053223A1 WO 2016053223 A1 WO2016053223 A1 WO 2016053223A1 UA 2015000086 W UA2015000086 W UA 2015000086W WO 2016053223 A1 WO2016053223 A1 WO 2016053223A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
digital data
charging
mobile device
signal
inductive
Prior art date
Application number
PCT/UA2015/000086
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Алексей Анатольевич МАРЦЕНЮК-КУХАРУК
Original Assignee
Алексей Анатольевич МАРЦЕНЮК-КУХАРУК
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Алексей Анатольевич МАРЦЕНЮК-КУХАРУК filed Critical Алексей Анатольевич МАРЦЕНЮК-КУХАРУК
Publication of WO2016053223A1 publication Critical patent/WO2016053223A1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06KGRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K7/00Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06QINFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q20/00Payment architectures, schemes or protocols
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling

Definitions

  • MST English - magnetic security transaction
  • KMP magnetic stripe card
  • WHEEL 7810 ISO / EEC 7811, WHEEL 7812, WHEEL 7813, O 8583 and WHEEL 4909.
  • Payment card - a card with a magnetic strip, which is intended for use in payment systems.
  • Bank card issue the activity of issuing bank cards, opening accounts, and settlement and cash services for customers in operations using bank cards issued to them.
  • Polarization is a criterion characterizing the dependence of the co-directionality of the axes of the inductance of the emitter and the reader of the magnetic strip (the angle between the axes when they are parallel transferred) to the maximum distance of stable reading of the signal between them.
  • Driver - a structural element or module designed to match the control signal (from any source that can give a command to the driver) and the payload, in particular, the inductive coil of the emitter.
  • An inductor is an inductive coil of an emitter that transmits a signal.
  • the f / 2f method (English - double frequency) is the digital signal modulation method described in ISO / IEC 781-1.
  • the quality factor is a parameter of the oscillatory system, which determines the width of the resonance and which characterizes how many times the reserves of the sum of the dynamic and accumulated energy in the system are greater than the energy loss for one oscillation period.
  • Magnetic core - a part or a set of parts intended for the passage of magnetic flux with certain losses.
  • Details - a set of digital data necessary to identify the user in the system (payment, discount, security, authorization, etc.).
  • a multivibrator (signal synthesizer) is a device consisting of a resistor and a driver of upper and lower order (boundary, shoulder).
  • a multivibrator is a mechanism for sequentially switching the positive and negative (forward and reverse) current flows.
  • USB 2.0 (Eng. - universal serial bus) - a serial data transfer interface for medium and low speed peripherals in computer technology. Version 2.0
  • USBotg universal serial bus on-the go
  • PC personal computer
  • Termination is an auxiliary sign of the end of string data.
  • N means the number of bits that are shared in the stream to interpret the elements of the data stream.
  • N means the number of bits that are shared in the stream to interpret the elements of the data stream.
  • H-bridge is an electronic circuit that makes it possible to apply voltage to a load in different directions.
  • Frame (English frame) - an indivisible amount of information describing the state in which the inductive coil of the emitter should be.
  • NFC near field communication
  • a transponder is a transceiver that sends a signal in response to a received signal.
  • RFID (English - radio frequency identification, radio frequency identification) - a method of automatic identification of objects in which data stored in transponders or in RFID tags are read or written using radio signals.
  • Mobile device (computing system) - smartphone, phone, tablet, personal computer, other gadgets, etc.
  • the wireless transmission technique by electromagnetic induction involves the use of the near electromagnetic field at distances of about one sixth of the wavelength.
  • the energy of the near field is not radiating in itself, however, some radiation losses of this energy still occur. In addition, resistive energy losses usually occur.
  • the simplest device for wireless power transmission is an electric transformer.
  • the primary and secondary windings of the transformer are not directly connected.
  • the energy transfer in this case is carried out using a process known as mutual induction.
  • the main function of the transformer is to increase or decrease the primary voltage.
  • Contactless chargers (batteries) of mobile phones are also examples of using the principle of electrodynamic induction.
  • Payment card data is read from its magnetic strip in the POS terminal when the card is passed through a magnetic card reader (through the card slot).
  • a magnetic card reader consists of a read head and a decoding circuit associated with it. When a magnetic card moves through a magnetic strip reader (through a card slot), its magnetic strip passes in front of the read head. When moving relative to the read head, a magnetic strip, which is equipped with magnetic domains of variable polarity, creates a pulsating magnetic field in the gap of the read head. The latter turns this pulsating magnetic field into an equivalent electrical signal.
  • the decoder circuit amplifies and digitizes this electrical signal, reproducing the same data stream that was recorded (i.e. was inserted at the time of recording) on the magnetic strip of the card.
  • Magnetic strip coding is described in the international standard ISO 781-1 and ISO 7813.
  • 2D barcodes and BBSs are the most promising. They have a wide range of reception, but there is no possibility of their wide practical use due to the lack of appropriate readers at points of sale. And in the case of BBS, one should also point out the lack of a standardized ability to use BBS in many smartphones. Accordingly, there is a need to improve devices and methods for transmitting payment card data, as well as other digital information from a smartphone or other electronic device, remotely to a POS terminal or other magnetic card reader.
  • patent US 8628012 is known [1], [System and method for a baseband nearfield magentic stripe data transmitter.
  • Patent US 8628012. MP G06K7 / 08 (2006.01).
  • Date of publication 01/14/2014. Priority date: January 20, 2013] which describes the system and method of operation of the near-field magnetic field data band transmitter MST, which transmit payment card data from a smartphone or other electronic device to a POS terminal for transactions.
  • a device based on the MST method includes a driver and an inductor.
  • a device operating on the basis of the MST method receives magnetic stripe data containing payment card data, processes the received magnetic stripe data, and generates high power magnetic pulses containing processed magnetic stripe data, which can then be obtained using a magnetic card reader in POS terminal.
  • data transmission using this system is possible remotely at a limited distance in the range from 1 to 2 inches, measured between the device transmitting the signal, made in the form of an inductor (a coil of a device that transmits a signal), and a detector (a device that receives a signal) made in the form of a reader head and located in a magnetic card reader.
  • an inductor a coil of a device that transmits a signal
  • a detector a device that receives a signal
  • the current design of the inductor does not contribute to an unambiguous interpretation of the signal transmitted by the inductor.
  • the consequence of this is noise.
  • the distribution of the magnetic field in space and in the region of the best data transmission is not determined.
  • the implementation of the technology (method) and the device operating on the basis of the MST method provides for the possibility of storing memory after turning off the power to store payment card data and other personal information.
  • This characteristic of the invention is unsecured, since the storage of information may lead to its unauthorized use by third parties.
  • an inductor coil with a quality factor in the range from 10 ⁇ mN / Ohm to 80 ⁇ mN / Ohm is used.
  • the consequence of the above high values of the quality factor of the inductor coil is its high reactivity due to the generated extraneous electromagnetic waves. This leads to a noisy signal and complicates the interpretation of the data produced by the decoder, which is located in the card reader. Compensation of extraneous vibrations leads to a greater (at least 15%) energy consumption.
  • a device based on MST technology is additionally equipped with a magnetic stripe reader head (SMP) for the possibility of obtaining magnetic stripe data from the card and for their further use.
  • SMP magnetic stripe reader head
  • the presence of the head of the NSR can contribute to unauthorized copying (use) and / or unauthorized transfer of protected data located on the magnetic strip.
  • the signal of a device operating according to the MST method can be detected by devices, including those not intended for recording magnetic signals (for example, an electret microphone).
  • devices including those not intended for recording magnetic signals (for example, an electret microphone).
  • the negative consequences of this is the possibility of extraneous data reading and unauthorized receipt of information.
  • the one-time-pin function is not implemented in hardware and software. A negative consequence of this may be the lack of additional protection (due to the use of the same pin code) with each use.
  • a number of wireless electric power transmission systems based on the reception of electromagnetic waves from the ether are also known [WO 2005069503, 07.28.2005, H02J17 / 00, JP 2005537773T, 08.12.2005, H02J17 / 00, US 2005077872, 04.14.2005, H02J17 / 00, WO 200438890, 02.02.2006, H02J17 / 00] and others.
  • a method for providing emergency power to cellular radiotelephones [RU 2180465, 03/10/2002, H02J17 / 00], which is implemented on the basis of a device containing a broadband antenna, step-up transformer, rectifier, voltage comparison unit, mode switching unit, drive, battery, display and control unit, power terminals of the radiotelephone.
  • a broadband antenna receives electromagnetic waves in a wide range, which allows for the accumulation of electricity almost anywhere. In the low-frequency range, the accumulation of electricity occurs better in the area of power lines, and in the high-frequency range it is best in case of a thunderstorm and near the transmitting station.
  • a step-up transformer is necessary to ensure the operation of the rectifier diodes and to provide the charge voltage of the drive, since the magnitude of the electrical signal in the broadband antenna is tenths of a volt.
  • the rectified voltage is used to charge the drive, which can be used as a capacitor with a small leakage current or, more acceptable for the case under consideration, the battery.
  • the inventive method provides a more efficient synthesis of energy in the mode of transmission of electromagnetic waves in the form of digital, including payment and / or voice data from a mobile device, and also provides the universality of self-charging the power source (battery) of the mobile device (by analogy with “direct” recharging in the process of data transfer and “extra” recharging when the nearest base receiving and transmitting mobile station is within range communication or similar device containing a GSM module of high-frequency radiation).
  • the interface device (4) is in the form of buttons or mode switches, and the normalized radiation power is controlled by quickly switching the polarity of the supply voltage applied to the inductor (2), which is from 10 "6 s to 10 s for each switching.
  • An inductive method for transmitting digital data is performed as an external module built into a communication or computing system with installed software (14).
  • An inductive method for transmitting digital data (15) is performed with the function of automatically stopping recharging when the mobile device’s battery is fully charged.
  • the device (15) as part of the system on the basis of which the inventive method is implemented is performed as part of the inductive coil of the emitter (pos. 2), the emitter driver (pos. 8), the signal synthesizer (pos. 6), and the interface device ( item 4) with computing (computer, mobile phone, smartphone, tablet, etc.) and / or communication systems (item 14).
  • the magnetic field gradient is aligned with the length (winding axis) of the emitter (pos. 3 in Fig. 1). Since the magnetic head (pos. 1) registers the magnitude of the change in the magnetic field (i.e., the first derivative), for a larger peak amplitude (burst of signal, or maximum), it is necessary that the front of the polarity change tend to instantaneous.
  • the driver of the emitter has the following features.
  • the driver for increasing the voltage (8) is connected to the H-bridge and serves to use high-resistance emitting coils, that is, increases the input voltage to the required level.
  • the device for interfacing (pos. 4) with computer or communication systems (pos. 14) has the following features. It is configured to transmit data and commands of the digital data transmission device by the inductive method (pos. 15) and to interrogate (check) the status of the digital data transmission device by the inductive method (pos. 15). Message may be implemented using standard data transfer methods, such as Bluetooth, UART, RS232, NFC, USB, etc.
  • the interface device performed in the form of buttons or mode switches.
  • CMC card emulation
  • an inductive method of transmitting digital data (item 15) is used to transmit digital information, including payment information, necessary for carrying out non-cash payment transactions.
  • the method of transmitting digital data by the inductive method (15) that implements the method is capable of continuously accumulating electric power (recharging) the power source by converting the electromagnetic field energy that it receives from the radiation source of the radio waves of the mobile device.
  • the interface device (4) is made in the form of buttons or mode switches, and the normalized radiation power is controlled by quickly switching the polarity of the supply voltage applied to the inductor (2), which is from 10 "6 s to 10 s for each switching.
  • the interface device when connected to a computing or communication system (pos. 14), is identified as a serial port (RS232, UART standard), with which the commands and data are transferred to the digital data transmission device by the inductive method (pos. fifteen).
  • a serial port RS232, UART standard
  • the received data is transmitted to the signal synthesizer (pos. 6), after which these data are checked for integrity and prepared (converted into a sequence of frames) for emission by the inductive coil of the emitter (pos. 2) into a card reader with magnetic stripe (pos. 16).
  • the signal synthesizer (pos. 6) After preparing the data, the signal synthesizer (pos. 6) sends a signal to the emitter driver (pos. 7), which makes it possible to use the electric power of the power source.
  • the signal synthesizer (pos. 6) sequentially lists the frames in the memory that were converted based on the transmitted data to the signal synthesizer (pos. 6) from the computer system (pos. 14) with fixed time delays specified according to the f / 2f encoding method .
  • the inductive coil of the emitter (pos. 2) is performed with a magnetically neutral core, which acts exclusively as a frame for fixing the conductor (pos. 19 in Fig. 4) of the inductive coil of the emitter (pos. 2).
  • the smartphone (phone, tablet, etc.) should be kept mainly parallel to the gap of the card reader (for example, in the POS terminal) within 5-10 cm. It is not recommended to move and rotate the device (pos. 15) during data transmission. That is, the axis (pos. 12) of the emitter coil (pos. 2) is arranged parallel to the card slot (not shown in Fig. 1 - Fig. 6) of the card reader.
  • the distance between the reader (pos. 9) and the inductive coil of the emitter (pos. 2) is much larger than the distance between the readers (pos. 9) in the housing of the read head (pos. 1).
  • all three sensors (key 9) are at the same point and do not affect each other. It was experimentally confirmed that the influence of three sensors on each other is so small that they can be neglected. So, the above assumption is confirmed.
  • the reading head (pos. 1) is located as follows.
  • the clearance plane of the magnetic read head (pos. 1 1) is oriented perpendicular to the direction of movement of the magnetic strip (Fig. 1 - 6 is not shown). So, the axis (pos. 10) of the winding of the structural inductance (pos. 20) is parallel to the feed direction (pos. 12) of the magnetic strip (not shown in Fig. 1 - Fig. 6).
  • a magnetic read head registers the gradient of the magnetic field, and not its absolute value. So, to transmit a signal, it is necessary to quickly change the magnetic field in the region of the magnetic gap (key 11). This can be achieved at a considerable distance from the read head (Fig. 1), using a more powerful source of a magnetic signal than a magnetic tape, for example, an electromagnet.
  • the closest physical model of our transmission system (“head-emitter”) is the “transformer”.
  • the magnetic head of the reader (pos. 1) and the inductive coil of the emitter (pos. 2) in our transmission system are a transformer with an unfavorable transmission medium of magnetic excitation (due to the significant distance between the windings of the "transformer” and the absence of a common magnetically conductive core (pos. 19).
  • the inductive inductor (pos. 2) acts as the primary winding
  • the magnetic head of the reader (pos. 1) acts as the secondary winding.
  • the absence of noise and interference is optional. It is necessary to noticeably (on the winding of the magnetic head (item 1) transmit peaks of variable polarity with fixed time intervals (i.e., carry out f / 21 encoding). This is achieved by means of sharp (i.e., one that almost tends to instantaneous ) switching the polarity of the supply voltage applied to the inductive coil of the emitter (item 2) with the corresponding current amplification (maximization).
  • the response distance (the fact of successful transmission) of the digital signal depends on the magnetic field strength that the magnetic head (pos. 1) of the reader can register. So, the field that the emitter coil generates (pos. 3) must have significant attenuation (gradient enhancement) or field inhomogeneity so that the head (pos. 1) can detect the signal.
  • the maximum response distance is determined by the capabilities of the power source and the initial requirements for weight and size characteristics.
  • this coil increases the thickness of the device (at least 2 times compared with the device used) by increasing the power source, coil dimensions, coil cooling system (stabilizing the characteristics during radiation) and electronic strapping taking into account (high power) characteristics . Since one of the requirements for the digital data transmission device by the inductive method (pos. 15) was compact size and low power consumption, an H-bridge was used to double the effective voltage that controls the emitter inductive coil (pos. 2).
  • the emitter inductive coil (pos. 2) was made with a low Q factor and with a magnetically neutral core (pos. 12).
  • the prototype coil of the device had a quality factor of less than 10 ⁇ / Ohm.
  • the scheme used for direct digital signal synthesis is a module in which you can directionally change the composition and relative position of the structural elements that make up the circuit, as well as directionally control its properties - change the shape or type, duration, and frequency of the generated outgoing signal. This allows you to automatically tune the digital signal synthesis module to the maximum efficiency depending on the parameters of the magnetic antenna with the inductive coil of the emitter (2).
  • a binary (two-level) digital pulse-width modulation is used to control the radiation power, in which the periods between the edges of the clock pulses remain stable. This allows you to stabilize the frequency of the radiation when the device that implements the method, at the maximum radiation power of the inductive coil.
  • the claimed advantageous arrangement of the axis of the inductor and the read head in parallel and at a distance of up to 30 cm is not a priori obvious.
  • the digital data transmission device that implements this method is equipped with an inductor capable of generating magnetic lines of force, and is configured to switch the polarity of the supply voltage applied to the inductive coil of the emitter which is made with a magnetic flat core of a magnetically neutral or magnetically conductive material. Moreover, the axis of the inductor and the read head are predominantly parallel and at a distance of up to 30 cm.
  • the inductive method of transmitting digital data is capable of emulating one track, namely either number 1 (track 1), or number 2 (track 2), or number 3 (track 3). It was found that this embodiment of the transmitting device maximizes security and minimizes distortion of the transmitted digital data, since this device uses an autonomous sequential transmission of tracks, which also increases the reliability of the transmitted digital data.
  • the developed method uses a high-frequency switch with a mid-point consumption and stabilization of the mid-point voltage relative to the upper and lower power points. This allows you to most effectively maintain the waveform of the positive and negative half-periods of radiation, while protecting from the failure of the emitter driver while turning on the upper and lower keys.
  • the difference of the claimed invention is also that as a computing system can be used any multifunctional gadget, or a controller with an operating system configured to record details.
  • the claimed technical solution allows in advance, at the stage of the identification procedure, to establish the identity of the card holder and authorize it without storing identification and payment data in a digital data transmission device.
  • the use of an operational amplifier with a variable gain and ultra-low consumption in a digital data transmission device can significantly save energy consumption to increase the duration of work from an autonomous power source.
  • the claimed technical solution allows you to remotely or locally, directly in the digital data transmission device, upon command, to monitor the status of the device and monitor the level of charge of the system’s power supply for timely notification and the corresponding response when changing parameters.
  • the claimed technical solution also allows you to protect the driver of the emitter of the device for transmitting digital (payment) data from failure in the event of a sudden (accidental) change in the power of the device, as well as in the event of a malfunction of the device software.
  • the fundamental difference between the developed technical solution and the well-known technical solutions lies in the use of advanced technology and its implementing device to ensure safe, noise-resistant, wireless (remote) and reliable transmission of payment data (digital information), including recharging by converting magnetic pulses of identification data at a distance of up to 30 cm.
  • the standard POS terminal is used only as a receiver of the above information transmitted remotely. While well-known technical means use both the contact type of reception of (payment) information and non-contact reception of (payment) information at a distance not exceeding 1-2 inches, with its mandatory storage, which dramatically increases the likelihood of its unauthorized access (hacking) and losses.
  • An inductive method for transmitting digital data is assembled (15) as part of a digital signal synthesizer or direct digital signal synthesis circuit (6), a communication or computing system module (23) with preinstalled software, a charging module (24) of a power source (26) of a radio wave receiving device by the inductive method from the radiation source of the mobile device, which is located on / on the mobile computing and communication system (14), the blue-tooth wireless transmission module (25), and the peripheral interface device (27) I connection with the receiving device (16).
  • a digital signal synthesizer or direct digital signal synthesis circuit (6) is equipped with a real-time computing microsystem and connected to the driver (7) of the emitter, which is used as a high-frequency switch with a mid-point consumption and stabilization of the mid-point voltage relative to the upper and lower power points.
  • the driver of the emitter (7) is performed according to the H-bridge scheme, which provides protection against the simultaneous activation of the upper and lower keys.
  • the driver of the emitter (7) is connected to the inductor (2).
  • the latter is performed with the possibility of converting an alternating electromagnetic field into direct current with its transmission to an autonomous power source (26) of a mobile computing and communication system (14) for recharging it.
  • the inductor (2) is performed with a quality factor that is in the range up to 1200 mil / Ohm, as well as with the possibility of generating an electromagnetic field (3) and inducing voltage in the charging module of the power source (24).
  • the latter is positioned predominantly in parallel with or corresponding to the placement of the antenna of the mobile device.
  • a digital signal synthesizer or a direct digital signal synthesis circuit (6) is configured to generate an outgoing digital signal in advance of a given shape and time intervals, and to ensure that there is no distortion of the outgoing digital signal regardless of its frequency, as well as with the ability to switch voltage polarity power applied to the inductor (2), and the transmission of digital data due to the phenomenon of magnetic induction in the receiving device (16) with the magnetic head (1) of the reader at a distance to 30 cm.
  • the device for transmitting digital data by the inductive method (15) is located separately from the housing of a communication or computer system with preinstalled software (14).
  • the recharging module of the power supply of the device (24) is removable and can be moved and subsequently fixed (for example, using Velcro) on the cover (23) of a communication or computer system with preinstalled software (14) depending on the location (i.e. top, bottom, or side) of its antenna (22).
  • the blue-tooth wireless transmission module (25) is also connected to a peripheral interface device (27), intended for communication with a receiving device (16).
  • the charging module for the power supply of the device (24), the wireless transmission module of the blue-tooth type (25), the power supply (26) of the communication or computer system with preinstalled software (14), as well as the peripheral interface device (27) are located on the cover plate a communication or computing system with preinstalled software (14) and mainly from its rear side.
  • non-contact remote charging of the autonomous power source of the mobile device is carried out during the emission of electromagnetic waves during the transmission of digital (voice) data, as well as when making contactless payments using the digital data transmission device by the inductive method (15).
  • a digital output signal from the antenna (22) of a communication or computer system with preinstalled software (14) using the channel contactless payment data transfer (21) enters the blue-tooth type wireless transmission module (26) of the inductive method of transmitting digital data (15).
  • the recharging module of the device (24) performs charging by converting an alternating electromagnetic field from a mobile device at the time of making telephone conversations and / or transmitting digital data to direct current flowing further to an autonomous power source (26), i.e., the desired recharging of the device’s power source (26) occurs.
  • the recharging module of the power source of the digital data transmission device by the inductive method operates in the process of transmitting digital data (payments) by inducing an alternating electromagnetic field from the inductor coil (2) to the charging module of the device (24).
  • the charging recharge rate depends on the frequency (quantity) of payments made by the digital data transmission device.
  • the polarization of the signal of the inductor (2) is used and the normalized radiation power of the signal of the inductor (2) is controlled by using binary pulse-width modulation, as well as by changing the polarity, which consists in quickly switching the polarity of the supply voltage applied to the inductor (2) , with simultaneous amplification of the current in it, as well as by creating a peak change in the magnetic field on a magnetic reader (1).
  • Contactless digital data transmission is controlled using appropriate software installed in a communication or computer system (14), which is located in a mobile device.
  • the inductive method of charging a digital data transmission device with an inductive method operates during telephone calls at the frequency of the output signal transmitted at a frequency of 900 MHz or 1800 MHz, as well as during data transmission with an output power of max 2 W, and at voltage (DC) from module (24) in the range (3.7 - 4.2) V, and with current strength (500 - 2000) tA.
  • the indicator light and / or (or without it) sound signal (or without it). This signals the User about the completion of recharging, and the indicator (or without it) flashes red and yellow during charging, and lights up green when the communication or computer system with installed software (14) is fully charged.
  • the display (screen) (30) of the communication or computing system with preinstalled software (14) displays the icon (31) for the battery charging status (26).
  • digital data is transmitted by a secure channel and stored in a protected area of software (pos. 18) installed in a computer system (smartphone, phone, tablet, etc.) that supports the inductive method of transmitting digital data (15) .
  • the implementation of the claimed technical solution that meets the requirements and requirements of the modern market, provides the ability to service all types of transactions and various types of payment accounts, as well as the transfer of digital information and recharging.

Abstract

The invention relates to electrotechnics. The claimed method is implemented using a device for the inductive transmission of digital data. The remote contactless charging of an independent power supply of a mobile device is carried out during the emission of electromagnetic waves. Remote charging is carried out during telephone conversations, during the transmission of digital or voice data and during contactless payments with the aid of a device for the inductive transmission of digital data. A device for the inductive transmission of digital data comprises a digital signal synthesizer, a module for charging the power supply of a device for inductively receiving radio waves from an emission source of a mobile device, a bluetooth-type wireless transmission module, a peripheral device for interfacing with a read head of a magnetic card reader, and an interface device. The digital signal synthesizer is provided with a real-time microcomputer system and is connected to an emitter driver. The emitter driver is connected to an inductor. The emitter driver is in the form of a high-frequency switch with a consumption midpoint and stabilization of the midpoint voltage relative to a top point and a bottom point of power supply. The emitter driver is configured as an H bridge circuit. The inductor is capable of converting an alternating electromagnetic field into direct current with the transmission thereof to an independent power supply in order to charge same. The module for charging the power supply is disposed preferably parallel to or corresponding with the position of the antenna of a mobile device. The contactless transmission of digital data is controlled by means of software of the mobile device.

Description

СПОСОБ БЕСКОНТАКТНОЙ ДИСТАНЦИОННОЙ ПОДЗАРЯДКИ  CONTACTLESS REMOTE CHARGING METHOD
МОБИЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ  MOBILE DEVICES
Область техники Technical field
Изобретение относится к электротехнике и направлено на обеспечение возможности бесконтактной дистанционной передачи электроэнергии на беспроводные устройства - клавиатуры, компьютерные мыши, мобильные телефоны, смартфоны, планшеты, фото-, видео-, веб-камеры, карманные компьютеры, активные RFID-метки, беспроводные пульты и устройства ввода, в т.ч. для подзарядки источника питания мобильного устройства, а также на любые другие маломощные беспроводные устройства.  The invention relates to electrical engineering and is aimed at providing non-contact remote transmission of electricity to wireless devices - keyboards, computer mice, mobile phones, smartphones, tablets, photo, video, web cameras, handheld computers, active RFID tags, wireless remotes and input devices, including to recharge the power source of the mobile device, as well as any other low-power wireless devices.
Ниже в описании используются следующие обозначения (детерминации).  The following notation (determination) is used in the description below.
MST (англ. - magnetic security transaction) - безопасные магнитные транзакции. КМП - карта с магнитной полосой. Выпускаются в соответствии со стандартом MST (English - magnetic security transaction) - safe magnetic transactions. KMP - magnetic stripe card. Issued in accordance with the standard
КОЛЕС 7810, ISO/EEC 7811, КОЛЕС 7812, КОЛЕС 7813, О 8583 и КОЛЕС 4909. WHEEL 7810, ISO / EEC 7811, WHEEL 7812, WHEEL 7813, O 8583 and WHEEL 4909.
Платежная карта - карта с магнитной полосой, которая предназначена для использования в платежных системах.  Payment card - a card with a magnetic strip, which is intended for use in payment systems.
Эмиссия банковских карт - деятельность по выпуску банковских карт, открытию счетов и расчетно-кассовому обслуживанию клиентов при осуществлении операций с использованием выданных им банковских карт.  Bank card issue - the activity of issuing bank cards, opening accounts, and settlement and cash services for customers in operations using bank cards issued to them.
Эмулирование - процесс эмуляции, заключающийся в наследовании поведения и признаков эмулируемого объекта.  Emulation is the process of emulation, which consists in inheriting the behavior and characteristics of the emulated object.
Головка считывателя или считыватель магнитной полосы (СМП) - магнитная головка.  The head of a reader or a reader of a magnetic strip (SMP) is a magnetic head.
Перенос - математическая/геометрическая операция по перемещению объектов по координатной сетке без изменения их ориентации в пространстве.  Transfer - a mathematical / geometric operation to move objects along a coordinate grid without changing their orientation in space.
Поляризация - критерий, характеризующий зависимость сонаправлености осей намотки индуктивности излучателя и считывателя магнитной полосы (угол между осями при их параллельном переносе) на максимальное расстояние устойчивого считывания сигнала между ними.  Polarization is a criterion characterizing the dependence of the co-directionality of the axes of the inductance of the emitter and the reader of the magnetic strip (the angle between the axes when they are parallel transferred) to the maximum distance of stable reading of the signal between them.
Безопасное хранение данных - хранение данных, которое препятствует несанкционированному доступу к ним.  Safe data storage - data storage that prevents unauthorized access to them.
Секьюрний инструмент (англ. - security - безопасность) - инструмент, разработанный с учетом требований безопасного хранения и передачи данных. Бесконтактная передача данных - передача информации на расстояние между двумя и более устройствами, с помощью которых осуществляется передача данных, и которая не требует наличия контакта непосредственно между этими устройствами (например, между индуктивной катушкой излучателя, которая передает сигнал, и головкой считывателя, которая находится в дисководе считывания магнитных карт). Security tool (English - security - security) - a tool designed to meet the requirements of safe storage and data transfer. Non-contact data transmission is the transmission of information over the distance between two or more devices, through which data is transmitted, and which does not require contact directly between these devices (for example, between the inductive coil of the emitter, which transmits a signal, and the reader head, which is located in magnetic card reader drive).
Драйвер - конструктивный элемент или модуль, предназначенный для согласования управляющего сигнала (от любого источника, способного дать команду драйверу) и полезной нагрузки, в частности, индуктивной катушки излучателя.  Driver - a structural element or module designed to match the control signal (from any source that can give a command to the driver) and the payload, in particular, the inductive coil of the emitter.
Индуктор - индуктивная катушка излучателя, которая передает сигнал.  An inductor is an inductive coil of an emitter that transmits a signal.
Метод f/2f (англ. - double frequency) - метод модуляции цифрового сигнала, описанный в стандарте ISO/IEC 781 1.  The f / 2f method (English - double frequency) is the digital signal modulation method described in ISO / IEC 781-1.
Добротность - параметр колебательной системы, который определяет ширину резонанса и который характеризует, во сколько раз запасы суммы динамической и накопленной энергии в системе больше, чем потери энергии за один период колебаний.  The quality factor is a parameter of the oscillatory system, which determines the width of the resonance and which characterizes how many times the reserves of the sum of the dynamic and accumulated energy in the system are greater than the energy loss for one oscillation period.
Магнитопровод - деталь или комплект деталей, предназначенных для прохождения магнитного потока с определенными его потерями.  Magnetic core - a part or a set of parts intended for the passage of magnetic flux with certain losses.
Средняя точка потребления - общий провод (земля, нулевой). Именуется «средним» при использовании двухполярных систем электропитания.  The middle point of consumption is the common wire (ground, zero). It is called "average" when using bipolar power supply systems.
Реквизиты - набор цифровых данных, необходимый для идентификации пользователя в системе (платежной, дисконтной, безопасности, авторизации и т.д.).  Details - a set of digital data necessary to identify the user in the system (payment, discount, security, authorization, etc.).
Мультивибратор (синтезатор сигнала) - устройство, состоящее из резистора и драйвера верхнего и нижнего порядка (границы, плеча). Мультивибратор является механизмом последовательного переключения положительного и отрицательного (прямого и обратного) протекания тока.  A multivibrator (signal synthesizer) is a device consisting of a resistor and a driver of upper and lower order (boundary, shoulder). A multivibrator is a mechanism for sequentially switching the positive and negative (forward and reverse) current flows.
USB 2.0 (англ. - universal serial bus) - последовательный интерфейс передачи данных для среднескоростньгх и низкоскоростных периферийных устройств в вычислительной технике. Версия 2.0.  USB 2.0 (Eng. - universal serial bus) - a serial data transfer interface for medium and low speed peripherals in computer technology. Version 2.0
USBotg (англ. - universal serial bus on-the go) - дальнейшее расширение спецификации USB 2.0, предназначенное для облегчения соединения периферийных USB-устройств друг с другом без необходимости подключения к персональному компьютеру (ПК).  USBotg (universal serial bus on-the go) is a further extension of the USB 2.0 specification, designed to facilitate the connection of USB peripherals to each other without the need for a personal computer (PC).
POS-терминал (англ. - point of sale - точка продажи) - электронное программно- техническое устройство для приема к оплате по пластиковым картам, которое может принимать карты с чип-модулем, магнитной полосой и бесконтактные карты, а таюке другие устройства, имеющие бесконтактный интерфейс. bpi (англ. - bit per inch) - плотность записи цифровых данных, POS terminal (English - point of sale - point of sale) - an electronic software and hardware device for accepting payments by plastic cards, which can accept cards with a chip module, magnetic stripe and contactless cards, and also other devices with contactless cards interface. bpi (English - bit per inch) - recording density of digital data,
one-time-pin - одноразовый уникальный PIN код.  one-time-pin - a one-time unique PIN code.
LRC (англ. - longitudinal redundancy check) - продольный контроль избыточным кодом.  LRC (eng. - longitudinal redundancy check) - longitudinal redundancy check control.
Терминирование - вспомогательный признак окончания строчных данных.  Termination is an auxiliary sign of the end of string data.
Ν-разрядное кодирование - интерпретация последовательности бит, где N означает количество бит, которое разделяется в потоке для интерпретации элементов потока данных. Как правило, количество бит в последовательности должно быть кратным N, иначе данные (остаток от деления) отбрасываются.  Ν-bit coding - interpretation of a sequence of bits, where N means the number of bits that are shared in the stream to interpret the elements of the data stream. As a rule, the number of bits in a sequence must be a multiple of N, otherwise the data (the remainder of the division) is discarded.
ЭДС - электродвижущая сила.  EMF is an electromotive force.
Расстояние срабатывания - расстояние между излучателем и приемником (детектором), при котором происходит устойчивая передача данных.  Response distance - the distance between the emitter and the receiver (detector) at which stable data transmission occurs.
Н-мост - электронная схема, которая дает возможность приложить напряжение к нагрузке в разных направлениях.  H-bridge is an electronic circuit that makes it possible to apply voltage to a load in different directions.
Программное обеспечение (ПО) - последовательность команд, реализованных в виде команд среды выполнения, в том числе в виде последовательных кодов, предназначенных для функционирования вычислительных систем, и реализующих поставленные задачи, а также разработанные алгоритмы.  Software (software) - a sequence of commands implemented in the form of commands of the runtime environment, including in the form of sequential codes designed for the functioning of computer systems, and implementing the tasks, as well as developed algorithms.
Кадр (англ. frame) - неделимый объем информации, описывающий состояние, в котором должна находиться индуктивная катушка излучателя.  Frame (English frame) - an indivisible amount of information describing the state in which the inductive coil of the emitter should be.
Текущий кадр (англ. - current frame) - кадр, который в данный момент считан драйвером. На основании информации, полученной от кадра, драйвер устанавливает излучатель в соответствующий режим.  Current frame (English - current frame) - the frame that is currently read by the driver. Based on the information received from the frame, the driver sets the emitter to the appropriate mode.
NFC (англ. - near field communication, коммуникация ближнего поля) - технология беспроводной высокочастотной связи малого радиуса действия, которая дает возможность обмена данными между устройствами, находящимися на расстоянии около 10 сантиметров.  NFC (near field communication) is a short-range wireless high-frequency communication technology that enables the exchange of data between devices located at a distance of about 10 centimeters.
Транспондер - приемно-передающее устройство, посылающее сигнал в ответ на принятый сигнал.  A transponder is a transceiver that sends a signal in response to a received signal.
RFID (англ. - radio frequency identification, радиочастотная идентификация) - метод автоматической идентификации объектов, в котором с помощью радиосигналов считываются или записываются данные, хранящиеся в транспондерах, или в RFID- метках.  RFID (English - radio frequency identification, radio frequency identification) - a method of automatic identification of objects in which data stored in transponders or in RFID tags are read or written using radio signals.
Мобильное устройство (вычислительная система) - смартфон, телефон, планшет, персональный компьютер, другие гаджеты и т.д. Предшествующий уровень техники Mobile device (computing system) - smartphone, phone, tablet, personal computer, other gadgets, etc. State of the art
В последнее время на рынке ΙΤ-технологий активно развиваются технологии бесконтактной дистанционной (беспроводной) подзарядки источников питания мобильных устройств индуктивным методом [http.V/www.mobile- networks. m/articles/budushhee_besprovodnyix_zaryadok.html]. Одним из лидеров в этой сфере является американская фирма PowerCast [http://www.powercastco.com/].  Recently, in the market of технологий-technologies, the technologies of contactless remote (wireless) recharging of power supplies of mobile devices by the inductive method [http.V / www.mobile- networks. m / articles / budushhee_besprovodnyix_zaryadok.html]. One of the leaders in this area is the American company PowerCast [http://www.powercastco.com/].
Техника беспроводной передачи методом электромагнитной индукции предполагает использование ближнего электромагнитного поля на расстояниях около одной шестой длины волны. При этом энергия ближнего поля сама по себе не является излучающей, однако некоторые радиационные потери этой энергии все же происходят. Кроме того, как правило, имеют место и резистивные потери энергии.  The wireless transmission technique by electromagnetic induction involves the use of the near electromagnetic field at distances of about one sixth of the wavelength. In this case, the energy of the near field is not radiating in itself, however, some radiation losses of this energy still occur. In addition, resistive energy losses usually occur.
Благодаря электродинамической индукции, переменный электрический ток, протекающий через первичную обмотку, создает переменное магнитное поле, которое, в свою очередь, действует на вторичную обмотку, индуцируя в ней электрический ток. Для достижения высокой эффективности такое взаимодействие должно быть достаточно тесным. По мере удаления вторичной обмотки от первичной обмотки, все большая часть возникающего магнитного поля не достигает вторичной обмотки. Даже на относительно небольших расстояниях индуктивная связь становится крайне неэффективной, тратя большую часть передаваемой энергии впустую [http://venture-biz.rU/tekhnologii-innovatsii/l 52-besprovodnaya-peredacha- energii].  Due to electrodynamic induction, an alternating electric current flowing through the primary winding creates an alternating magnetic field, which, in turn, acts on the secondary winding, inducing an electric current in it. To achieve high efficiency, such an interaction should be close enough. As the secondary winding moves away from the primary winding, an increasing part of the emerging magnetic field does not reach the secondary winding. Even at relatively short distances, inductive coupling becomes extremely inefficient, wasting most of the transmitted energy for nothing [http://venture-biz.rU/tekhnologii-innovatsii/l 52-besprovodnaya-peredacha-energii].
Самым простым устройством для беспроводной передачи энергии является электрический трансформатор. Первичная и вторичная обмотки трансформатора прямо не связаны между собой. Передача энергии при этом осуществляется с помощью процесса, известного как взаимная индукция. Основной функцией трансформатора является увеличение или уменьшение первичного напряжения. Бесконтактные зарядные устройства (аккумуляторы) мобильных телефонов также являются примерами использования принципа электродинамической индукции.  The simplest device for wireless power transmission is an electric transformer. The primary and secondary windings of the transformer are not directly connected. The energy transfer in this case is carried out using a process known as mutual induction. The main function of the transformer is to increase or decrease the primary voltage. Contactless chargers (batteries) of mobile phones are also examples of using the principle of electrodynamic induction.
Что касается средств для осуществления передачи (цифровых) данных индуктивным методом, то на сегодняшний день на рынке технологий существует множество электронных устройств, осуществляющих передачу данных, платежных инструментов, систем контроля доступа, систем идентификации, а также способов расчетно-кассового обслуживания, способов авторизации в учетных системах и др.  As for the means for carrying out the transfer of (digital) data by the inductive method, today in the technology market there are many electronic devices that transfer data, payment instruments, access control systems, identification systems, as well as cash settlement services, authorization methods in accounting systems, etc.
К таким инструментам относятся карты с магнитной полосой (КМП), 2015/000086 These tools include magnetic stripe cards (ILCs), 2015/000086
5  5
содержащие в том числе, данные платежных карт. К платежным КМП относятся, среди прочих, кредитные, дебетовые, подарочные карты и карты скидок. Данные «записаны» на магнитной полосе этих карт с помощью чередования намагниченности частиц, внедренных в магнитную полосу. including including payment card data. Payment ILCs include, but are not limited to, credit, debit, gift, and discount cards. Data is "recorded" on the magnetic strip of these cards by alternating the magnetization of particles embedded in the magnetic strip.
Данные платежных карт считываются с их магнитной полосы в POS-терминале при провождении карты через считыватель магнитных карт (через картоприемную щель). Устройство для считывания магнитных карт состоит из считывающей головки и связанной с ней схемы декодирования. Когда магнитная карта перемещается через считыватель магнитной полосы (через картоприемную щель), ее магнитная полоса проходит перед считывающей головкой. При перемещении относительно считывающей головки магнитная полоса, которая оснащена магнитными доменами переменной полярности, создает пульсирующее магнитное поле в зазоре считывающей головки. Последняя превращает это пульсирующее магнитное поле в эквивалентный электрический сигнал.  Payment card data is read from its magnetic strip in the POS terminal when the card is passed through a magnetic card reader (through the card slot). A magnetic card reader consists of a read head and a decoding circuit associated with it. When a magnetic card moves through a magnetic strip reader (through a card slot), its magnetic strip passes in front of the read head. When moving relative to the read head, a magnetic strip, which is equipped with magnetic domains of variable polarity, creates a pulsating magnetic field in the gap of the read head. The latter turns this pulsating magnetic field into an equivalent electrical signal.
Схема дешифратора усиливает и оцифровывает этот электрический сигнал, воспроизводя тот же поток данных, который записывался (т.е. был вложен в момент записи) на магнитной полосе карты. Кодирование магнитной полосы описывается в международном стандарте ISO 781 1 и ISO 7813.  The decoder circuit amplifies and digitizes this electrical signal, reproducing the same data stream that was recorded (i.e. was inserted at the time of recording) on the magnetic strip of the card. Magnetic strip coding is described in the international standard ISO 781-1 and ISO 7813.
С ростом популярности и возможностей смартфонов растет желание использовать их в качестве мобильных кошельков, а также использовать их для осуществления платежей в точках продаж без использования множества карт. Ключевым препятствием для принятия такого решения стало отсутствие канала передачи данных между мобильными телефонами (смартфонами) и POS-терминалом.  With the popularity and capabilities of smartphones, the desire to use them as mobile wallets, as well as use them to make payments at points of sale without using multiple cards, is growing. The key obstacle to this decision was the lack of a data channel between mobile phones (smartphones) and the POS terminal.
В связи с этим было предложено несколько альтернатив. Они включают в себя ручную настройку данных для передачи в POS-теминале, 2D штрих-кодов, отображаемых на экране телефона и считывающихся с помощью устройства для считывания 2D штрих-кодов, PvFID, прикрепленные к телефонам и встроенные в их аппаратное обеспечение для осуществления ближней бесконтактной связи (ББС), запускаемой с помощью приложения телефона.  In this regard, several alternatives have been proposed. These include manual configuration of data for transmission in the POS terminal, 2D barcodes displayed on the phone screen and read using a 2D barcode reader, PvFIDs attached to phones and built-in to their hardware to make near contactless Communication (BBS), launched using the phone application.
Из этих методов 2D штрих-коды и ББС являются наиболее перспективными. У них широкий диапазон приема, однако отсутствует возможность их широкого практического использования из-за отсутствия соответствующих считывающих устройств в точках продаж. А в случае с ББС следует указать также на отсутствие стандартизированной возможности использования ББС во многих смартфонах. Соответственно, существует потребность в улучшении устройств и способов для передачи данных платежных карт, а также другой цифровой информации со смартфона или другого электронного устройства, дистанционно на POS-терминал или другое устройство считывания магнитных карт. Of these methods, 2D barcodes and BBSs are the most promising. They have a wide range of reception, but there is no possibility of their wide practical use due to the lack of appropriate readers at points of sale. And in the case of BBS, one should also point out the lack of a standardized ability to use BBS in many smartphones. Accordingly, there is a need to improve devices and methods for transmitting payment card data, as well as other digital information from a smartphone or other electronic device, remotely to a POS terminal or other magnetic card reader.
Так, известен патент US 8628012 [1], [System and method for a baseband nearfield magentic stripe data transmitter (Система и способ действия передатчика полосы частот данных ближнего поля магнитной полосы). Патент US 8628012. МП G06K7/08 (2006.01). Дата публикации 14.01.2014. Дата приоритета: 20.01.2013], описывающий систему и способ действия передатчика полосы частот данных ближнего поля магнитной полосы MST, которые передают данные платежных карт со смартфона или другого электронного устройства в POS-терминал для осуществления транзакций.  Thus, patent US 8628012 is known [1], [System and method for a baseband nearfield magentic stripe data transmitter. Patent US 8628012. MP G06K7 / 08 (2006.01). Date of publication 01/14/2014. Priority date: January 20, 2013], which describes the system and method of operation of the near-field magnetic field data band transmitter MST, which transmit payment card data from a smartphone or other electronic device to a POS terminal for transactions.
Устройство, работающее на основе способа MST, включает в себя драйвер и индуктор. Устройство, работающее на основе способа MST, получает данные с магнитной полосы, содержащие данные платежных карт, обрабатывает принятые данные с магнитной полосы и генерирует магнитные импульсы высокой мощности, содержащие обработанные данные магнитной полосы, которые затем можно получить с помощью устройства для считывания магнитных карт в POS-терминале.  A device based on the MST method includes a driver and an inductor. A device operating on the basis of the MST method receives magnetic stripe data containing payment card data, processes the received magnetic stripe data, and generates high power magnetic pulses containing processed magnetic stripe data, which can then be obtained using a magnetic card reader in POS terminal.
Недостатки вышеуказанного технического решения обусловлены конструктивным выполнением и функционированием элементов (устройств) базовой системы [1] и заключаются в следующем.  The disadvantages of the above technical solutions are due to the design and operation of the elements (devices) of the base system [1] and are as follows.
Во-первых, осуществление передачи данных с помощью данной системы возможно дистанционно на ограниченном расстоянии в диапазоне от 1 до 2 дюймов, измеряемом между устройством, передающим сигнал, выполненным в виде индуктора (катушки устройства, которое передает сигнал), и детектором (устройством, которое получает сигнал), выполненным в виде головки считывателя и находящимся в устройстве считывания магнитных карт.  Firstly, data transmission using this system is possible remotely at a limited distance in the range from 1 to 2 inches, measured between the device transmitting the signal, made in the form of an inductor (a coil of a device that transmits a signal), and a detector (a device that receives a signal) made in the form of a reader head and located in a magnetic card reader.
Данное «жесткое» ограничение по расстоянию между устройствами передачи и приема цифрового сигнала является следствием того, что для меньшего расстояния между этими устройствами (то есть менее 1 дюйма) мощность индуктора слишком велика. Это приводит к намагничиванию сердечника головки и/или избыточной амплитуде сигнала, что является причиной деградации входного каскада усилителя/детектора.  This “hard” restriction on the distance between the devices for transmitting and receiving a digital signal is a consequence of the fact that for a smaller distance between these devices (that is, less than 1 inch), the inductor power is too large. This leads to magnetization of the core of the head and / or excessive amplitude of the signal, which causes degradation of the input stage of the amplifier / detector.
Для большего расстояния между этими устройствами (то есть более 2 дюймов) существующая конструкция индуктора не способствует однозначной интерпретации передаваемого индуктором сигнала. Следствием этого является зашумленность. Также при этом не детерминировано распределение магнитного поля в пространстве и в области наилучшей передачи данных. For greater distance between these devices (i.e. more than 2 inches) the current design of the inductor does not contribute to an unambiguous interpretation of the signal transmitted by the inductor. The consequence of this is noise. Also, the distribution of the magnetic field in space and in the region of the best data transmission is not determined.
Во-вторых, реализацией технологии (метода) и устройства, работающего на основе способа MST, предусмотрена возможность сохранения памяти после отключения питания для хранения данных платежных карт и другой личной информации. Данная характеристика изобретения несекьюрна, так как сохранение информации может привести к ее несанкционированному использованию третьими лицами.  Secondly, the implementation of the technology (method) and the device operating on the basis of the MST method provides for the possibility of storing memory after turning off the power to store payment card data and other personal information. This characteristic of the invention is unsecured, since the storage of information may lead to its unauthorized use by third parties.
В-третьих, при реализации технологии MST используется катушка индуктора с добротностью в диапазоне от 10 мкмН/Ом до 80 мкмН/Ом. Следствием вышеуказанного высокого значения добротности катушки индуктора является ее высокая реактивность из-за генерируемых посторонних электромагнитных колебаний. Это приводит к зашумленности сигнала и осложняет интерпретацию данных, произведенных декодером, который находится в считывателе карт. Компенсация посторонних колебаний приводит к большему (как минимум, на 15%) потреблению эл ектроэн ергии .  Thirdly, when implementing MST technology, an inductor coil with a quality factor in the range from 10 μmN / Ohm to 80 μmN / Ohm is used. The consequence of the above high values of the quality factor of the inductor coil is its high reactivity due to the generated extraneous electromagnetic waves. This leads to a noisy signal and complicates the interpretation of the data produced by the decoder, which is located in the card reader. Compensation of extraneous vibrations leads to a greater (at least 15%) energy consumption.
Также в результате высокой добротности катушки индуктора для поддержания необходимого соотношения между полезным сигналом и шумовым сигналом необходимо обеспечивать увеличенную мощность излучения. Это, в свою очередь, приводит к перемагничиванию сердечника головки считывателя, вследствие чего происходит интенсивный магнитный износ головки.  Also, as a result of the high quality factor of the inductor coil, in order to maintain the necessary ratio between the useful signal and the noise signal, it is necessary to provide increased radiation power. This, in turn, leads to a magnetization reversal of the core of the reader head, as a result of which intense magnetic wear of the head occurs.
В-четвертых, устройство, работающее на базе технологии MST, дополнительно оснащено головкой считывателя магнитной полосы (СМП) для возможности получения данных магнитной полосы карты и для их дальнейшего использования. Наличие головки СМП может способствовать несанкционированному копированию (использованию) и/или несанкционированной передаче охраняемых данных, находящихся на магнитной полосе.  Fourth, a device based on MST technology is additionally equipped with a magnetic stripe reader head (SMP) for the possibility of obtaining magnetic stripe data from the card and for their further use. The presence of the head of the NSR can contribute to unauthorized copying (use) and / or unauthorized transfer of protected data located on the magnetic strip.
В-пятых, сигнал устройства, работающего согласно способу MST, из-за высокой мощности передачи сигнала может быть зарегистрирован устройствами, в том числе не предназначенными для регистрации магнитных сигналов (пример, электретным микрофоном). Негативными последствиями этого является возможность постороннего считывания данных и несанкционированное получение информации. В-шестых, в устройстве [1] аппаратно программно не реализована функция one- time-pin. Негативным последствием этого может быть отсутствие дополнительной защиты (вследствие использования одного и того же пин-кода) при каждом использовании. Fifthly, due to the high transmission power of the signal, the signal of a device operating according to the MST method can be detected by devices, including those not intended for recording magnetic signals (for example, an electret microphone). The negative consequences of this is the possibility of extraneous data reading and unauthorized receipt of information. Sixth, in the device [1] the one-time-pin function is not implemented in hardware and software. A negative consequence of this may be the lack of additional protection (due to the use of the same pin code) with each use.
Известен также ряд беспроводных систем передачи электроэнергии, основанных на приеме электромагнитных колебаний из эфира [WO 2005069503, 28.07.2005, H02J17/00, JP 2005537773Т, 08.12.2005, H02J17/00, US 2005077872, 14.04.2005, H02J17/00, WO 200438890, 02.02.2006, H02J17/00] и др.  A number of wireless electric power transmission systems based on the reception of electromagnetic waves from the ether are also known [WO 2005069503, 07.28.2005, H02J17 / 00, JP 2005537773T, 08.12.2005, H02J17 / 00, US 2005077872, 04.14.2005, H02J17 / 00, WO 200438890, 02.02.2006, H02J17 / 00] and others.
В качестве аналога для реализации разработанного способа выбран способ обеспечения аварийного питания сотовых радиотелефонов [RU 2180465, 10.03.2002, H02J17/00], который реализуется на базе устройства, содержащего широкополосную антенну, повышающий трансформатор, выпрямитель, блок сравнения напряжений, блок переключения режимов, накопитель, аккумулятор, блок индикации и управления, клеммы питания радиотелефона. Широкополосной антенной осуществляется прием электромагнитных волн в широком диапазоне, что позволяет обеспечить накопление электроэнергии практически в любом месте. В низкочастотном диапазоне накопление электроэнергии происходит лучше в районе ЛЭП, а в высокочастотном - лучше всего при грозе и рядом с передающей станцией. Повышающий трансформатор необходим для обеспечения работы диодов выпрямителя и для обеспечения напряжением заряда накопителя, так как величина электрического сигнала в широкополосной антенне составляет десятые доли вольта. Выпрямленное напряжение используется для заряда накопителя, в качестве которого может быть использован конденсатор с малым током утечки или, что более приемлемо для рассматриваемого случая, аккумулятор.  As an analogue for the implementation of the developed method, a method for providing emergency power to cellular radiotelephones [RU 2180465, 03/10/2002, H02J17 / 00], which is implemented on the basis of a device containing a broadband antenna, step-up transformer, rectifier, voltage comparison unit, mode switching unit, drive, battery, display and control unit, power terminals of the radiotelephone. A broadband antenna receives electromagnetic waves in a wide range, which allows for the accumulation of electricity almost anywhere. In the low-frequency range, the accumulation of electricity occurs better in the area of power lines, and in the high-frequency range it is best in case of a thunderstorm and near the transmitting station. A step-up transformer is necessary to ensure the operation of the rectifier diodes and to provide the charge voltage of the drive, since the magnitude of the electrical signal in the broadband antenna is tenths of a volt. The rectified voltage is used to charge the drive, which can be used as a capacitor with a small leakage current or, more acceptable for the case under consideration, the battery.
Недостатком этого способа аналога является то, что при его реализации возможны случаи, при которых напряженность электромагнитного поля мала, поскольку источников электромагнитного излучения поблизости нет, и напряженность поля недостаточна для обеспечения подзарядки источников питания на стороне зарядного блока. При этом сама схема преобразователя напряжения (повышающий трансформатор и выпрямитель) не позволяет обеспечить гарантированное питание (подзарядку), несмотря на значительные потери на них.  The disadvantage of this analogue method is that when it is implemented, there may be cases in which the electromagnetic field strength is small, since there are no electromagnetic radiation sources nearby, and the field strength is insufficient to ensure recharging of the power sources on the side of the charging unit. Moreover, the voltage converter circuit itself (step-up transformer and rectifier) does not allow for guaranteed power supply (recharging), despite significant losses on them.
Как наиболее близкий аналог (прототип) выбрано способ, который является частью функционирования беспроводной зарядной системы [2], [RU 2306654, H02J17/00, Н04В 1/38, опубл. 20.09.2006, Бюл. jN°26]. Вышеуказанная беспроводная зарядная система содержит на питательной стороне узкополосный высокочастотный генератор с излучающей антенной, а на стороне зарядного блока - приемную антенну, соединенную с инвертором напряжения, выход которого соединен с входом контроллера заряда-разряда, который соединен с блоком аккумуляторов и/или с блоком ионисторов. При этом инвертор содержит на входе выпрямитель и импульсный умножитель напряжения, содержащий п каскадов (где п > 2), каждый из которых содержит последовательно соединенные первый диод, накопительный конденсатор и второй диод, включенный согласно первому, а также МОП- транзистор (то есть транзистор структуры «Металл-Оксид-Полупроводник») с индуцированным каналом, сток которого соединен с затвором и с точкой соединения первого диода и накопительного конденсатора, точка соединения которого со вторым диодом соединена с истоком МОП транзистора с индуцированным каналом предыдущего каскада. При этом соединены между собой свободные выводы первых диодов и соответственно соединенные между собой свободные выводы вторых диодов являются входом импульсного умножителя напряжения, выходом которого является исток МОП-транзистора с индуцированным каналом последнего каскада и точка соединения накопительного конденсатора и второго диода первого каскада. As the closest analogue (prototype), a method is selected that is part of the functioning of a wireless charging system [2], [RU 2306654, H02J17 / 00, Н04В 1/38, publ. 09/20/2006, Bull. jN ° 26]. Above wireless the charging system contains a narrow-band high-frequency generator with a radiating antenna on the feeding side, and a receiving antenna connected to a voltage inverter, the output of which is connected to the input of the charge-discharge controller, which is connected to the battery block and / or to the block of ionistors, on the side of the charging unit. In this case, the inverter contains a rectifier and a pulse voltage multiplier at the input, containing n stages (where n> 2), each of which contains a first diode, a storage capacitor and a second diode connected in accordance with the first, as well as a MOS transistor (i.e., a transistor) Metal-Oxide-Semiconductor structures) with an induced channel, the drain of which is connected to the gate and to the connection point of the first diode and the storage capacitor, the connection point of which with the second diode is connected to the source of the MOS transistor ora with the induced channel of the previous cascade. In this case, the free terminals of the first diodes are connected to each other and, respectively, the free terminals of the second diodes are connected to each other and are the input of a pulse voltage multiplier, the output of which is the source of the MOS transistor with the induced channel of the last stage and the connection point of the storage capacitor and the second diode of the first stage.
Особенностью реализации способа [2] на базе соответствующего устройства является то, что на питательной стороне узкополосный высокочастотный генератор с помощью излучающей антенны излучает электромагнитные волны определенной частоты со. Эти волны производят в приемной антенне зарядного блока переменную ЭДС той же частоты ω и амплитуды, которые зависят от расстояния до излучателя. Инвертор, содержащий выпрямитель и импульсный умножитель напряжения, должен обеспечивать преобразование переменного напряжения в постоянное (то есть такое, которое медленно меняется) или в импульсное напряжение, которое должно быть не ниже порогового уровня, обусловленного конкретной конструкцией контроллера заряда-разряда и используемых блока аккумуляторов и блока ионисторов.  A feature of the implementation of the method [2] on the basis of the corresponding device is that on the feeding side a narrow-band high-frequency generator emits electromagnetic waves of a certain frequency ω using a radiating antenna. These waves produce in the receiving antenna of the charging unit a variable EMF of the same frequency ω and amplitude, which depend on the distance to the emitter. An inverter containing a rectifier and a pulse voltage multiplier must convert the alternating voltage to direct (that is, one that changes slowly) or to a pulse voltage that must not be lower than the threshold level due to the particular design of the charge-discharge controller and the used battery pack and block of ionistors.
Контроллер заряда-разряда является стандартным элементом, применяемым в современных мобильных устройствах. Он служит для оптимизации режима заряда- разряда аккумуляторов и ионисторов (поддержание необходимых напряжений и токов, предотвращение полного разряда), переключение нагрузки на заряженные аккумуляторы и ионистора для поддержания необходимого напряжения питания (например, в режиме пуска), отключение от нагрузки элементов, которые находятся в режиме зарядки и т.п. Недостатки вышеуказанного технического решения обусловлены сложным конструктивным выполнением и неэффективным функционированием элементов (устройств) базовой беспроводной зарядной системы [2], что приводит к невозможности его эффективного использования для бесконтактной дистанционной передачи электроэнергии на существующие беспроводные устройства - клавиатуры, компьютерные мыши, мобильные телефоны, фото-, видео-, веб-камеры, карманные компьютеры, активные RFID-метки, беспроводные пульты и устройства ввода, в т.ч. для подзарядки источника питания мобильного устройства, а также на любые другие маломощные беспроводные устройства. The charge-discharge controller is a standard element used in modern mobile devices. It serves to optimize the charge-discharge mode of batteries and ionistors (maintaining the necessary voltages and currents, preventing a full discharge), switching the load on charged batteries and an ionistor to maintain the necessary supply voltage (for example, in start-up mode), disconnecting elements that are located from the load in charging mode, etc. The disadvantages of the above technical solution are due to the complex design and inefficient functioning of the elements (devices) of the basic wireless charging system [2], which makes it impossible to use it effectively for non-contact remote transmission of electricity to existing wireless devices - keyboards, computer mice, mobile phones, photo- , video, webcams, handheld computers, active RFID tags, wireless remotes and input devices, including to recharge the power source of the mobile device, as well as any other low-power wireless devices.
В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа бесконтактной дистанционной подзарядки источника питания мобильного устройства индуктивным методом путем осуществления преобразования излучающей энергии мобильного устройства (источника) в зарядный ток для потребителя (приемника, аккумулятора, автономного источника питания), а также за счет эффективной реализации процедур способа и оптимального выполнения элементов базовой конструкции устройства, с помощью которого реализуется способ, что будет способствовать улучшенным энерго-экономическими показателями при выполнении такой процедуры самозарядки источника питания (аккумулятора) мобильного устройства. Кроме того, заявляемый способ обеспечивает более эффективный синтез энергии в режиме передачи электромагнитных волн в виде цифровых, в т.ч. платежных и/или голосовых данных с мобильного устройства, а также обеспечивает универсальность самозарядки источника питания (аккумулятора) мобильного устройства (по аналогии «прямой» подзарядки в процессе передачи данных и «дополнительной» подзарядки при нахождении в радиусе действия ближайшей базовой приемно-передающей мобильной станции связи или аналогичного устройства, содержащего GSM-модуль высокочастотного излучения).  The basis of the invention is the task of improving the method of contactless remote charging of the power source of the mobile device by the inductive method by converting the radiating energy of the mobile device (source) into the charging current for the consumer (receiver, battery, autonomous power source), as well as by effectively implementing the procedures of the method the optimal implementation of the elements of the basic structure of the device with which the method is implemented, which will contribute to the improvement improved energy and economic indicators when performing such a procedure for self-charging the power source (battery) of the mobile device. In addition, the inventive method provides a more efficient synthesis of energy in the mode of transmission of electromagnetic waves in the form of digital, including payment and / or voice data from a mobile device, and also provides the universality of self-charging the power source (battery) of the mobile device (by analogy with “direct” recharging in the process of data transfer and “extra” recharging when the nearest base receiving and transmitting mobile station is within range communication or similar device containing a GSM module of high-frequency radiation).
Раскрытие изобретения.  Disclosure of the invention.
Указанная техническая задача решается тем, что в способе бесконтактной дистанционной подзарядки автономного источника питания для мобильных устройств индуктивным методом, выполненных, например, в виде компьютера, мобильного телефона, смартфона, планшета или другого электронного устройства, и коммуникационной системы, с автономным источником питания, заключающийся в излучении с помощью излучающей антенны в виде узкополосного высокочастотного генератора электромагнитных волн определенной частоты, который находится в мобильном устройстве, и в наведении в приемной антенне сигнала переменной ЭДС зарядного тока с амплитудой, зависящей от расстояния до излучателя электромагнитных волн, и в последующем обеспечении преобразования переменного напряжения в постоянное напряжение, которое медленно изменяется со временем, или в импульсное напряжение, которое должно быть не ниже заранее заданного порогового уровня для заряжаемого автономного источника питания в виде аккумулятора, новым является то, что бесконтактную дистанционную подзарядку автономного источника питания мобильного устройства производят в процессе излучения электромагнитных волн при осуществлении телефонных разговоров, передаче цифровых или голосовых данных, осуществлении бесконтактных платежей с помощью устройства передачи цифровых данных индуктивным методом (15) путем излучения сигнала индуктора (2) устройства передачи цифровых данных индуктивным методом (15) на модуль подзарядки (24) устройства приема волн электромагнитной индукции в виде низкочастотных импульсов, и при передаче электромагнитных волн на GSM-частоте от источника высокочастотного излучения мобильного устройства, которое содержит GSM-модуль высокочастотного излучения, а также при отсутствии вышеуказанных действий при приёме устройством передачи цифровых данных индуктивным методом (15) электромагнитных волн при расположении устройства передачи цифровых данных индуктивным методом (15) в радиусе действия ближайшей базовой приемно- передающей мобильной станции связи или аналогичного устройства, содержащего GSM-модуль высокочастотного излучения, например, POS-терминал с GSM- модемом, мобильный телефон, планшет с GSM-модулем, при этом устройство передачи цифровых данных индуктивным методом (15) выполняют в составе цифрового синтезатора сигнала или схемы прямого цифрового синтеза сигнала (6), которые снабжают вычислительной микросистемой реального времени, и соединяют с драйвером (7) излучателя, который соединяют с индуктором (2), модуля подзарядки (24) источника питания (26) устройства приема радиоволн индуктивным методом от источника излучения мобильного устройства, который располагают в мобильной вычислительной и коммуникационной системе (14), модуля беспроводной передачи типа blue-tooth, периферийного устройства сопряжения (27) со считывающей головкой устройства для считывания магнитных карт (9), а также устройства сопряжения (4), причем цифровой синтезатор сигнала или схему прямого цифрового синтеза сигнала (6) выполняют с возможностью генерирования исходящего цифрового сигнала наперед заданной формы и временных интервалов, и с обеспечением отсутствия искажений исходящего цифрового сигнала вне зависимости от его частоты, а также с возможностью переключения полярности напряжения питания, приложенного к индуктору (2), и передачи цифровых данных за счет явления магнитной индукции в приемное устройство (16) с магнитной головкой (1) считывателя на расстояние до 30 см, как драйвер излучателя (7) используют высокочастотный переключатель со средней точкой потребления и стабилизацией напряжения средней точки относительно верхней и нижней точки питания, и выполняют драйвер излучателя (7) по схеме Н-моста, в котором предусматривают защиту от одновременного включения верхнего и нижнего ключей, индуктор (2) выполняют с возможностью преобразования переменного электромагнитного поля в постоянный ток с его передачей к автономному источнику питания (26) мобильной вычислительной и коммуникационной системы (14) для его подзарядки, и выполняют с добротностью, которая находится в пределах до 1200 mH/Ohm, а также с возможностью генерирования электромагнитного поля (3) и индуцирования напряжения в модуле подзарядки источника питания (24), который располагают преимущественно параллельно или соответственно размещению антенны мобильного устройства, в процессе работы мобильного устройства используют поляризацию сигнала индуктора (2) и регулируют нормированную мощность излучения сигнала индуктора (2) путем использования двоичной широтно- импульсной модуляции, а также изменением полярности, которая заключается в быстром переключении полярности напряжения питания, приложенной к индуктору (2), с одновременным усилением тока в нем, а также путем создания пикового изменения магнитного поля на магнитном считывателе (1), а бесконтактной передачей цифровых данных управляют с помощью соответствующего программного обеспечения, установленного в коммуникационной или вычислительной системе (14), которая находится в мобильном устройстве. The specified technical problem is solved by the fact that in the contactless remote charging of an autonomous power source for mobile devices by the inductive method, made, for example, in the form of a computer, mobile phone, smartphone, tablet or other electronic device, and a communication system, with an autonomous power source, which consists in in radiation using a radiating antenna in the form of a narrow-band high-frequency generator of electromagnetic waves of a certain frequency, which is located in a mobile device, and in inducing in the receiving antenna a variable EMF signal of a charging current with an amplitude depending on the distance to the electromagnetic wave emitter, and subsequently ensuring the conversion of the alternating voltage into a constant voltage, which slowly changes over time , or in a pulse voltage, which should not be lower than a predetermined threshold level for a rechargeable autonomous power source in the form of a battery, but It is obvious that non-contact remote charging of an autonomous power source of a mobile device is carried out in the process of emitting electromagnetic waves during telephone conversations, transmitting digital or voice data, making contactless payments using an inductive method for transmitting digital data (15) by emitting an inductor signal (2 ) devices for transmitting digital data by the inductive method (15) to the charging module (24) of the device for receiving electromagnetic induction waves in the form of low frequency pulses, and when transmitting electromagnetic waves at a GSM frequency from a high-frequency radiation source of a mobile device that contains a GSM-module of high-frequency radiation, as well as in the absence of the above actions when digital transmission device receives inductive method (15) electromagnetic waves when the transmission device is located inductance method of digital data (15) within the range of the nearest base transceiver mobile communication station or similar device containing a GSM mode l high-frequency radiation, for example, a POS terminal with a GSM modem, a mobile phone, a tablet with a GSM module, while the inductive method of transmitting digital data (15) is performed as part of a digital signal synthesizer or direct digital signal synthesis circuit (6), which are equipped with a real-time computing microsystem and connected to a driver (7) of the emitter, which is connected to the inductor (2), of the charging module (24) of the power source (26) of the radio wave receiving device by the inductive method from the radiation source of the mobile device properties that are located in a mobile computing and communication system (14), a blue-tooth wireless transmission module, a peripheral interface device (27) with a reading head of a magnetic card reader (9), and also an interface device (4), and digital signal synthesizer or direct circuit digital signal synthesis (6) is configured to generate an outgoing digital signal in advance of a given shape and time intervals, and to ensure that there is no distortion of the outgoing digital signal regardless of its frequency, as well as with the ability to switch the polarity of the supply voltage applied to the inductor (2), and transmission of digital data due to the phenomenon of magnetic induction in the receiving device (16) with the magnetic head (1) of the reader to a distance of 30 cm, as the driver of the emitter (7) use high-frequency a switch with an average consumption point and stabilization of the voltage of the midpoint relative to the upper and lower power points, and perform the driver emitter (7) according to the H-bridge scheme, which provide protection against simultaneous switching on of the upper and lower keys, the inductor (2) is configured to convert alternating electromagnetic field into direct current with its transfer to an autonomous power source (26) of a mobile computing and communication system (14) for recharging it, and is performed with a quality factor that is within the range of up to 1200 mH / Ohm, as well as with the possibility of generating an electromagnetic field (3) and inducing voltage in the charging module of the power source (24), which are located mainly parallel to or corresponding to the placement of the antenna of the mobile device, signal polarization is used in the process of the mobile device inductor (2) and regulate the normalized radiation power of the signal of the inductor (2) by using binary pulse-width modulation, as well as by changing the polarity, which consists in quickly By switching the polarity of the supply voltage applied to the inductor (2), with simultaneous amplification of the current in it, and also by creating a peak change in the magnetic field on the magnetic reader (1), the contactless transmission of digital data is controlled using the appropriate software installed in the communication or a computing system (14) that resides in a mobile device.
Устройство передачи цифровых данных индуктивным методом (15) располагают вне корпуса мобильного устройства.  An inductive method for transmitting digital data (15) is located outside the housing of the mobile device.
Модуль подзарядки источника питания выполняют съемным, а также с возможностью перемещения и последующей фиксации на накладке мобильного устройства в зависимости от места расположения его излучающей антенны. 6 The recharge module of the power source is removable, as well as with the possibility of movement and subsequent fixation on the pad of the mobile device, depending on the location of its radiating antenna. 6
13  13
Модуль подзарядки источника питания, модуль беспроводной передачи типа blue-tooth, источник питания мобильного устройства, а также периферийное устройство сопряжения (27) располагают на накладке мобильного устройства с его тыльной стороны.  The power supply charging module, the blue-tooth wireless transmission module, the mobile device power supply, as well as the peripheral interface device (27) are located on the back of the mobile device on its back side.
Устройство сопряжения (4) при подключении к коммуникационной или вычислительной системе с установленным программным обеспечением (ПО) (14) идентифицируют как последовательный порт стандарта RS232, UART, с помощью которого производят передачу команд и данных в устройство передачи цифровых данных индуктивным методом (15).  When connected to a communication or computer system with installed software (software) (14), the interface device (4) is identified as a serial port of the RS232 standard, UART, by which the commands and data are transferred to the digital data transmission device by the inductive method (15).
Устройство передачи цифровых данных индуктивным методом (15) снабжают вычислительной микросистемой реального времени, которую выполняют с возможностью синтеза передаваемого сигнала.  An inductive method for transmitting digital data (15) is equipped with a real-time computing microsystem that is capable of synthesizing a transmitted signal.
Синтезатор сигнала (6) снабжают микросистемой с отложенной обработкой команд или вычислительной микросистемой реального времени, которую выполняют с возможностью последовательной установки значения текущего кадра сигнала на выводах двухразрядной цифровой шины с частотой воспроизведения цифрового сигнала в пределах от 0 Hz до 4 KHz.  The signal synthesizer (6) is equipped with a delayed command processing microsystem or a real-time computing microsystem, which is configured to sequentially set the value of the current signal frame at the terminals of a two-bit digital bus with a digital signal reproduction frequency ranging from 0 Hz to 4 KHz.
Как драйвер излучателя (7) используют операционный усилитель.  As an emitter driver (7), an operational amplifier is used.
В устройстве передачи цифровых данных индуктивным методом (15) применяют устройство сопряжения (4) с коммуникационной или вычислительной системы с установленным программным обеспечением (ПО) (14), которое выполняют с возможностью передачи цифровых, в т.ч. платежных, данных и команд устройства передачи цифровых данных индуктивным методом (15) и с возможностью проверки состояния этого устройства (15).  In the device for transmitting digital data by the inductive method (15), an interface device (4) is used from a communication or computer system with installed software (14), which is capable of transmitting digital, including payment, data and commands of the digital data transmission device by the inductive method (15) and with the ability to check the status of this device (15).
Устройство сопряжения (4) с коммуникационной или вычислительной системой с установленным программным обеспечением (ПО) (14) выполняют с возможностью поддержания стандартных методов передачи данных, таких, как, например, blue-tooth, UART, RS232, NFC, USB, wi-fi и других.  A device for interfacing (4) with a communication or computer system with installed software (software) (14) is capable of supporting standard data transmission methods, such as, for example, blue-tooth, UART, RS232, NFC, USB, wi-fi and others.
Устройство сопряжения (4) выполняют в виде кнопок или переключателей режимов, а нормированную мощность излучения регулируют путем быстрого переключения полярности напряжения питания, приложенной к индуктору (2), которая составляет от 10"6 с до 10 с на каждое переключение. The interface device (4) is in the form of buttons or mode switches, and the normalized radiation power is controlled by quickly switching the polarity of the supply voltage applied to the inductor (2), which is from 10 "6 s to 10 s for each switching.
Плоский сердечник (19) индуктора (2) выполняют из магнитно-нейтрального или магнитно-проводящего материала. 6 The flat core (19) of the inductor (2) is made of magnetically neutral or magnetically conductive material. 6
14  fourteen
Плоский сердечник (19) индуктивной катушки излучателя (2) выполняют продолговатым и прямоугольной формы с поперечным сечением в виде ломаных граней.  The flat core (19) of the inductive coil of the emitter (2) is oblong and rectangular in shape with a cross section in the form of broken faces.
Обмотку индуктора (2) выполняют из токопроводящих материалов с изоляцией каждого витка от соседних витков, или с упорядоченной или с неупорядоченной укладкой витков.  The inductor winding (2) is made of conductive materials with isolation of each coil from neighboring turns, or with ordered or disordered stacking of turns.
Устройство передачи цифровых данных индуктивным методом (15) выполняют в виде или защитного чехла на коммуникационную или вычислительную систему с установленным программным обеспечением (ПО) (14), или в виде брелка, или в виде браслета (14).  The inductive method of transmitting digital data (15) is either in the form of a protective cover on a communication or computer system with installed software (14), or in the form of a keychain, or in the form of a bracelet (14).
Устройство передачи цифровых данных индуктивным методом (15) выполняют в виде внешнего модуля, встроенного в коммуникационную или вычислительную систему с установленным программным обеспечением (ПО) (14).  An inductive method for transmitting digital data (15) is performed as an external module built into a communication or computing system with installed software (14).
Устройство передачи платежных данных индуктивным методом (15) выполняют с возможностью использования эффекта поляризации.  An inductive method for transmitting payment data (15) is configured to use the polarization effect.
Увеличивают расстояние передачи выходного сигнала, используя поляризацию излучения магнитного поля.  Increase the transmission distance of the output signal using the polarization of the radiation of the magnetic field.
Генерируют выходной сигнал с устройства передачи платежных данных индуктивным методом (15) путем переключения полярности питания индуктора (2).  An output signal is generated from the payment data transmission device by the inductive method (15) by switching the polarity of the power of the inductor (2).
Модуль подзарядки источника питания устройства передачи цифровых данных индуктивным методом (15) выполняют с возможностью функционирования в процессе проведения телефонных переговоров при частоте выходного передаваемых сигнала 900 МГц или 1800 МГц, а также при передаче данных выходной мощностью max 2 W, и при напряжении (DC) от модуля (25) в диапазоне (3,7 - 4,2) В, и с силой тока (500 - 2000) тА.  The recharging module of the power source of the digital data transmission device by the inductive method (15) is capable of functioning during telephone conversations at a frequency of the transmitted output signal of 900 MHz or 1800 MHz, as well as when transmitting data with an output power of max 2 W, and at voltage (DC) from module (25) in the range (3.7 - 4.2) V, and with a current strength (500 - 2000) tA.
Способ соответствует стандарту беспроводной зарядки Qi vers.1.2 или предыдущих версий.  The method complies with Qi vers.1.2 or earlier wireless charging standard.
Для диагностики полной зарядки аккумулятора мобильного устройства используют световой индикатор, сигнализирующий Пользователю об окончании подзарядки, причем индикатор мигает красным и желтым цветами во время зарядки, и горит зеленым цветом, когда аккумулятор мобильного устройства полностью заряжен.  To diagnose a full charge of the mobile device’s battery, a light indicator is used to signal the user that charging is complete, and the indicator blinks in red and yellow during charging, and lights up in green when the battery of the mobile device is fully charged.
Для диагностики полной зарядки аккумулятора мобильного устройства используют звуковой сигнал, сигнализирующий Пользователю об окончании подзарядки. Для диагностики полной зарядки аккумулятора мобильного устройства используют одновременно звуковой сигнал и световой индикатор, сигнализирующий Пользователю об окончании подзарядки, причем индикатор мигает красным и желтым цветами во время зарядки и горит зеленым цветом по ее окончании. To diagnose a full charge of the mobile device’s battery, an audio signal is used to signal the user that charging is complete. To diagnose a full charge of the battery of a mobile device, an audio signal and a light indicator are used at the same time, signaling the user that charging is complete, and the indicator blinks in red and yellow during charging and lights up green when it is finished.
Устройство передачи цифровых данных индуктивным методом (15) выполняют с обеспечением функции автоматической остановки подзарядки при полной зарядке аккумулятора мобильного устройства.  An inductive method for transmitting digital data (15) is performed with the function of automatically stopping recharging when the mobile device’s battery is fully charged.
На экран мобильного устройства выводят иконку состояния зарядки аккумулятора. The battery charging status icon is displayed on the screen of the mobile device.
Модуль подзарядки источника питания располагают вблизи излучающей антенны мобильного устройства. The charging module of the power source is located near the radiating antenna of the mobile device.
Полную подзарядку мобильного устройства обеспечивают при осуществлении телефонных разговоров и/или передачи цифровых, в т.ч. платежных и/или голосовых данных с помощью устройства передачи цифровых данных индуктивным методом в течение не менее 168 ч.  Full recharging of a mobile device is provided when making telephone conversations and / or transferring digital ones, including billing and / or voice data using an inductive method for transmitting digital data for at least 168 hours
Варьируют скорость подзарядки в зависимости от частоты или количества совершения платежей устройства передачи цифровых данных (15).  The charging speed varies depending on the frequency or amount of payments made by the digital data transmission device (15).
Перечисленные признаки способа составляют сущность изобретения.  These features of the method constitute the essence of the invention.
Наличие причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков изобретения и достигаемым техническим результатом заключается в следующем.  The presence of a causal relationship between the set of essential features of the invention and the achieved technical result is as follows.
Как известно, основным недостатком метода беспроводной передачи является крайне небольшое расстояние его действия, так как приемник должен находиться в непосредственной близости к передатчику для того, чтобы эффективно с ним взаимодействовать.  As you know, the main disadvantage of the wireless transmission method is the extremely short distance of its operation, since the receiver must be in close proximity to the transmitter in order to effectively interact with it.
Следует отметить, что использование резонанса несколько увеличивает дальность передачи, так как при резонансной индукции передатчик и приемник настроены на одну частоту. Производительность может быть увеличена путем изменения формы волны управляющего тока от синусоидальных до несинусоидальных переходных форм волны.  It should be noted that the use of resonance slightly increases the transmission range, since with resonant induction the transmitter and receiver are tuned to the same frequency. Productivity can be increased by changing the waveform of the control current from sinusoidal to non-sinusoidal transient waveforms.
В свою очередь, импульсная передача энергии происходит в течение нескольких циклов. Таким образом, значительная мощность может быть передана между двумя взаимно настроенными LC-цепями с относительно невысоким коэффициентом связи. Стандартные передающая и приемная индуктивные катушки, как правило, представляют собой однослойные соленоиды или плоскую спираль с набором конденсаторов, которые позволяют настроить принимающий элемент на частоту передатчика. In turn, pulsed energy transfer occurs over several cycles. Thus, significant power can be transmitted between two mutually tuned LC circuits with a relatively low coupling coefficient. The standard transmitting and receiving inductive coils, as a rule, are single-layer solenoids or a flat spiral with a set of capacitors that allow you to tune the receiving element to the transmitter frequency.
Таким образом, эффективное применение резонансной электродинамической индукции является оптимальным для зарядки аккумуляторных батарей портативных устройств, таких, как портативные компьютеры и сотовые телефоны, смартфоны, планшеты, медицинские имплантаты и электромобили. Резонанс используется в модуле приемника (встроенного в нагрузку) для обеспечения максимальной эффективности передачи энергии. Такая техника передачи подходит для универсальных беспроводных зарядных устройств для подзарядки портативной электроники, указанной выше.  Thus, the effective use of resonant electrodynamic induction is optimal for charging the batteries of portable devices such as laptop computers and cell phones, smartphones, tablets, medical implants and electric vehicles. Resonance is used in the receiver module (built into the load) to ensure maximum energy transfer efficiency. This transfer technique is suitable for universal wireless chargers for recharging the portable electronics mentioned above.
Кроме того, резонансная электродинамическая индукция также используется для питания устройств, не имеющих аккумуляторных батарей, таких, как RFID- метки и бесконтактные смарт-карты, а также для передачи электрической энергии от первичного индуктора к винтовому резонатору трансформатора Теслы, который также является беспроводным передатчиком электрической энергии.  In addition, resonant electrodynamic induction is also used to power devices that do not have batteries, such as RFID tags and contactless smart cards, as well as to transfer electrical energy from the primary inductor to the Tesla transformer screw resonator, which is also a wireless electric transmitter energy.
Следует отметить, что техника резонансной электродинамической индукции принята в качестве части стандарта беспроводной зарядки Qi, который разработал мировой гигант Wireless Power Consortium. Этот мировой стандарт принят и одобрен более чем в сотне компаний по всему миру, в результате чего мобильные устройства можно будет заряжать в любой точке планеты.  It should be noted that the technique of resonant electrodynamic induction is adopted as part of the Qi wireless charging standard, which was developed by the global giant Wireless Power Consortium. This global standard has been adopted and approved by more than a hundred companies around the world, as a result of which mobile devices can be charged anywhere in the world.
Современные беспроводные зарядки рассчитаны на мощность до 5 W, которые предусматривают двустороннюю связь между беспроводной зарядкой и мобильным устройством. Преимущество Qi состоит в том, что это стандарт, использование которого начали осуществлять многие мировые компании по производству мобильных гаджетов.  Modern wireless chargers are designed for power up to 5 W, which provide two-way communication between wireless charging and a mobile device. The advantage of Qi is that it is a standard that many global mobile gadget companies have begun using.
Технология Qi позволяет передавать энергию гаджетам по принципу магнитной индукции. Базовое зарядное устройство состоит из индукционной катушки, которая создает электромагнитное поле при поступлении переменного тока. В гаджете- получателе находится похожая катушка, способная улавливать это поле, конвертируя полученную энергию в постоянный ток. В результате происходит зарядка аккумулятора мобильного устройства.  Qi technology allows you to transfer energy to gadgets by the principle of magnetic induction. The base charger consists of an induction coil, which creates an electromagnetic field when AC is received. In the recipient gadget there is a similar coil capable of capturing this field, converting the energy received into direct current. As a result, the battery of the mobile device is being charged.
Таким образом, стандарт Qi ver.1.2 предусматривает поддержание резонансного метода беспроводной подзарядки. Это означает, что подзаряжаемые гаджеты не обязательно должны соприкасаться с поверхностью базовой станции. Отмечено, что передача энергии возможна на расстоянии до 45 мм. Таким образом, зарядное устройство может быть интегрировано, скажем, в столешницу компьютерного стола или в речевой отсек автомобильной панели. Thus, the Qi ver.1.2 standard supports the resonant method of wireless charging. This means that rechargeable gadgets do not have to touch the surface of the base station. It is noted that energy transfer is possible at a distance of up to 45 mm. Thus, the charger can be integrated, say, in the countertop of a computer desk or in the speech compartment of an automobile panel.
Wireless Power Consortium отмечает, что уже есть прототипы зарядных станций, обеспечивающих передачу энергии беспроводным способом на 40-50 мм [http://htn.su/hardware/2013-04-24/123-besprovodnye-zaryadnye-ustrojstva-qi- i -ix- budushhee.html]. Новый стандарт обратно совместим с версией Qi ver 1.1. Благодаря этому существующие устройства с поддержкой Qi также когут использовать функцию дистанционного зарядки, но радиус действия в данном случае будет ограничен 30 мм.  Wireless Power Consortium notes that there are already prototypes of charging stations that provide 40-50 mm wireless power transmission [http://htn.su/hardware/2013-04-24/123-besprovodnye-zaryadnye-ustrojstva-qi- i -ix- budushhee.html]. The new standard is backward compatible with Qi ver 1.1. Due to this, existing devices with Qi support can also use the remote charging function, but the radius of action in this case will be limited to 30 mm.
Существующие экспериментальные мобильные источники питания оснащены встроенным литий-ионным аккумулятором емкостью до 2000 мА-ч, который заряжается от стационарной беспроводной док-станции. По данным разработчиков, для передачи электроэнергии используется электромагнитная индукция в ближнем поле.  Existing experimental mobile power supplies are equipped with a built-in lithium-ion battery with a capacity of up to 2000 mAh, which is charged from a stationary wireless dock. According to the developers, the electromagnetic field in the near field is used to transmit electricity.
Однако на нынешнем этапе развития одной из серьезных проблем является большие потери в процессе передачи электроэнергии, достигающие 30-60%. Кроме того, нормальной работе системы подзарядки могут помешать металлические панели корпуса заряжаемого устройства, которые находятся между встроенным беспроводным зарядным модулем и поверхностью планшета. Тем не менее, ожидается, что вскоре технология беспроводной зарядки будет общедоступной. Это означает, что, например, придя в кафе, можно будет положить смартфон на столик и увидеть на экране иконку зарядки, а также контролировать этот процесс [http.7/compress.ru/article.aspx?id=20424].  However, at the current stage of development, one of the serious problems is the large losses in the process of electricity transmission, reaching 30-60%. In addition, the metal panels of the case of the charging device, which are located between the built-in wireless charging module and the surface of the tablet, may interfere with the normal operation of the charging system. However, it is expected that wireless charging technology will soon be publicly available. This means that, for example, having come to the cafe, you can put the smartphone on the table and see the charging icon on the screen, as well as control this process [http.7 / compress.ru / article.aspx? Id = 20424].
Краткое описание чертежей  Brief Description of the Drawings
Техническое решение объясняется на фиг. 1 - фиг. 6, где: на фиг. 1 изображена условная схема передачи и приема сигналов от катушки к считывающей головке индуктивным методом, а также условное распределение силовых линий в области головки; на фиг. 2 изображена схема устройства передачи цифровых, в т.ч. платежных, данных индуктивным методом; на фиг. 3 изображены связь и взаимодействие компонентов системы, работающей на основе описываемого способа, с устройством считывания карт; на фиг. 4 представлена схема конструкции считывающей головки, а также конструкции индуктивной катушки излучателя и ориентация индуктивной катушки излучателя в момент передачи данных; на фиг. 5 6 The technical solution is explained in FIG. 1 - FIG. 6, where: in FIG. 1 shows a schematic diagram of the transmission and reception of signals from a coil to a read head by the inductive method, as well as a conditional distribution of power lines in the head region; in FIG. 2 shows a diagram of a digital transmission device, including payment, data inductive method; in FIG. 3 shows the connection and interaction of components of a system operating on the basis of the described method with a card reader; in FIG. 4 shows a design diagram of the read head, as well as the design of the inductive coil of the emitter and the orientation of the inductive coil of the emitter at the time of data transfer; in FIG. 5 6
18  eighteen
представлена печатная плата устройства с условно размещенными на ней радиоэлементами; на фиг. 6 представлена схема осуществления приема-передачи во время сеанса мобильной связи, а также осуществление самозарядки источника питания (аккумулятора) мобильного устройства. a printed circuit board of the device with conventionally placed radio elements on it is presented; in FIG. 6 shows a diagram of the implementation of reception and transmission during a mobile communication session, as well as the implementation of self-charging the power source (battery) of the mobile device.
На фиг. 1 овальными линиями показано условное распределение силовых линий магнитного поля в области магнитной головки (поз. 3). На фиг. 3 пунктирными линиями обозначены оси намотки катушки излучателя (поз. 12) и катушки считывающей головки (поз. 10).  In FIG. 1 oval lines show the conditional distribution of the magnetic field lines in the region of the magnetic head (item 3). In FIG. 3 dashed lines indicate the axis of winding of the emitter coil (pos. 12) and the coil of the read head (pos. 10).
На фиг. 1 - фиг. 6 приняты следующие обозначения: 1 - считывая головка (компонент устройства считывания); 2 - индуктивная катушка излучателя; 3 - пространственное распределение силовых линий магнитного поля в области магнитной головки; 4 - устройство сопряжения; 5 - шина для внутрисхемного программирования; 6 - синтезатор сигнала; 7 - драйвер излучателя; 8 - драйвер увеличения вольтажа; 9 - считыватель, сердечник считывающего элемента; 10 - ось намотки катушки считывающей головки; 1 1 - зазор считывающей головки; 12 - ось намотки индуктивной катушки; 13 - расположение элементов при передаче сигнала (поз. 13 включает в себя поз. 2 и поз. 13, а также поз. 1 , поз.9 и поз. 10); 14 - коммуникационная или вычислительная система с установленным ПО; 15 - устройство передачи цифровых данных индуктивным методом; 16 - приемное (принимающее) устройство (например, POS-терминал); 17 - хозяйствующий субъект (банк/магазин/учреждение); 18 - мобильное приложение (ПО), установленное в коммуникационной или вычислительной системе (14); 19 - сердечник индуктивной катушки излучателя; 20 - конструктивная индуктивность считывателя магнитной головки; 21 - канал бесконтактной передачи платежных данных; 22 - антенна коммуникационной или вычислительной системы с предустановленным ПО (14); 23 - модуль коммуникационной или вычислительной системы с предустановленным ПО (14), содержащий устройство передачи цифровых данных индуктивным методом (15); 24 - модуль подзарядки устройства приема радиоволн индуктивным методом от источника мобильного устройства с последующим преобразованием в постоянный ток, поступающий к автономному источнику питания для зарядки (26); 25 - модуль беспроводной передачи типа blue-tooth устройства передачи цифровых данных индуктивным методом (15); 26 - автономный источник питания (например, аккумуляторная батарея) устройства; 27 - периферийное устройство сопряжения для связи с принимающим устройством (16); 28 - базовая приемо-передающая станция 00086 In FIG. 1 - FIG. 6 the following notation is accepted: 1 - reading head (component of the reader); 2 - inductive coil of the emitter; 3 - spatial distribution of the magnetic field lines in the region of the magnetic head; 4 - interface device; 5 - bus for in-circuit programming; 6 - signal synthesizer; 7 - emitter driver; 8 - driver for increasing the voltage; 9 - reader, core of the reading element; 10 - axis of the coil winding of the read head; 1 1 - the clearance of the read head; 12 - axis winding of the inductive coil; 13 - arrangement of elements during signal transmission (pos. 13 includes pos. 2 and pos. 13, as well as pos. 1, pos. 9 and pos. 10); 14 - communication or computing system with installed software; 15 is an inductive method for transmitting digital data; 16 - receiving (receiving) device (for example, a POS terminal); 17 - an economic entity (bank / store / institution); 18 is a mobile application (software) installed in a communication or computing system (14); 19 - core of the inductive coil of the emitter; 20 - structural inductance of the magnetic head reader; 21 - channel contactless transfer of payment data; 22 - antenna of a communication or computing system with preinstalled software (14); 23 - a module of a communication or computing system with preinstalled software (14), comprising an inductive method for transmitting digital data (15); 24 - recharging module of the device for receiving radio waves by the inductive method from the source of the mobile device with subsequent conversion to direct current supplied to an autonomous power source for charging (26); 25 is a blu-tooth type wireless transmission module of an inductive method for transmitting digital data (15); 26 is a stand-alone power source (eg, battery) of the device; 27 - peripheral interface device for communication with a receiving device (16); 28 - base transceiver station 00086
19  19
мобильной связи с антенной (29); 30 - дисплей коммуникационной или вычислительной системы с предустановленным ПО (14); 31 - иконка на экране коммуникационной или вычислительной системы с предустановленным ПО (14), которая диагностирует состояние процесса зарядки аккумулятора (26). mobile communication with an antenna (29); 30 - display of a communication or computing system with preinstalled software (14); 31 - an icon on the screen of a communication or computer system with preinstalled software (14), which diagnoses the state of the battery charging process (26).
Обоснование сущности изобретения.  Justification of the invention.
Разработанный способ бесконтактной дистанционной подзарядки автономного источника питания для мобильного устройства индуктивным методом базируется на использовании устройства передачи цифровых данных индуктивным методом (поз. 15).  The developed method of non-contact remote charging of an autonomous power source for a mobile device by the inductive method is based on the use of the digital data transmission device by the inductive method (pos. 15).
В свою очередь, устройство (15) в составе системы, на основе которой реализуется заявляемый способ, выполняют в составе индуктивной катушки излучателя (поз. 2), драйвера излучателя (поз. 8), синтезатора сигнала (поз. 6), устройства сопряжения (поз. 4) с вычислительными (компьютер, мобильный телефон, смартфон, планшет и т.д.) и/или коммуникационными системами (поз. 14).  In turn, the device (15) as part of the system on the basis of which the inventive method is implemented is performed as part of the inductive coil of the emitter (pos. 2), the emitter driver (pos. 8), the signal synthesizer (pos. 6), and the interface device ( item 4) with computing (computer, mobile phone, smartphone, tablet, etc.) and / or communication systems (item 14).
Индуктивная катушка излучателя (излучатель) (поз. 2) имеет следующие особенности. Плоский сердечник индуктивной катушки излучателя (поз. 19 на фиг. 4) выполняют из магнитно-нейтрального материала, выступающего в роли каркаса фиксации проводника. Сердечник выполняют продолговатой формы прямоугольного сечения. Допускается форма сердечника с закругленными или срезанными гранями поперечного сечения.  The inductive coil of the emitter (emitter) (pos. 2) has the following features. The flat core of the inductive coil of the emitter (pos. 19 in Fig. 4) is made of magnetically neutral material, which acts as a frame for fixing the conductor. The core is made of elongated rectangular shape. A core shape with rounded or cut off cross-sectional edges is allowed.
Обмотку индуктивной катушки излучателя (поз. 2) выполняют из токопроводящих материалов с изоляцией каждого витка от соседних витков. Также, например, воздушная прослойка может выступать в качестве изолятора при значительной разности потенциалов, которая составляет менее 2 кВ/мм (при относительной влажности менее 50%).  The coil of the inductive coil of the emitter (pos. 2) is made of conductive materials with isolation of each coil from neighboring turns. Also, for example, the air gap can act as an insulator with a significant potential difference, which is less than 2 kV / mm (with a relative humidity of less than 50%).
В процессе работы индуктивной катушки излучателя (поз. 2) градиент магнитного поля сонаправлен длине (оси намотки) излучателя (поз. 3 на фиг. 1). Так как магнитная головка (поз. 1) регистрирует величину изменения магнитного поля (то есть первую производную), то для большей амплитуды пика (всплеска сигнала, или максимума) необходимо, чтобы фронт изменения полярности стремился к мгновенному.  In the process of operation of the inductive coil of the emitter (pos. 2), the magnetic field gradient is aligned with the length (winding axis) of the emitter (pos. 3 in Fig. 1). Since the magnetic head (pos. 1) registers the magnitude of the change in the magnetic field (i.e., the first derivative), for a larger peak amplitude (burst of signal, or maximum), it is necessary that the front of the polarity change tend to instantaneous.
В связи с этим драйвер излучателя (поз. 7) имеет следующие особенности. Для формирования выразительных всплесков и для вытягивания фронта излучаемого сигнала в процессе работы устройства (поз. 15) используют изменение полярности тока через излучатель (поз. 2) с помощью Н-моста. Это приводит к фактическому удвоению входного напряжения драйвера (поз. 8) на контактах излучателя, за счет чего увеличивается дальность устойчивого срабатывания заявляемых технических средств передачи цифровых данных индуктивным методом, а также при подзарядке. In this regard, the driver of the emitter (item 7) has the following features. To form expressive bursts and to stretch the front of the emitted signal during the operation of the device (pos. 15), a change in the polarity of the current through the emitter (pos. 2) using the H-bridge is used. This leads to the actual doubling the driver input voltage (pos. 8) at the emitter contacts, thereby increasing the range of stable operation of the claimed technical means of transmitting digital data by the inductive method, as well as during recharging.
Также допускается в качестве драйвера использование высокочастотного переключателя (поз. 8 на фиг. 2) со средней точкой потребителя и стабилизацией напряжения средней точки относительно верхней и нижней точки питания. Это реализуют с помощью управления микровычислительной системы (поз. 6).  It is also allowed to use a high-frequency switch (pos. 8 in Fig. 2) with a consumer's midpoint and stabilizing the voltage of the midpoint relative to the upper and lower power points as a driver. This is accomplished by controlling the microcomputer system (key 6).
Синтезатор сигнала (поз. 6) имеет следующие особенности. Вычислительная микросистема (микро- ЭВМ реального времени, которая использует операционную систему и которая исключает балансировку вычислительной нагрузки), выступает в роли синтезатора (поз. 6), и последовательно устанавливает значение текущего кадра сигнала на выводах двухразрядной цифровой шины (между поз. 6-7 на фиг. 2). Частота воспроизведения сигнала составляет от 0 Hz до 4 KHz.  The signal synthesizer (pos. 6) has the following features. The computing microsystem (a real-time microcomputer that uses the operating system and which eliminates the balancing of the computational load) acts as a synthesizer (pos. 6), and sequentially sets the value of the current signal frame at the terminals of the two-bit digital bus (between pos. 6-7 in Fig. 2). The signal playback frequency is from 0 Hz to 4 KHz.
Возможно использование одноразрядной шины (на фиг. 1 - фиг. 6 не показано) с применением логического отрицания с целью управления Н-мостом (что является одним из вариантов выполнения согласования синтезатора и драйвера для симуляции вспомогательного разряда). При этом за счет разности потенциалов реализуется передача данных наиболее эффективным образом.  It is possible to use a single-bit bus (not shown in Fig. 1 - Fig. 6) using logical negation to control the H-bridge (which is one of the options for matching the synthesizer and driver to simulate an auxiliary discharge). At the same time, due to the potential difference, data transmission is implemented in the most efficient way.
Шина для внутрисхемного программирования (5) служит для записи программного обеспечения устройства и не принимает участия в непосредственной работе устройства, т.к. предназначена для корректировки настроек в опытном образце. То есть шина для внутрисхемного программирования (5) служит для обновления «прошивки» (ПО) вычислительной микросистемы без демонтажа микросхем из платы и соединена с последовательным портом микро-ЭВМ.  The in-circuit programming bus (5) is used to record the device software and does not take part in the direct operation of the device, since Designed to adjust settings in a prototype. That is, the bus for in-circuit programming (5) serves to update the “firmware” (software) of the computing microsystem without removing the microcircuits from the board and is connected to the serial port of the microcomputer.
Драйвер увеличения вольтажа (8) соединен с Н-мостом и служит для возможности использования высокоомных излучающих катушек, то есть увеличивает входной вольтаж до необходимого уровня.  The driver for increasing the voltage (8) is connected to the H-bridge and serves to use high-resistance emitting coils, that is, increases the input voltage to the required level.
Прием данных и команд, подготовку, излучение и управление устройством (поз. 15) проводят с помощью вычислительной системы (поз. 14).  Reception of data and commands, preparation, radiation and device control (pos. 15) are carried out using a computer system (pos. 14).
Устройство сопряжения (поз. 4) с вычислительными или коммуникационными системами (поз. 14) имеет следующие особенности. Оно выполнено с возможностью передачи данных и команд устройства передачи цифровых данных индуктивным методом (поз. 15) и с возможностью опроса (проверки) состояния устройства передачи цифровых данных индуктивным методом (поз. 15). Сообщение может быть реализовано с помощью стандартных методов передачи данных, таких, как Bluetooth, UART, RS232, NFC, USB и т.д. The device for interfacing (pos. 4) with computer or communication systems (pos. 14) has the following features. It is configured to transmit data and commands of the digital data transmission device by the inductive method (pos. 15) and to interrogate (check) the status of the digital data transmission device by the inductive method (pos. 15). Message may be implemented using standard data transfer methods, such as Bluetooth, UART, RS232, NFC, USB, etc.
В случае, когда платежные данные не расширяемы, то есть установлены производителем и не предназначены для добавления или изменения в ходе эксплуатации, или устройство передачи цифровых данных индуктивным методом (поз. 15) эксплуатируют без помощи посторонних устройств управления, устройство сопряжения (поз. 4) выполняют в виде кнопок или переключателей режимов.  In the case when the payment data is not expandable, that is, established by the manufacturer and not intended to be added or changed during operation, or the digital data transmission device using the inductive method (pos. 15) is operated without the help of extraneous control devices, the interface device (pos. 4) performed in the form of buttons or mode switches.
С помощью устройства передачи цифровых данных индуктивным методом (поз. 15) реализуют устойчивое считывание информации путем считывания эмуляции карт (КМП) (согласно стандартам КОЛЕС 7810, КОЛЕС 781 1, ISO/IEC 7812, КОЛЕС 7813, ISO 8583 и КОЛЕС 4909), используя устройства считывания карт (например, POS- терминалы) (поз. 16), карты безопасности, дисконтные, акции, скидки и другие карты.  Using the inductive method of transmitting digital data (key 15), stable reading of information is realized by reading card emulation (CMC) (according to the standards KOLES 7810, KOLES 781 1, ISO / IEC 7812, KOLES 7813, ISO 8583 and KOLES 4909), using card readers (for example, POS terminals) (pos. 16), security cards, discount cards, promotions, discounts and other cards.
При этом обеспечивают максимальное эксплуатационное расстояние между индуктивной катушкой излучателя (поз. 2) и магнитной головкой считывателя (поз. 1), которое достигает до 15-30 см, а не 1-2 дюйма, как в системе и способе наиболее близкого аналога (прототипа) [2].  This ensures the maximum operational distance between the inductive coil of the emitter (pos. 2) and the magnetic head of the reader (pos. 1), which reaches up to 15-30 cm, and not 1-2 inches, as in the system and method of the closest analogue (prototype ) [2].
Учитывая использование карт в платежных системах, устройство передачи цифровых данных индуктивным методом (поз. 15) используют для передачи цифровой информации, в том числе платежной информации, необходимой для осуществления платежных безналичных операций.  Given the use of cards in payment systems, an inductive method of transmitting digital data (item 15) is used to transmit digital information, including payment information, necessary for carrying out non-cash payment transactions.
Способ и устройство, реализующее его, используют таким образом. Бесконтактную дистанционную подзарядку автономного источника питания мобильного устройства производят в процессе излучения электромагнитных волн при осуществлении телефонных разговоров, передаче цифровых или голосовых данных, осуществлении бесконтактных платежей с помощью устройства передачи цифровых данных индуктивным методом (15) путем излучения сигнала индуктора (2) устройства передачи цифровых данных индуктивным методом (15) на модуль подзарядки (24) устройства приема волн электромагнитной индукции в виде низкочастотных импульсов.  The method and device that implements it is used in this way. Non-contact remote charging of an autonomous power source of a mobile device is carried out in the process of electromagnetic wave emission during telephone calls, digital or voice data transmission, contactless payments using the digital data transmission device by the inductive method (15) by emitting an inductor signal (2) of the digital data transmission device inductive method (15) to the charging module (24) of the device for receiving electromagnetic induction waves in the form of low-frequency pulses at.
Также подзарядку осуществляют при передаче электромагнитных волн на Also, recharging is carried out when transmitting electromagnetic waves to
GSM-частоте от источника высокочастотного излучения мобильного устройства, которое содержит GSM-модуль высокочастотного излучения. GSM frequency from the source of high-frequency radiation of a mobile device that contains a GSM-module of high-frequency radiation.
Еще одним вариантом реализации подзарядки является приём устройством передачи цифровых данных индуктивным методом (15) электромагнитных волн при расположении устройства передачи цифровых данных индуктивным методом (15) в радиусе действия ближайшей базовой приемно-передающей мобильной станции связи или аналогичного устройства, содержащего GSM-модуль высокочастотного излучения, например, POS-терминал с GSM-модемом, мобильный телефон, планшет с GSM-модулем. Another option for recharging is the reception of digital data by the inductive method (15) of electromagnetic waves at a device the location of the digital data transmission device by the inductive method (15) within the range of the nearest base transceiver mobile communication station or similar device containing a GSM module of high-frequency radiation, for example, a POS terminal with a GSM modem, a mobile phone, a tablet with a GSM module .
Реализующее способ устройство передачи цифровых данных индуктивным методом (15) выполняют с возможностью постоянного аккумулирования электроэнергии (подзарядки) источника питания путем преобразования энергии электромагнитного поля, которое принимается им, от источника излучения радиоволн мобильного устройства.  The method of transmitting digital data by the inductive method (15) that implements the method is capable of continuously accumulating electric power (recharging) the power source by converting the electromagnetic field energy that it receives from the radiation source of the radio waves of the mobile device.
Устройство сопряжения (4) с вычислительными и коммуникационными системами (14) выполняют с возможностью поддержания стандартных методов передачи данных, таких, как, например, Bluetooth, UART, RS232, NFC, USB, wi-fi и Других.  A device for interfacing (4) with computing and communication systems (14) is performed with the ability to maintain standard data transmission methods, such as, for example, Bluetooth, UART, RS232, NFC, USB, wi-fi and others.
Также устройство сопряжения (4) выполняют в виде кнопок или переключателей режимов, а нормированную мощность излучения регулируют путем быстрого переключения полярности напряжения питания, приложенного к индуктору (2), которое составляет от 10"6 с до 10 с на каждое переключение. Also, the interface device (4) is made in the form of buttons or mode switches, and the normalized radiation power is controlled by quickly switching the polarity of the supply voltage applied to the inductor (2), which is from 10 "6 s to 10 s for each switching.
Устройство сопряжения (поз. 4), будучи подключенным к вычислительной или коммуникационной системе (поз.14), идентифицируется как последовательный порт (стандарт RS232, UART), с помощью которого осуществляют передачу команд и данных в устройство передачи цифровых данных индуктивным методом (поз. 15).  The interface device (pos. 4), when connected to a computing or communication system (pos. 14), is identified as a serial port (RS232, UART standard), with which the commands and data are transferred to the digital data transmission device by the inductive method (pos. fifteen).
Синтезатор сигнала (6) снабжают микросистемой с отложенной обработкой команд или вычислительной микросистемой реального времени, которую выполняют с возможностью последовательной установки значения текущего кадра сигнала на выводах двухразрядной цифровой шины с частотой воспроизведения цифрового сигнала в пределах от 0 Hz до 4 KHz.  The signal synthesizer (6) is equipped with a delayed command processing microsystem or a real-time computing microsystem, which is configured to sequentially set the value of the current signal frame at the terminals of a two-bit digital bus with a digital signal reproduction frequency ranging from 0 Hz to 4 KHz.
Индуктивную катушку излучателя (2) выполняют с отношением индуктивности к сопротивлению, которое находится в пределах от 0,0001 до 1200 μΗ/Ohm, а также с упорядоченной или неупорядоченной укладкой витков.  The inductive coil of the emitter (2) is performed with the ratio of inductance to resistance, which is in the range from 0.0001 to 1200 μΗ / Ohm, as well as with ordered or disordered stacking of turns.
В процессе передачи данных, в т.ч. платежных, пользователь в интерфейсе приложения (выполняемого в вычислительной системе, например, смартфоне, телефоне, планшете и т.д. (на фиг.1 - фиг.6 не показано) выбирает, какую информацию (которая загружена и которую необходимо передать) он будет использовать. После чего с помощью вычислительной системы (поз. 14 на фиг. 3) передают данные в вычислительную микросистему (поз. 5). In the process of data transfer, incl. payment, the user in the application interface (executed in a computing system, for example, a smartphone, phone, tablet, etc. (not shown in Fig. 1 - Fig. 6)) selects what information (which is downloaded and which must be transmitted) he will use. Then, using a computing system (item 14 in Fig. 3), data is transmitted to the computing microsystem (item 5).
С помощью устройства сопряжения (поз. 4) передают полученные данные синтезатору сигнала (поз. 6), после чего эти данные проверяют на целостность и готовят (превращают в последовательность кадров) к излучению индуктивной катушкой излучателя (поз. 2) в устройство считывания карт с магнитной полосой (поз. 16).  Using the interface device (pos. 4), the received data is transmitted to the signal synthesizer (pos. 6), after which these data are checked for integrity and prepared (converted into a sequence of frames) for emission by the inductive coil of the emitter (pos. 2) into a card reader with magnetic stripe (pos. 16).
После подготовки данных синтезатор сигнала (поз.6) посылает драйверу излучателя (поз. 7) сигнал, что позволяет использовать электроэнергию источника питания. Синтезатор сигнала (поз.6) последовательно перечисляет имеющиеся в памяти кадры, которые были превращены на основе передаваемых данных, в синтезатор сигнала (поз.6) из вычислительной системы (поз.14) с фиксированными временными задержками, заданными согласно методу кодирования f/2f.  After preparing the data, the signal synthesizer (pos. 6) sends a signal to the emitter driver (pos. 7), which makes it possible to use the electric power of the power source. The signal synthesizer (pos. 6) sequentially lists the frames in the memory that were converted based on the transmitted data to the signal synthesizer (pos. 6) from the computer system (pos. 14) with fixed time delays specified according to the f / 2f encoding method .
После окончания передачи данных синтезатор сигнала (поз.6) передает запрещающий сигнал драйвера излучателя (поз. 8), в результате чего прекращается энергообеспечение драйвера излучателя (поз. 8) и дочерних устройств (то есть индуктивной катушки излучателя) (поз. 2) и связанных с ней модулей (то есть всех дочерних объектов).  After the data transfer is completed, the signal synthesizer (pos. 6) transmits a prohibiting signal from the emitter driver (pos. 8), as a result of which the power supply to the emitter driver (pos. 8) and daughter devices (i.e., the inductive coil of the emitter) is stopped (pos. 2) and related modules (i.e., all child objects).
На основе полученного ввода от синтезатора сигнала (поз.6) с помощью драйвера излучателя (поз.8) формируют сигнал с четко выраженными восходящими и нисходящими фронтами сигнала, которые излучает подключенная индуктивная катушка излучателя (поз. 2).  Based on the input received from the signal synthesizer (pos. 6) using the emitter driver (pos. 8), a signal is generated with clearly defined rising and descending edges of the signal, which are emitted by the connected inductive coil of the emitter (pos. 2).
В устройстве передачи цифровых данных индуктивным методом (поз. 15) однократно эмулируют только одну дорожку, содержащую данные, которые необходимо передать. Две другие дорожки отбрасывают из процесса считывания, поскольку они не проходят проверку целостности данных по Ν-битному кодированию H LRC.  In an inductive method for transmitting digital data (key 15), only one track is emulated once containing the data to be transmitted. The other two tracks are discarded from the reading process because they do not pass the data integrity check using the Ν-bit encoding of H LRC.
Индуктивную катушку излучателя (поз. 2) выполняют с магнитно-нейтральным сердечником, который выступает в роли исключительно каркаса для фиксации проводника (поз. 19 на фиг.4) индуктивной катушки излучателя (поз. 2).  The inductive coil of the emitter (pos. 2) is performed with a magnetically neutral core, which acts exclusively as a frame for fixing the conductor (pos. 19 in Fig. 4) of the inductive coil of the emitter (pos. 2).
Устройство передачи цифровых данных индуктивным методом (поз. 15) может быть реализовано в виде дополнения к мобильным телефонам, смартфонам, планшетам и т.д., а также в виде накладки к электронному устройству, защитного чехла, брелка, браслета и т.п. Передачу данных (в т.ч. оплату) с помощью устройства передачи цифровых данных индуктивным методом (поз. 15) проводят на расстоянии между считывающей головкой устройства считывания карт (например, POS-терминала) (поз.16) до индуктивной катушки излучателя (поз. 2), которое составляет в среднем около 5-10 см. Реально возможный диапазон передачи данных между приемо-передающими устройствами - на расстоянии до 30 см в зависимости от конструктивного высполнения устройства считывания цифровых данных (поз. 16). The inductive method of transmitting digital data (pos. 15) can be implemented as an addition to mobile phones, smartphones, tablets, etc., as well as an overlay for an electronic device, a protective case, a key fob, a bracelet, etc. Data transmission (including payment) using the inductive method of digital data transmission (pos. 15) is carried out at a distance between the read head of a card reader (for example, a POS terminal) (pos. 16) to the radiator inductance coil (pos. 15) . 2), which averages about 5-10 cm. The real possible range of data transfer between transceivers is up to 30 cm, depending on the design of the digital data reader (item 16).
В момент передачи данных смартфон (телефон, планшет и т.д.) необходимо держать преимущественно параллельно зазору считывателя карт (например, в POS- терминале) в пределах 5-10 см. Не рекомендуется перемещать и вращать устройство (поз.15) во время передачи данных. То есть ось (поз. 12) катушки излучателя (поз. 2) располагают параллельно картоприемочной щели (на фиг. 1 - фиг.6 не показано) считывателя карт.  At the time of data transfer, the smartphone (phone, tablet, etc.) should be kept mainly parallel to the gap of the card reader (for example, in the POS terminal) within 5-10 cm. It is not recommended to move and rotate the device (pos. 15) during data transmission. That is, the axis (pos. 12) of the emitter coil (pos. 2) is arranged parallel to the card slot (not shown in Fig. 1 - Fig. 6) of the card reader.
В устройствах считывания карт (ридер) используют считывающую магнитную головку с тремя дорожками (согласно ISO/IEC 7810). То есть в корпусе магнитной головки считывателя (поз. 1 на фиг. 4) находятся три независимых считывателя (поз. 9 на фиг. 4) для каждой дорожки, которые располагают на расстоянии, значительно меньшем, чем расстояние между считывающей головкой (поз. 1) и индуктивной катушкой излучателя (поз. 2).  Card readers (readers) use a three-track magnetic read head (according to ISO / IEC 7810). That is, in the housing of the magnetic head of the reader (pos. 1 in Fig. 4) there are three independent readers (pos. 9 in Fig. 4) for each track, which are located at a distance significantly less than the distance between the read head (pos. 1 ) and the inductive coil of the emitter (pos. 2).
В случае индуктивной передачи данных расстояние между считывателем (поз. 9) и индуктивной катушкой излучателя (поз. 2) является гораздо большим, чем расстояние между считывателями (поз. 9) в корпусе считывающей головки (поз. 1). С целью объяснения физического представления предположим, что все три датчика (поз. 9) находятся в одной точке и не влияют друг на друга. Экспериментально было подтверждено, что влияние трех датчиков друг на друга настолько мало, что им можно пренебречь. Итак, подтверждается вышеуказанное предположение.  In the case of inductive data transmission, the distance between the reader (pos. 9) and the inductive coil of the emitter (pos. 2) is much larger than the distance between the readers (pos. 9) in the housing of the read head (pos. 1). In order to explain the physical concept, suppose that all three sensors (key 9) are at the same point and do not affect each other. It was experimentally confirmed that the influence of three sensors on each other is so small that they can be neglected. So, the above assumption is confirmed.
Считывая головка (поз. 1) расположена следующим образом. Плоскость зазора магнитной считывающей головки (поз. 1 1) ориентирована перпендикулярно направлению движения магнитной полосы (на фиг.1 - фиг.6 не показано). Итак, ось (поз. 10) намотки конструктивной индуктивности (поз. 20) располагается параллельно направлению подачи (поз. 12) магнитной полосы (на фиг.1 - фиг.6 не показано).  The reading head (pos. 1) is located as follows. The clearance plane of the magnetic read head (pos. 1 1) is oriented perpendicular to the direction of movement of the magnetic strip (Fig. 1 - 6 is not shown). So, the axis (pos. 10) of the winding of the structural inductance (pos. 20) is parallel to the feed direction (pos. 12) of the magnetic strip (not shown in Fig. 1 - Fig. 6).
Таким образом, при прохождении магнитной полосы (на фиг.1 - фиг.6 не показано) в области зазора головки (поз. 1 1) происходит изменение (градиент) намагниченности. Это создает ЭДС в индуктивности (поз. 20) считывающей головки (поз. 1), которая усиливается усилителем ридера (на фиг.1 - фиг.6 не обозначен) и передается на дальнейшую обработку (дешифровку). Thus, during the passage of the magnetic strip (Fig. 1 - Fig. 6 not shown) in the region of the head gap (pos. 1 1), the magnetization changes (gradient). This creates an EMF in the inductance (key 20) of the read head (pos. 1), which is amplified by the amplifier of the reader (in Fig. 1 - Fig. 6 is not indicated) and transmitted for further processing (decryption).
То есть магнитная считывающя головка (поз. 1) регистрирует градиент магнитного поля, а не его абсолютное значение. Итак, для передачи сигнала необходимо достаточно быстро изменять магнитное поле в области магнитного зазора (поз. 11). Этого можно достичь и на значительном расстоянии от считывающей головки (фиг. 1), использовав более мощный источник магнитного сигнала, чем магнитная лента, например, электромагнит.  That is, a magnetic read head (item 1) registers the gradient of the magnetic field, and not its absolute value. So, to transmit a signal, it is necessary to quickly change the magnetic field in the region of the magnetic gap (key 11). This can be achieved at a considerable distance from the read head (Fig. 1), using a more powerful source of a magnetic signal than a magnetic tape, for example, an electromagnet.
Ближайшей физической моделью нашей системы передачи («головка - излучатель») является «трансформатор». Фактически магнитная головка считывателя (поз. 1) и индуктивная катушка излучателя (поз. 2) в нашей системе передачи являются трансформатором с неблагоприятной средой передачи магнитного возбуждения (вследствие значительного расстояния между обмотками «трансформатора» и отсутствия общего магнитопроводящего сердечника (поз. 19). Индуктивная катушка индуктивности (поз. 2) выступает в роли первичной обмотки, а магнитная головка считывателя (поз. 1) - в роли вторичной обмотки.  The closest physical model of our transmission system (“head-emitter”) is the “transformer”. In fact, the magnetic head of the reader (pos. 1) and the inductive coil of the emitter (pos. 2) in our transmission system are a transformer with an unfavorable transmission medium of magnetic excitation (due to the significant distance between the windings of the "transformer" and the absence of a common magnetically conductive core (pos. 19). The inductive inductor (pos. 2) acts as the primary winding, and the magnetic head of the reader (pos. 1) acts as the secondary winding.
Так как по стандарту ISO 781 1 карты с магнитной полосой кодируются по методу f/2f, который является цифровым методом кодирования (т.е. чрезмерным в пользу оборачиваемости сигнала), то достаточно определить характеристики сигнала, на основе которых происходит детектирование, распознавание и декодирование цифрового сигнала.  Since, according to ISO 781-1, magnetic stripe cards are encoded using the f / 2f method, which is a digital encoding method (i.e., excessive in favor of signal turnover), it suffices to determine the signal characteristics on the basis of which detection, recognition and decoding are performed digital signal.
Нами было определено экспериментально, что необходимым и достаточным условием декодирования цифрового сигнала является наличие выраженных (максимальных) пиков с изменением полярности и фиксированным интервалом между ними в зависимости от значения, которое кодируется (единичная частота (f) для кодирования логического нуля, и удвоенная частота (2f) для кодирования логической единицы).  We determined experimentally that a necessary and sufficient condition for decoding a digital signal is the presence of pronounced (maximum) peaks with a change in polarity and a fixed interval between them depending on the value that is encoded (unit frequency (f) for encoding a logical zero, and doubled frequency ( 2f) for encoding a logical unit).
Учитывая специфику цифрового сигнала, нет необходимости передавать его полностью, то есть полное повторение формы сигнала, отсутствие шумов и наводок является необязательным. Необходимо заметно (на обмотке магнитной головки (поз.1) передать пики переменной полярности с фиксированными временными интервалами (т.е. осуществлять f/21-кодирование). Это достигается за счет резкого (т.е. такого, которое практически стремится к мгновенному) переключения полярности напряжения питания, приложенного к индуктивной катушке излучателя (поз. 2) с соответствующим усилением (максимизацией) тока. Расстояние срабатывания (факт успешной передачи) цифрового сигнала зависит от напряженности магнитного поля, которое сможет зарегистрировать магнитная головка (поз. 1) считывателя. Итак, поле, которое порождает катушка излучателя (поз. 3), должно иметь значительное затухание (усиление градиента) или неоднородность поля для того, чтобы головка (поз. 1) смогла зарегистрировать сигнал. Given the specifics of the digital signal, there is no need to transmit it completely, that is, a complete repetition of the waveform, the absence of noise and interference is optional. It is necessary to noticeably (on the winding of the magnetic head (item 1) transmit peaks of variable polarity with fixed time intervals (i.e., carry out f / 21 encoding). This is achieved by means of sharp (i.e., one that almost tends to instantaneous ) switching the polarity of the supply voltage applied to the inductive coil of the emitter (item 2) with the corresponding current amplification (maximization). The response distance (the fact of successful transmission) of the digital signal depends on the magnetic field strength that the magnetic head (pos. 1) of the reader can register. So, the field that the emitter coil generates (pos. 3) must have significant attenuation (gradient enhancement) or field inhomogeneity so that the head (pos. 1) can detect the signal.
Для увеличения расстояния срабатывания передачи необходимо более интенсивное поле в источнике (индуктивной катушке излучателя - поз. 2). Максимальное расстояние срабатывания определяется возможностями источника питания и исходными требованиями по массогабаритным характеристикам.  To increase the transmission response distance, a more intense field in the source (inductive coil of the emitter - pos. 2) is necessary. The maximum response distance is determined by the capabilities of the power source and the initial requirements for weight and size characteristics.
Нами были проведены многочисленные эксперименты, в результате которых были выбраны именно те существенные отличия элементов системы (способа) передачи, которые указаны в формуле изобретения. В ходе проведения экспериментов с различными катушками нами было определено, что существует практическая возможность передавать цифровые данные на расстоянии от индуктивной катушки излучателя (поз. 2) до зазора головки (поз. 1 1) считывателя, составляющем до 30 см между ними.  We have carried out numerous experiments, as a result of which precisely the significant differences of the elements of the transmission system (method) that are indicated in the claims have been selected. In the course of experiments with various coils, we determined that there is a practical possibility of transmitting digital data at a distance from the emitter inductive coil (pos. 2) to the head gap (pos. 1 1) of the reader, up to 30 cm between them.
Такого результата мы смогли добиться, использовав индуктивную катушку излучателя (поз. 2) с фигурным магнитопроводом (магнитопроводящим сердечником подковообразной конфигурации) (на фиг.1 - фиг.6 не показано).  We were able to achieve this result by using an inductive coil of the emitter (pos. 2) with a curly magnetic core (magnetic core of a horseshoe-shaped configuration) (not shown in Fig. 1 - Fig. 6).
Это привело к локальному увеличению напряженности магнитного поля. При этом мы смогли зарегистрировать качественное увеличение напряженности магнитного поля по косвенным признакам (по колебаниям магнитоактивного элемента в зазоре излучателя) и направленному распределению поля.  This led to a local increase in the magnetic field strength. At the same time, we were able to register a qualitative increase in the magnetic field strength by indirect signs (by vibrations of the magnetically active element in the gap of the radiator) and directional field distribution.
Однако при передаче данных с помощью указанной катушки с фигурным магнитопроводом (на фиг.1 - фиг.6 не показано) на расстоянии ближе 10 см появляется риск повреждения считывающей головки. Также использовав катушку с фигурным магнитопроводом, необходимо использовать более мощный (около 60 W) источник питания.  However, when transmitting data using the indicated coil with a curly magnetic circuit (not shown in Fig. 1 - Fig. 6) at a distance closer than 10 cm, there is a risk of damage to the read head. Also, using a coil with a curly magnetic circuit, it is necessary to use a more powerful (about 60 W) power source.
Использование указанной катушки (с фигурным магнитопроводом) увеличивает толщину устройства (минимум в 2 раза по сравнению с используемым устройством) за счет увеличения источника питания, габаритов катушки, системы охлаждения катушки (стабилизации характеристик при излучении) и электронной обвязки с учетом (большая мощность) характеристик. Так как одним из требований к устройству передачи цифровых данных индуктивным методом (поз. 15) была предъявлена компактность размеров и малое энергопотребление, то использовали Н-мост с целью удвоения эффективного напряжения, которое управляет индуктивной катушкой излучателя (поз. 2). The use of this coil (with a curly magnetic core) increases the thickness of the device (at least 2 times compared with the device used) by increasing the power source, coil dimensions, coil cooling system (stabilizing the characteristics during radiation) and electronic strapping taking into account (high power) characteristics . Since one of the requirements for the digital data transmission device by the inductive method (pos. 15) was compact size and low power consumption, an H-bridge was used to double the effective voltage that controls the emitter inductive coil (pos. 2).
С целью подавления динамических эффектов (гистерезис и затягивание фронта сигнала, гармоники вследствие негармоничных колебаний) в индуктивности, индуктивная катушка излучателя (поз.2) была выполнена с низкой добротностью и с магнитно-нейтральным сердечником (поз. 12). Катушка опытного образца устройства имела добротность менее 10 μΗ/Ohm.  In order to suppress dynamic effects (hysteresis and tightening of the signal front, harmonics due to inharmonious oscillations) in the inductance, the emitter inductive coil (pos. 2) was made with a low Q factor and with a magnetically neutral core (pos. 12). The prototype coil of the device had a quality factor of less than 10 μΗ / Ohm.
Для снижения добротности нами была предложена хаотическая намотка катушки To reduce the quality factor, we proposed chaotic coil winding.
(т.е. неупорядоченная укладка витков). Экспериментально было установлено, что увеличение длины индуктивной катушки излучателя (поз. 2) приводит к ухудшению (в логарифмической зависимости) дальности срабатывания, а толстая (толщиной более 2 мм) цилиндрическая катушка не соответствует габаритным требованиям. В результате этого было принято решение использовать плоскую катушку с осью намотки, параллельной плоскости расположения индуктивной катушки излучателя (поз. 2). (i.e. disordered stacking of turns). It was experimentally established that an increase in the length of the inductive coil of the emitter (pos. 2) leads to a deterioration (in the logarithmic dependence) of the operating range, and a thick (more than 2 mm thick) cylindrical coil does not meet the overall requirements. As a result of this, it was decided to use a flat coil with the axis of the winding parallel to the plane of the inductive coil of the emitter (item 2).
В связи с этим конструктивным решением нами был экспериментально установлен эффект поляризации. Он заключается в том, что при малых энергиях излучения расстояние срабатывания было больше при параллельной ориентации осей намотки индуктивной катушки излучателя (поз. 2) и индуктивности (поз. 20) в магнитной головке (поз. 1).  In connection with this constructive solution, we experimentally established the polarization effect. It consists in the fact that at low radiation energies, the operating distance was greater with the parallel orientation of the winding axes of the emitter inductive coil (pos. 2) and inductance (pos. 20) in the magnetic head (pos. 1).
В свою очередь, при перпендикулярном расположении осей катушек считывателя (поз. 10) и излучателя (поз. 12) достигался наименьший (аж до несрабатывания при непосредственном контакте со считывающей головкой) диапазон расстояний устойчивой передачи данных между индуктивной катушкой излучателя (поз. 2) и считывателем (поз. 9). При значительном (более 5 W) увеличении энергии излучения эффект поляризации замечен не был. Учитывая эффект поляризации, было уменьшено негативное влияние на сердечник (поз. 9) считывающей головки (поз. 1), который не намагничивается.  In turn, with the perpendicular arrangement of the axes of the reader coils (pos. 10) and the emitter (pos. 12), the smallest (even before failure in direct contact with the read head) distance range of stable data transmission between the inductive coil of the emitter (pos. 2) and reader (pos. 9). With a significant (more than 5 W) increase in the radiation energy, the polarization effect was not observed. Given the polarization effect, the negative effect on the core (pos. 9) of the read head (pos. 1), which is not magnetized, was reduced.
Было установлено, что шумовой сигнал (гармоники и магнитные шумы среды) мало влияет на передачу цифровых данных, так как градиент магнитного поля создает сигнал, который значительно сильнее уровня шума, и который может быть зарегистрирован менее чувствительными усилителями и детекторами. В предлагаемом изобретении в устройство введена схема прямого цифрового синтеза сигнала, отсчеты синтезируемого сигнала которой вычисляют при помощи цифровой вычислительной микросистемы реального времени или микросхемы с отложенной обработкой команд, которую выполняют с возможностью последовательной установки значения текущего кадра сигнала на выводах двухразрядной цифровой шины с частотой воспроизведения цифрового сигнала в пределах от 0 Hz до 4 KHz. При этом получают тот эффект, при котором искажения цифрового синтезатора сигнала не зависят от частоты воспроизводимого сигнала. It was found that the noise signal (harmonics and magnetic noise of the medium) has little effect on the transmission of digital data, since the magnetic field gradient creates a signal that is much stronger than the noise level, and which can be detected by less sensitive amplifiers and detectors. In the present invention, a direct digital signal synthesis circuit is introduced into the device, the synthesized signal samples of which are calculated using a real-time digital computer microsystem or a chip with delayed command processing, which is performed with the possibility of sequentially setting the value of the current signal frame at the terminals of a two-bit digital bus with a digital reproduction frequency signal range from 0 Hz to 4 KHz. This gives the effect in which the distortion of the digital signal synthesizer does not depend on the frequency of the reproduced signal.
В то же время используемая схема прямого цифрового синтеза сигнала представляет собой модуль, в котором можно направленно изменять состав и взаимное расположение конструктивных элементов, составляющих схему, а также направленно управлять ее свойствами - изменять форму или вид, длительность, а также частоту генерируемого исходящего сигнала. Это позволяет автоматически настраивать модуль цифрового синтеза сигнала на максимальный кпд в зависимости от параметров магнитной антенны с индуктивной катушкой излучателя (2).  At the same time, the scheme used for direct digital signal synthesis is a module in which you can directionally change the composition and relative position of the structural elements that make up the circuit, as well as directionally control its properties - change the shape or type, duration, and frequency of the generated outgoing signal. This allows you to automatically tune the digital signal synthesis module to the maximum efficiency depending on the parameters of the magnetic antenna with the inductive coil of the emitter (2).
В разработанном изобретении для регулирования мощности излучения используют двоичную (двухуровневую) цифровую широтно-импульсную модуляцию, в которой периоды между фронтами тактовых импульсов остаются стабильными. Это позволяет стабилизировать частоту излучения при работе устройства, реализующего способ, на максимальной мощности излучения индуктивной катушки.  In the developed invention, a binary (two-level) digital pulse-width modulation is used to control the radiation power, in which the periods between the edges of the clock pulses remain stable. This allows you to stabilize the frequency of the radiation when the device that implements the method, at the maximum radiation power of the inductive coil.
Заявленный способ изобретения отличается и тем, что, плоский сердечник (19) индуктора (2) выполняют из магнитно-нейтрального или магнитно-проводящего материала, продолговатой формы прямоугольного поперечного сечения с закругленными краями в виде ломаных граней, а индуктивную катушку излучателя (2) выполняют с добротностью, находящейся в пределах от 0,0001 μΗ/Ohm до 1200 μΗ/Ohm. Такое выполнение конструктивных элементов, реализующих способ, способствует достижению задекларированного технического результата изобретения.  The claimed method of the invention is also characterized in that the flat core (19) of the inductor (2) is made of magnetically neutral or magnetically conductive material, an oblong shape of a rectangular cross section with rounded edges in the form of broken faces, and the inductive coil of the emitter (2) with a quality factor ranging from 0.0001 μΗ / Ohm to 1200 μΗ / Ohm. This embodiment of structural elements that implement the method, helps to achieve the declared technical result of the invention.
Заявленное преимущественное расположение оси индуктора и считывающей головки параллельно и на расстоянии до 30 см не является априорно очевидным. Нами было экспериментально исследовано множество вариантов взаимных расположений индуктора и считывающей головки, вследствие чего была разработана и применена для данного способа специальная магнитная антенна с индуктивной катушкой излучателя, которая была выполнена со специальным магнитным плоским сердечником из магнитно-нейтрального или магнитопроводящего материала, выполненного продолговатой формы прямоугольного поперечного сечения с закругленными краями в виде ломаных граней. The claimed advantageous arrangement of the axis of the inductor and the read head in parallel and at a distance of up to 30 cm is not a priori obvious. We experimentally investigated many options for the relative positions of the inductor and the read head, as a result of which a special magnetic antenna with inductive was developed and applied for this method the emitter coil, which was made with a special magnetic flat core of magnetically neutral or magnetically conductive material, made of an oblong shape of a rectangular cross section with rounded edges in the form of broken faces.
Исследование показало, что указанный способ дает возможность индуцировать передачу данных на расстояние до 30 см без потерь и искажений, что теоретически невозможно предсказать или вычислить.  The study showed that this method makes it possible to induce data transmission at a distance of up to 30 cm without loss and distortion, which is theoretically impossible to predict or calculate.
Еще одной отличительной особенностью используемых устройств, реализующих заявленный способ, является то, что устройство передачи цифровых данных, при помощи которого реализуют данный способ, снабжают индуктором, способным генерировать магнитные силовые линии, и выполняют с возможностью переключения полярности напряжения питания, приложенного к индуктивной катушке излучателя, которая выполнена с магнитным плоским сердечником из магнитно-нейтрального или магнитопроводящего материала. Причем оси индуктора и считывающей головки располагают преимущественно параллельно и на расстоянии до 30 см.  Another distinctive feature of the used devices that implement the claimed method is that the digital data transmission device that implements this method is equipped with an inductor capable of generating magnetic lines of force, and is configured to switch the polarity of the supply voltage applied to the inductive coil of the emitter which is made with a magnetic flat core of a magnetically neutral or magnetically conductive material. Moreover, the axis of the inductor and the read head are predominantly parallel and at a distance of up to 30 cm.
По поводу использования треков. В заявленном способе устройство передачи цифровых данных индуктивным методом (15) выполняют с возможностью эмулирования одной дорожки, а именно: или номер 1 (track 1), или номер 2 (track 2), или номер 3 (track 3). Было установлено, что такое выполнение передающего устройства максимально повышает защищенность и минимизирует искажения передаваемых цифровых данных, так как в данном устройстве используется автономная последовательная передача треков, что также повышает надежность передаваемых цифровых данных.  Regarding the use of tracks. In the claimed method, the inductive method of transmitting digital data (15) is capable of emulating one track, namely either number 1 (track 1), or number 2 (track 2), or number 3 (track 3). It was found that this embodiment of the transmitting device maximizes security and minimizes distortion of the transmitted digital data, since this device uses an autonomous sequential transmission of tracks, which also increases the reliability of the transmitted digital data.
Как драйвер излучателя в разработанном способе используют высокочастотный переключатель со средней точкой потребления и стабилизацией напряжения средней точки относительно верхней и нижней точки питания. Это позволяет максимально эфективно поддерживать форму сигнала положительного и отрицательньного полупериодов излучения, и при этом защищая от выхода из строя драйвера излучателя при одновременном включении верхнего и нижнего ключей.  As a driver of the emitter, the developed method uses a high-frequency switch with a mid-point consumption and stabilization of the mid-point voltage relative to the upper and lower power points. This allows you to most effectively maintain the waveform of the positive and negative half-periods of radiation, while protecting from the failure of the emitter driver while turning on the upper and lower keys.
Отличие заявляемого изобретения также в том, что в качестве вычислительной системы может быть использован любой многофункциональный гаджет, либо контроллер с операционной системой, выполненной с возможностью записи реквизитов. Заявляемое техническое решение позволяет заранее, на этапе процедуры идентификации, осуществлять установление личности держателя карты, и авторизовать его, не сохраняя идентификационные и платежные данные в устройстве передачи цифровых данных. Примение операционного усилителя с изменяемым коэффициентом усиления и сверхнизким потреблением в устройстве передачи цифровых данных позволяет существенно экономить потребляемую энергию для увеличения продолжительности работы от автономного источника питания. The difference of the claimed invention is also that as a computing system can be used any multifunctional gadget, or a controller with an operating system configured to record details. The claimed technical solution allows in advance, at the stage of the identification procedure, to establish the identity of the card holder and authorize it without storing identification and payment data in a digital data transmission device. The use of an operational amplifier with a variable gain and ultra-low consumption in a digital data transmission device can significantly save energy consumption to increase the duration of work from an autonomous power source.
Кроме того, заявляемое техническое решение позволяет удаленно или локально, непосредственно в устройстве передачи цифровых данных, по команде, осуществлять контроль состояния устройства и мониторинг уровня заряда источника питания системы для своевременного уведомления и выполнения соответственной реакции при изменении параметров.  In addition, the claimed technical solution allows you to remotely or locally, directly in the digital data transmission device, upon command, to monitor the status of the device and monitor the level of charge of the system’s power supply for timely notification and the corresponding response when changing parameters.
Заявляемое техническое решение также позволяет защитить от выхода из строя драйвер излучателя устройства передачи цифровых (платежных) данных в случае внезапного (случайного) изменения питания устройства, а также при сбое в работе ПО устройства.  The claimed technical solution also allows you to protect the driver of the emitter of the device for transmitting digital (payment) data from failure in the event of a sudden (accidental) change in the power of the device, as well as in the event of a malfunction of the device software.
Таким образом, принципиальное отличие разработанного технического решения от известных технических решений, заключается в использовании усовершенствованной технологии и реализующем ее устройстве для обеспечения безопасной, помехоустойчивой, беспроводной (дистанционной) и надежной передачи платежных данных (цифровой информации), в т.ч. подзарядки, посредством преобразования магнитных импульсов идентификационных данных на расстоянии до 30 см.  Thus, the fundamental difference between the developed technical solution and the well-known technical solutions lies in the use of advanced technology and its implementing device to ensure safe, noise-resistant, wireless (remote) and reliable transmission of payment data (digital information), including recharging by converting magnetic pulses of identification data at a distance of up to 30 cm.
Причем в этой технологии стандартный POS-терминал используется лишь как приемник вышеуказанной информации, передаваемой дистанционно. В то время как известные технические средства используют как контактный тип приема (платежной) информации, так и бесконтактный прием (платежной) информации на расстоянии, не превышающем 1-2 дюйма, с обязательным ее сохранением, что резко повышает вероятность ее несанкционированного доступа (взлома) и потери.  Moreover, in this technology, the standard POS terminal is used only as a receiver of the above information transmitted remotely. While well-known technical means use both the contact type of reception of (payment) information and non-contact reception of (payment) information at a distance not exceeding 1-2 inches, with its mandatory storage, which dramatically increases the likelihood of its unauthorized access (hacking) and losses.
Кроме того, заявляемое техническое решение позволяет применять практически все известные интерфейсы для сопряжения, что дает возможность легко интегрировать данное изобретение со многими существующими вычислительными и коммуникационными устройствами, а также платежными системами. Лучший вариант осуществления изобретения In addition, the claimed technical solution allows you to use almost all known interfaces for pairing, which makes it easy to integrate this invention with many existing computing and communication devices, as well as payment systems. The best embodiment of the invention
Собирают устройство передачи цифровых данных индуктивным методом (15) в составе цифрового синтезатора сигнала или схемы прямого цифрового синтеза сигнала (6), модуля коммуникационной или вычислительной системы (23) с предустановленным ПО, модуля подзарядки (24) источника питания (26) устройства приема радиоволн индуктивным методом от источника излучения мобильного устройства, который располагают в/на мобильной вычислительной и коммуникационной системе (14), модуля беспроводной передачи типа blue-tooth (25), периферийного устройства сопряжения (27) для связи с принимающим устройством (16).  An inductive method for transmitting digital data is assembled (15) as part of a digital signal synthesizer or direct digital signal synthesis circuit (6), a communication or computing system module (23) with preinstalled software, a charging module (24) of a power source (26) of a radio wave receiving device by the inductive method from the radiation source of the mobile device, which is located on / on the mobile computing and communication system (14), the blue-tooth wireless transmission module (25), and the peripheral interface device (27) I connection with the receiving device (16).
Цифровой синтезатор сигнала или схему прямого цифрового синтеза сигнала (6) снабжают вычислительной микросистемой реального времени и соединяют с драйвером (7) излучателя, в качестве которого используют высокочастотный переключатель со средней точкой потребления и стабилизацией напряжения средней точки относительно верхней и нижней точки питания. Кроме того, драйвер излучателя (7) выполняют по схеме Н-моста, в котором предусматривают защиту от одновременного включения верхнего и нижнего ключей.  A digital signal synthesizer or direct digital signal synthesis circuit (6) is equipped with a real-time computing microsystem and connected to the driver (7) of the emitter, which is used as a high-frequency switch with a mid-point consumption and stabilization of the mid-point voltage relative to the upper and lower power points. In addition, the driver of the emitter (7) is performed according to the H-bridge scheme, which provides protection against the simultaneous activation of the upper and lower keys.
Драйвер излучателя (7) соединяют с индуктором (2). Последний выполняют с возможностью преобразования переменного электромагнитного поля в постоянный ток с его передачей к автономному источнику питания (26) мобильной вычислительной и коммуникационной системы (14) для его подзарядки. Кроме того, индуктор (2) выполняют с добротностью, которая находится в пределах до 1200 mil/Ohm, а также с возможностью генерирования электромагнитного поля (3) и индуцирования напряжения в модуле подзарядки источника питания (24). Последний располагают преимущественно параллельно или соответственно размещению антенны мобильного устройства.  The driver of the emitter (7) is connected to the inductor (2). The latter is performed with the possibility of converting an alternating electromagnetic field into direct current with its transmission to an autonomous power source (26) of a mobile computing and communication system (14) for recharging it. In addition, the inductor (2) is performed with a quality factor that is in the range up to 1200 mil / Ohm, as well as with the possibility of generating an electromagnetic field (3) and inducing voltage in the charging module of the power source (24). The latter is positioned predominantly in parallel with or corresponding to the placement of the antenna of the mobile device.
Цифровой синтезатор сигнала или схему прямого цифрового синтеза сигнала (6) выполняют с возможностью генерирования в процессе работы исходящего цифрового сигнала наперед заданной формы и временных интервалов, и с обеспечением отсутствия искажений исходящего цифрового сигнала вне зависимости от его частоты, а также с возможностью переключения полярности напряжения питания, приложенного к индуктору (2), и передачи цифровых данных за счет явления магнитной индукции в приемное устройство (16) с магнитной головкой (1) считывателя на расстояние до 30 см. При этом устройство передачи цифровых данных индуктивным методом (15), как правило, располагают отдельно от корпуса коммуникационной или вычислительной системы с предустановленным ПО (14). A digital signal synthesizer or a direct digital signal synthesis circuit (6) is configured to generate an outgoing digital signal in advance of a given shape and time intervals, and to ensure that there is no distortion of the outgoing digital signal regardless of its frequency, as well as with the ability to switch voltage polarity power applied to the inductor (2), and the transmission of digital data due to the phenomenon of magnetic induction in the receiving device (16) with the magnetic head (1) of the reader at a distance to 30 cm. In this case, the device for transmitting digital data by the inductive method (15), as a rule, is located separately from the housing of a communication or computer system with preinstalled software (14).
Модуль подзарядки источника питания устройства (24) выполняют съемным и с возможностью перемещения и последующей фиксации (например, с помощью «липучки») на накладке (23) коммуникационной или вычислительной системы с предустановленным ПО (14) в зависимости от места расположения (т.е. сверху, снизу или сбоку) его антенны (22). Модуль беспроводной передачи типа blue-tooth (25) связан также с периферийным устройством сопряжения (27), предназначенным для связи с принимающим устройством (16).  The recharging module of the power supply of the device (24) is removable and can be moved and subsequently fixed (for example, using Velcro) on the cover (23) of a communication or computer system with preinstalled software (14) depending on the location (i.e. top, bottom, or side) of its antenna (22). The blue-tooth wireless transmission module (25) is also connected to a peripheral interface device (27), intended for communication with a receiving device (16).
То есть фактически модуль подзарядки источника питания устройства (24), модуль беспроводной передачи типа blue-tooth (25), источник питания (26) коммуникационной или вычислительной системы с предустановленным ПО (14), а также периферийное устройство сопряжения (27) располагают на накладке коммуникационной или вычислительной системы с предустановленным ПО (14) и преимущественно с ее тыльной стороны.  That is, in fact, the charging module for the power supply of the device (24), the wireless transmission module of the blue-tooth type (25), the power supply (26) of the communication or computer system with preinstalled software (14), as well as the peripheral interface device (27) are located on the cover plate a communication or computing system with preinstalled software (14) and mainly from its rear side.
Далее осуществляют бесконтактную дистанционную подзарядку автономного источника питания мобильного устройства в процессе излучения электромагнитных волн при передаче цифровых (голосовых) данных, а также при осуществлении бесконтактных платежей с помощью устройства передачи цифровых данных индуктивным методом (15).  Next, non-contact remote charging of the autonomous power source of the mobile device is carried out during the emission of electromagnetic waves during the transmission of digital (voice) data, as well as when making contactless payments using the digital data transmission device by the inductive method (15).
Это реализуют путем излучения сигнала индуктора (2) устройства передачи цифровых данных индуктивным методом (15) на модуль подзарядки (24) устройства приема волн электромагнитной индукции в виде низкочастотных импульсов.  This is realized by radiation of the signal of the inductor (2) of the digital data transmission device by the inductive method (15) to the charging module (24) of the device for receiving electromagnetic induction waves in the form of low-frequency pulses.
После активизации коммуникационной или вычислительной системы с предустановленным ПО (14) для осуществления телефонных разговоров и/или передачи цифровых данных, в том числе осуществления платежей, выходной цифровой сигнал от антенны (22) коммуникационной или вычислительной системы с предустановленным ПО (14) с помощью канала бесконтактной передачи платежных данных (21) поступает в модуль беспроводной передачи типа blue-tooth (26) устройства передачи цифровых данных индуктивным методом (15).  After activating a communication or computer system with preinstalled software (14) for making telephone conversations and / or transmitting digital data, including payments, a digital output signal from the antenna (22) of a communication or computer system with preinstalled software (14) using the channel contactless payment data transfer (21) enters the blue-tooth type wireless transmission module (26) of the inductive method of transmitting digital data (15).
Модуль подзарядки устройства (24) производит зарядку методом преобразования переменного электромагнитного поля от мобильного устройства в момент совершения телефонных разговоров и/или передачи цифровых данных в постоянный ток, поступающий далее к автономному источнику питания (26), то есть происходит искомая подзарядка источника питания устройства (26). The recharging module of the device (24) performs charging by converting an alternating electromagnetic field from a mobile device at the time of making telephone conversations and / or transmitting digital data to direct current flowing further to an autonomous power source (26), i.e., the desired recharging of the device’s power source (26) occurs.
То же самое происходит как при передаче цифровых и/или голосовых данных, в том числе при осуществлении платежей, с помощью устройства передачи цифровых данных индуктивным методом (15), так и при отсутствии вышеуказанных действий, но располагая в последнем случае устройство передачи цифровых данных индуктивным методом (15) совместно с коммуникационной или вычислительной системой с установленным ПО (14) в радиусе действия ближайшей базовой приемно- передающей станции мобильной связи (28) с антенной (29), или аналогичного по функциональному назначению устройства, например, POS-терминала (16).  The same thing happens both when transmitting digital and / or voice data, including when making payments using the inductive method of transmitting digital data (15), and in the absence of the above actions, but in the latter case, having the inductive digital device method (15) in conjunction with a communication or computer system with installed software (14) within the radius of action of the nearest base transceiver station of mobile communication (28) with an antenna (29), or similar in functional purpose eniyu device, e.g., POS-terminal (16).
Модуль подзарядки источника питания устройства передачи цифровых данных индуктивным методом (15) функционирует в процессе осуществления передачи цифровых данных (платежей), посредством индукции переменного электромагнитного поля от катушки индуктора (2) в модуль подзарядки устройства (24). При этом скорость подзарядки зарядки зависит от частоты (количества) совершения платежей устройства передачи цифровых данных.  The recharging module of the power source of the digital data transmission device by the inductive method (15) operates in the process of transmitting digital data (payments) by inducing an alternating electromagnetic field from the inductor coil (2) to the charging module of the device (24). In this case, the charging recharge rate depends on the frequency (quantity) of payments made by the digital data transmission device.
В процессе работы мобильного устройства используют поляризацию сигнала индуктора (2) и регулируют нормированную мощность излучения сигнала индуктора (2) путем использования двоичной широтно-импульсной модуляции, а также изменением полярности, которая заключается в быстром переключении полярности напряжения питания, приложенной к индуктору (2), с одновременным усилением тока в нем, а также путем создания пикового изменения магнитного поля на магнитном считывателе (1).  In the process of operation of a mobile device, the polarization of the signal of the inductor (2) is used and the normalized radiation power of the signal of the inductor (2) is controlled by using binary pulse-width modulation, as well as by changing the polarity, which consists in quickly switching the polarity of the supply voltage applied to the inductor (2) , with simultaneous amplification of the current in it, as well as by creating a peak change in the magnetic field on a magnetic reader (1).
Бесконтактной передачей цифровых данных управляют с помощью соответствующего ПО, установленного в коммуникационной или вычислительной системе (14), которая находится в мобильном устройстве.  Contactless digital data transmission is controlled using appropriate software installed in a communication or computer system (14), which is located in a mobile device.
Модуль подзарядки источника питания устройства передачи цифровых данных индуктивным методом (15) функционирует в процессе осуществления телефонных переговоров при частоте выходного сигнала, передаваемого на частоте 900 МГц или 1800 МГц, а также при передаче данных выходной мощностью max 2 W, и при напряжении (DC) от модуля (24) в диапазоне (3,7 - 4,2) В, и с силой тока (500 - 2000) тА.  The inductive method of charging a digital data transmission device with an inductive method (15) operates during telephone calls at the frequency of the output signal transmitted at a frequency of 900 MHz or 1800 MHz, as well as during data transmission with an output power of max 2 W, and at voltage (DC) from module (24) in the range (3.7 - 4.2) V, and with current strength (500 - 2000) tA.
При полной зарядке аккумулятора (26) коммуникационной или вычислительной системы с предустановленным ПО (14) срабатывает световой индикатор и/или (или без него) звуковой сигнал (или без него). Это сигнализирует Пользователю об окончании подзарядки, причем индикатор (или без него) мигает красным и желтым цветами во время зарядки, и горит зеленым цветом, когда коммуникационная или вычислительная система с установленным ПО (14) полностью заряжена. При этом на дисплей (экран) (30) коммуникационной или вычислительной системы с предустановленным ПО (14) выведена иконка (31) состояния зарядки аккумулятора (26). When the battery (26) of the communication or computer system with preinstalled software (14) is fully charged, the indicator light and / or (or without it) sound signal (or without it). This signals the User about the completion of recharging, and the indicator (or without it) flashes red and yellow during charging, and lights up green when the communication or computer system with installed software (14) is fully charged. At the same time, the display (screen) (30) of the communication or computing system with preinstalled software (14) displays the icon (31) for the battery charging status (26).
Было установлено, что полную подзарядку коммуникационной или вычислительной системы с предустановленным ПО (14) обеспечивают при осуществлении телефонных разговоров и/или передачи цифровых и/или голосовых данных с помощью устройства передачи цифровых данных индуктивным методом (15) в течение не менее 168 ч.  It was found that the full recharging of a communication or computer system with preinstalled software (14) is provided during telephone conversations and / or transmission of digital and / or voice data using an inductive method for transmitting digital data (15) for at least 168 hours.
В случае передачи цифровых данных, в т.ч. осуществления платежей, цифровые данные передают защищенным каналом и хранят в защищенной области ПО (поз.18), установленного в вычислительной системе (смартфон, телефон, планшет и т.д.), которая поддерживает работу с устройством передачи цифровых данных индуктивным методом (15) .  In the case of digital data transmission, incl. making payments, digital data is transmitted by a secure channel and stored in a protected area of software (pos. 18) installed in a computer system (smartphone, phone, tablet, etc.) that supports the inductive method of transmitting digital data (15) .
С помощью вычислительной системы (смартфон, телефон, планшет и т.д.) с установленным ПО (поз. 18) передают платежную информацию на устройство передачи цифровых данных индуктивным методом (поз. 15), и далее - на устройство считывания карт (поз. 20).  Using a computing system (smartphone, phone, tablet, etc.) with installed software (pos. 18), payment information is transmitted to the digital data transmission device by the inductive method (pos. 15), and then to the card reader (pos. 18). twenty).
Например, для осуществления платежной операции, POS-терминал использует информацию, содержащуюся в track2 (согласно стандарту ISO/IEC 7813). С помощью устройства передачи цифровых данных индуктивным методом (поз. 15) передают информацию в виде колебаний магнитного поля, создавая сигнал в считывающей головке (поз. 1), подобный сигналу магнитной полосы (на фиг.1 - фиг.6 не показано) платежной карточки (на фиг.1 - фиг.6 не показано).  For example, to carry out a payment transaction, the POS terminal uses the information contained in track2 (according to the ISO / IEC 7813 standard). Using the digital data transmission device by the inductive method (pos. 15), information is transmitted in the form of magnetic field oscillations, creating a signal in the read head (pos. 1), similar to the magnetic strip signal (not shown in Fig. 1 - Fig. 6) of the payment card (figure 1 - figure 6 is not shown).
В данном примере нормированную мощность излучения регулируют путем быстрого переключения полярности напряжения питания, приложенной к индуктору (2), что составляет 1 с на каждое переключение.  In this example, the normalized radiation power is controlled by quickly switching the polarity of the supply voltage applied to the inductor (2), which is 1 s for each switching.
То есть, кроме платежной информации через устройство передачи цифровых данных индуктивным методом (поз. 15), которое работает на базе соответствующего способа передачи цифровых данных индуктивным методом, передают любую цифровую информацию. Вычислительная система с установленным ПО (поз. 18) может быть выполнена в составе системы авторизации и идентификации, которая обеспечивает безопасность хранения и передачи цифровой информации. При этом само устройство передачи цифровых данных индуктивным методом (поз. 15) не хранит цифровую информацию, а служит только средством ее транзитной передачи. Это делает невозможным использование цифровой (в первую очередь платежной) информации любым другим пользователем, кроме авторизованного пользователя. That is, in addition to payment information through an inductive method for transmitting digital data (key 15), which operates on the basis of the inductive method for transmitting digital data, any digital information is transmitted. A computer system with installed software (pos. 18) can be implemented as part of an authorization and identification system that ensures the safety of storage and transmission of digital information. In this case, the device for transmitting digital data by the inductive method (pos. 15) does not store digital information, but serves only as a means of its transit transmission. This makes it impossible to use digital (primarily payment) information by any other user except an authorized user.
Также в заявленном техническом решении реализована функция one-time-pin, которая способствует информационной безопасности даже в случае несанкционированного доступа к платежным данных.  Also, the claimed technical solution implements the one-time-pin function, which contributes to information security even in the event of unauthorized access to payment data.
В случае необходимости осуществления передачи платежных данных, клиент обращается в организацию, уполномоченную эмитировать карту, для получения информации о счете клиента, которая содержит цифровую информацию и позволяет производить передачу данных, например, осуществлять платежные операции при взаимодействии с устройствами считывания карт, например, POS-терминалами.  If it is necessary to transfer payment data, the client contacts the organization authorized to issue the card to obtain information on the client’s account, which contains digital information and allows data transfer, for example, to carry out payment transactions when interacting with card readers, for example, POS- terminals.
Такую же информацию, в том числе о счете клиента, обо всех платежных реквизитах и других характеристиках счета, которые организация-эмитент записывает на карты с магнитной полосой, передают по защищенному каналу в защищенную область ПО, вычислительную систему (поз. 14), взаимодействующую с устройством передачи цифровых данных индуктивным методом (поз. 15).  The same information, including about the client’s account, about all payment details and other characteristics of the account that the issuing organization writes to magnetic stripe cards, is transmitted via a secure channel to the protected area of the software computer system (item 14) that interacts with Inductive digital data transmission device (pos. 15).
С помощью вычислительной системы с установленным ПО (поз. 18) передают через устройство передачи цифровых данных индуктивным методом (поз. 15) по каналу (21) соответствующую (в т.ч. платежную) информацию бесконтактно на устройстве считывания карт (например, POS-терминал) без физического использования карты с магнитной полосой при передаче данных (например, при расчетах).  Using a computer system with installed software (pos. 18), the inductive method (pos. 15) is used to transmit digital information via the channel (21) via the channel (21) to the contactless card reader (for example, POS- terminal) without the physical use of a magnetic stripe card when transmitting data (for example, in calculations).
Промышленная применимость  Industrial applicability
Преимуществами предлагаемого технического решения являются:  The advantages of the proposed technical solutions are:
• низкий расход электроэнергии (экономия составляет от 15% и выше) по сравнению с бесконтактными аналогами и прототипом;  • low power consumption (savings of 15% or more) compared with non-contact counterparts and prototype;
• возможность работы от USBotg;  • the ability to work from USBotg;
• обеспечение нормируемой (оптимизированной, лишенной избыточности) мощности излучения, что затрудняет стороннее считывание данных (т.е. способствует усилению безопасности транзакций); обеспечение минимизации (т.е. сведение к минимально необходимому уровню) энергопотребления и массо-габаритных характеристик за счет нормирования мощности излучения; • providing normalized (optimized, devoid of redundancy) radiation power, which complicates third-party data reading (ie, helps to strengthen transaction security); ensuring minimization (that is, reduction to the minimum necessary level) of energy consumption and mass-dimensional characteristics due to standardization of radiation power;
осуществление синтеза исключительно требуемых характеристик сигнала средствами вычислительной микросистемы; synthesis of exclusively required signal characteristics by means of a computing microsystem;
• реализация управления потреблением модулей в различных режимах работы устройства, что дает экономию электроэнергии и приводит к увеличению срока эксплуатации без перезарядки;  • implementation of module consumption management in various operating modes of the device, which saves energy and leads to an increase in operating life without recharging;
полная подзарядка мобильного устройства, которую обеспечивают при осуществлении телефонных разговоров и/или передачи цифровых, в т.ч. платежных и/или голосовых данных с помощью устройства передачи цифровых данных индуктивным методом в течение не менее 168 ч. full recharging of a mobile device, which is provided when making telephone conversations and / or transferring digital ones, including billing and / or voice data using an inductive method for transmitting digital data for at least 168 hours
Разработанный способ соответствует стандарту беспроводной зарядки Qi vers.1.2 или предыдущих версий.  The developed method complies with the wireless charging standard Qi vers.1.2 or previous versions.
Также преимуществом заявляемого способа на базе устройства передачи цифровых данных индуктивным методом (поз. 15) является то, что вышеуказанное устройство (15) не хранит в себе цифровую (в т.ч. платежную) информацию, за счет чего оно является секьюрным инструментом. Устройство передачи цифровых данных индуктивным методом (поз. 15) также не содержит считыватель магнитных карт, который препятствует несанкционированному распространению охраняемой информации.  Another advantage of the proposed method on the basis of the inductive method of transmitting digital data (pos. 15) is that the above device (15) does not store digital (including payment) information, due to which it is a security tool. The inductive method for transmitting digital data (key 15) also does not contain a magnetic card reader, which prevents the unauthorized distribution of protected information.
Реализующее способ устройство передачи цифровых данных индуктивным методом (поз.15) в составе одноименной системы является портативным, компактным и энергоэффективным по сравнению с существующими бесконтактными аналогами и прототипом. Это позволяет его использовать в рамках стандарта потребления электроэнергии USB2.0 и USBotg. Согласно данным стандартам, мощность, которая предоставляется потребителю, составляет до 2,5 W (5V, 0,5 А).  The method for transmitting digital data using the inductive method (pos. 15) as part of the system of the same name is portable, compact and energy-efficient in comparison with existing contactless analogs and a prototype. This allows it to be used as part of the USB2.0 and USBotg power consumption standard. According to these standards, the power that is provided to the consumer is up to 2.5 W (5V, 0.5 A).
Система индуктивной передачи цифровых (платежных) данных дает возможность динамически генерировать данные доступными вычислительными/коммуникационными средствами для осуществления идентификации в (платежных) системах типа POS-терминал.  The system of inductive transmission of digital (payment) data makes it possible to dynamically generate data by available computing / communication tools for identification in (payment) systems such as POS-terminal.
Разработанное техническое решение направлено на обеспечение возможности бесконтактной дистанционной передачи электроэнергии на беспроводные устройства клавиатуры, компьютерные мыши, мобильные телефоны, смартфоны, планшеты, фото-, видео-, веб-камеры, карманные компьютеры, активные RFID-метки, беспроводные пульты и устройства ввода, в т.ч. для подзарядки источника питания мобильного устройства, а также на любые другие маломощные беспроводные устройства. The developed technical solution is aimed at providing the possibility of non-contact remote transmission of electricity to wireless devices keyboards, computer mice, mobile phones, smartphones, tablets, photo, video, web cameras, handheld computers, active RFID tags, wireless remotes and input devices, including to recharge the power source of the mobile device, as well as any other low-power wireless devices.
Таким образом, реализация заявленного технического решения, соответствующего требованиям и запросам современного рынка, обеспечивает возможность обслуживания всех видов транзакций и различных видов платежных счетов, а также передачу цифровой информации и подзарядку.  Thus, the implementation of the claimed technical solution that meets the requirements and requirements of the modern market, provides the ability to service all types of transactions and various types of payment accounts, as well as the transfer of digital information and recharging.

Claims

Формула изобретения Claim
1. Способ бесконтактной дистанционной подзарядки автономного источника питания для мобильных устройств индуктивным методом, выполненных, например, в виде компьютера, мобильного телефона, смартфона, планшета или другого электронного устройства, и коммуникационной системы, с автономным источником питания, заключающийся в излучении с помощью излучающей антенны в виде узкополосного высокочастотного генератора электромагнитных волн определенной частоты, который находится в мобильном устройстве, и в наведении в приемной антенне сигнала переменной ЭДС зарядного тока с амплитудой, зависящей от расстояния до излучателя электромагнитных волн, и в последующем обеспечении преобразования переменного напряжения в постоянное напряжение, которое медленно изменяется со временем, или в импульсное напряжение, которое должно быть не ниже заранее заданного порогового уровня для заряжаемого автономного источника питания в виде аккумулятора, который отличается тем, что бесконтактную дистанционную подзарядку автономного источника питания мобильного устройства производят в процессе излучения электромагнитных волн при осуществлении телефонных разговоров, передаче цифровых или голосовых данных, осуществлении бесконтактных платежей с помощью устройства передачи цифровых данных индуктивным методом (15) путем излучения сигнала индуктора (2) устройства передачи цифровых данных индуктивным методом (15) на модуль подзарядки (24) устройства приема волн электромагнитной индукции в виде низкочастотных импульсов, и при передаче электромагнитных волн на GSM-частоте от источника высокочастотного излучения мобильного устройства, которое содержит GSM- модуль высокочастотного излучения, а также при отсутствии вышеуказанных действий при приёме устройством передачи цифровых данных индуктивным методом (15) электромагнитных волн при расположении устройства передачи цифровых данных индуктивным методом (15) в радиусе действия ближайшей базовой приемно-передающей мобильной станции связи или аналогичного устройства, содержащего GSM-модуль высокочастотного излучения, например, POS- терминал с GSM-модемом, мобильный телефон, планшет с GSM-модулем, при этом устройство передачи цифровых данных индуктивным методом (15) выполняют в составе цифрового синтезатора сигнала или схемы прямого цифрового синтеза сигнала (6), которые снабжают вычислительной микросистемой реального времени, и соединяют с драйвером (7) излучателя, который соединяют с индуктором (2), модуля подзарядки (24) источника питания (26) устройства приема радиоволн индуктивным методом от источника излучения мобильного устройства, который располагают в мобильной вычислительной и коммуникационной системе (14), модуля беспроводной передачи типа blue-tooth, периферийного устройства сопряжения (27) со считывающей головкой устройства для считывания магнитных карт (9), а также устройства сопряжения (4), причем цифровой синтезатор сигнала или схему прямого цифрового синтеза сигнала (6) выполняют с возможностью генерирования исходящего цифрового сигнала наперед заданной формы и временных интервалов, и с обеспечением отсутствия искажений исходящего цифрового сигнала вне зависимости от его частоты, а также с возможностью переключения полярности напряжения питания, приложенного к индуктору (2), и передачи цифровых данных за счет явления магнитной индукции в приемное устройство (16) с магнитной головкой (1) считывателя на расстояние до 30 см, как драйвер излучателя (7) используют высокочастотный переключатель со средней точкой потребления и стабилизацией напряжения средней точки относительно верхней и нижней точки питания, и выполняют драйвер излучателя (7) по схеме El- моста, в котором предусматривают защиту от одновременного включения верхнего и нижнего ключей, индуктор (2) выполняют с возможностью преобразования переменного электромагнитного поля в постоянный ток с его передачей к автономному источнику питания (26) мобильной вычислительной и коммуникационной системы (14) для его подзарядки, и выполняют с добротностью, которая находится в пределах до 1200 mH/Ohm, а также с возможностью генерирования электромагнитного поля (3) и индуцирования напряжения в модуле подзарядки источника питания (24), который располагают преимущественно параллельно или соответственно размещению антенны мобильного устройства, в процессе работы мобильного устройства используют поляризацию сигнала индуктора (2) и регулируют нормированную мощность излучения сигнала индуктора (2) путем использования двоичной широтно-импульсной модуляции, а также изменением полярности, которая заключается в быстром переключении полярности напряжения питания, приложенной к индуктору (2), с одновременным усилением тока в нем, а также путем создания пикового изменения магнитного поля на магнитном считывателе (1), а бесконтактной передачей цифровых данных управляют с помощью соответствующего программного обеспечения, установленного в коммуникационной или вычислительной системе (14), которая находится в мобильном устройстве. 1. The method of non-contact remote charging of an autonomous power source for mobile devices by the inductive method, made, for example, in the form of a computer, mobile phone, smartphone, tablet or other electronic device, and a communication system, with an autonomous power source, which consists in radiation using a radiating antenna in the form of a narrow-band high-frequency generator of electromagnetic waves of a certain frequency, which is located in a mobile device, and in pointing the signal alternating EMF of the charging current with an amplitude depending on the distance to the emitter of electromagnetic waves, and subsequently ensuring the conversion of the alternating voltage into a constant voltage, which slowly changes with time, or into a pulse voltage, which should not be lower than a predetermined threshold level for a charged autonomous source power supply in the form of a battery, which is characterized in that the contactless remote charging of an autonomous power source of a mobile device is carried out in the process e radiation of electromagnetic waves when making telephone calls, transmitting digital or voice data, making contactless payments using the inductive method of transmitting digital data (15) by emitting an inductor signal (2) of the inductive method of transmitting digital data (15) to the charging module (24 ) devices for receiving electromagnetic induction waves in the form of low-frequency pulses, and when transmitting electromagnetic waves at a GSM frequency from a source of high-frequency radiation from mobile devices a, which contains a GSM-module of high-frequency radiation, as well as in the absence of the above actions when the digital data transmission device inductively receives (15) electromagnetic waves when the digital data transmission device is inductively (15) within the radius of the nearest base transceiver mobile station a communication device or similar device containing a GSM module of high-frequency radiation, for example, a POS terminal with a GSM modem, a mobile phone, a tablet with a GSM module, and the transmission device The digital data by the inductive method (15) are performed as part of a digital signal synthesizer or direct digital signal synthesis circuit (6), which are equipped with a real-time computing microsystem, and connected to the driver (7) of the emitter, which is connected to the inductor (2), the charging module (24) of the power source (26) of the radio wave receiving device inductively from the radiation source of the mobile device, which is located in a mobile computing and communication system (14), a blue-tooth wireless transmission module, a peripheral interface device (27) with a reading head of a magnetic card reader (9), and a interface device (4), the digital signal synthesizer or a direct digital synthesizer circuit the signal (6) is configured to generate an outgoing digital signal in advance of a given shape and time intervals, and to ensure that there is no distortion of the outgoing digital signal regardless of its frequency, as well as with the ability to switch the polarity of the supply voltage applied to the inductor (2), and transmission of digital data due to the phenomenon of magnetic induction in the receiving device (16) with the magnetic head (1) of the reader at a distance of up to 30 cm, as a driver of the emitter (7) use a high-frequency switch with the middle point of consumption and stabilization of the midpoint voltage relative to the upper and lower power points, and the driver of the emitter (7) is executed according to the El-bridge scheme, which provide protection against simultaneous switching on of the upper and lower keys, the inductor (2) is configured to convert an alternating electromagnetic field in direct current with its transfer to an autonomous power source (26) of a mobile computing and communication system (14) for recharging it, and perform with a quality factor that is in the limit up to 1200 mH / Ohm, as well as with the possibility of generating an electromagnetic field (3) and inducing voltage in the charging module of the power source (24), which is located mainly parallel to or corresponding to the placement of the antenna of the mobile device, the polarization of the inductor signal is used during the operation of the mobile device (2 ) and regulate the normalized radiation power of the inductor signal (2) by using binary pulse-width modulation, as well as by changing the polarity, which consists in quickly switching and the polarity of the supply voltage applied to the inductor (2), with simultaneous amplification of the current in it, and also by creating a peak change in the magnetic field on the magnetic reader (1), and the contactless transmission of digital data is controlled using the appropriate software installed in a communication or computing system (14) that resides in a mobile device.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что устройство передачи цифровых данных индуктивным методом (15) располагают вне корпуса мобильного устройства.  2. The method according to claim 1, characterized in that the device for transmitting digital data by the inductive method (15) is located outside the housing of the mobile device.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что, модуль подзарядки источника питания выполняют съемным, а также с возможностью перемещения и последующей фиксации на накладке мобильного устройства в зависимости от места расположения его излучающей антенны.  3. The method according to claim 1, characterized in that the charging module of the power source is removable, as well as with the possibility of movement and subsequent fixation on the pad of the mobile device, depending on the location of its radiating antenna.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что модуль подзарядки источника питания, модуль беспроводной передачи типа blue-tooth, источник питания мобильного устройства, а также периферийное устройство сопряжения (27) располагают на накладке мобильного устройства с его тыльной стороны.  4. The method according to claim 1, characterized in that the power supply charging module, the blue-tooth wireless transmission module, the power supply of the mobile device, as well as the peripheral interface device (27) are located on the back of the mobile device from its back side.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что вычислительную микросистему реального времени выполняют преимущественно в виде микро-ЭВМ.  5. The method according to claim 1, characterized in that the real-time computing microsystem is performed primarily in the form of a microcomputer.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что устройство сопряжения (4) при подключении к коммуникационной или вычислительной системе с установленным программным обеспечением (ПО) (14) идентифицируют как последовательный порт стандарта RS232, UART, с помощью которого производят передачу команд и данных в устройство передачи цифровых данных индуктивным методом (15).  6. The method according to claim 1, characterized in that the interface device (4) when connected to a communication or computer system with installed software (software) (14) is identified as a serial port of the RS232, UART standard, with which commands are transmitted and data to the digital data transmission device by inductive method (15).
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что устройство передачи цифровых данных индуктивным методом (15) снабжают вычислительной микросистемой реального времени, которую выполняют с возможностью синтеза передаваемого сигнала.  7. The method according to claim 1, characterized in that the digital data transmission device by the inductive method (15) is equipped with a real-time computing microsystem, which is configured to synthesize the transmitted signal.
8. Способ по п.5, отличающийся тем, что синтезатор сигнала (6) снабжают микросистемой с отложенной обработкой команд или вычислительной микросистемой реального времени, которую выполняют с возможностью последовательной установки значения текущего кадра сигнала на выводах двухразрядной цифровой шины с частотой воспроизведения цифрового сигнала в пределах от 0 Hz до 4 KHz.  8. The method according to claim 5, characterized in that the signal synthesizer (6) is equipped with a delayed command processing microsystem or a real-time computing microsystem, which is configured to sequentially set the value of the current signal frame at the terminals of a two-bit digital bus with a digital signal playback frequency of ranges from 0 Hz to 4 KHz.
9. Способ по п.1 , отличающийся тем, что как драйвер излучателя (7) используют операционный усилитель.  9. The method according to claim 1, characterized in that as an emitter driver (7) an operational amplifier is used.
10. Способ по п.1 , отличающийся тем, что в устройстве передачи цифровых данных индуктивным методом (15) применяют устройство сопряжения (4) с коммуникационной или вычислительной системы с установленным ПО (14), которое выполняют с возможностью передачи цифровых, в т.ч. платежных, данных и команд устройства передачи цифровых данных индуктивным методом (15) и с возможностью проверки состояния этого устройства (15). 10. The method according to claim 1, characterized in that in the device for transmitting digital data by the inductive method (15), an interface device (4) is used from a communication or computer system with installed software (14), which perform with the possibility of transmitting digital, including payment, data and commands of the digital data transmission device by the inductive method (15) and with the ability to check the status of this device (15).
1 1. Способ по п.1 1 , отличающийся тем, что устройство сопряжения (4) с коммуникационной или вычислительной системой с установленным программным обеспечением (ПО) (14) выполняют с возможностью поддержания стандартных методов передачи данных, таких, как, например, blue- tooth, UART, RS232, NFC, USB, wi-fl и других.  1 1. The method according to claim 1, characterized in that the interface device (4) with a communication or computer system with installed software (14) is performed with the ability to maintain standard data transfer methods, such as, for example, blue - tooth, UART, RS232, NFC, USB, wi-fl and others.
12. Способ по п. п.1 1 и 12, отличающийся тем, что устройство сопряжения (4) выполняют в виде кнопок или переключателей режимов, а нормированную мощность излучения регулируют путем быстрого переключения полярности напряжения питания, приложенной к индуктору (2), которая составляет от 10~6 с до 10 с на каждое переключение. 12. The method according to p. 1, 1 and 12, characterized in that the interface device (4) is made in the form of buttons or mode switches, and the normalized radiation power is controlled by quickly switching the polarity of the supply voltage applied to the inductor (2), which ranges from 10 ~ 6 s to 10 s for each switching.
13. Способ по п.1, отличающийся тем, что плоский сердечник (19) индуктора (2) выполняют из магнитно-нейтрального или магнитно-проводящего материала.  13. The method according to claim 1, characterized in that the flat core (19) of the inductor (2) is made of magnetically neutral or magnetically conductive material.
14. Способ по п.14, отличающийся тем, что плоский сердечник (19) индуктивной катушки излучателя (2) выполняют продолговатым и прямоугольной формы с поперечным сечением в виде ломаных граней.  14. The method according to 14, characterized in that the flat core (19) of the inductive coil of the emitter (2) is oblong and rectangular in cross-section in the form of broken faces.
15. Способ по п.1, отличающийся тем, что обмотку индуктора (2) выполняют из токопроводящих материалов с изоляцией каждого витка от соседних витков, или с упорядоченной или с неупорядоченной укладкой витков.  15. The method according to claim 1, characterized in that the winding of the inductor (2) is made of conductive materials with insulation of each coil from adjacent turns, or with ordered or disordered stacking of turns.
16. Способ по п.1 , отличающийся тем, что устройство передачи цифровых данных индуктивным методом (15) выполняют в виде или защитного чехла на коммуникационную или вычислительную систему с установленным программным обеспечением (ПО) (14), или в виде брелка, или в виде браслета (14).  16. The method according to claim 1, characterized in that the inductive method of transmitting digital data (15) is either in the form of a protective cover on a communication or computer system with installed software (14), or in the form of a key fob, or in the form of a bracelet (14).
17. Способ по п.1 , отличающийся тем, что устройство передачи цифровых данных индуктивным методом (15) выполняют в виде внешнего модуля, встроенного в коммуникационную или вычислительную систему с установленным программным обеспечением (ПО) (14).  17. The method according to claim 1, characterized in that the device for transmitting digital data by the inductive method (15) is performed as an external module built into a communication or computer system with installed software (14).
18. Способ по п.1, отличающийся тем, что увеличивают расстояние передачи выходного сигнала, используя поляризацию излучения магнитного поля.  18. The method according to claim 1, characterized in that they increase the transmission distance of the output signal using the polarization of the radiation of the magnetic field.
19. Способ по п.1, отличающийся тем, что модуль подзарядки источника питания устройства передачи цифровых данных индуктивным методом (15) выполняют с возможностью функционирования в процессе проведения телефонных переговоров при частоте выходного передаваемых сигнала 900 МГц или 1800 МГц, а также при передаче данных выходной мощностью max 2 W, и при напряжении (DC) от модуля (25) в диапазоне (3,7 - 4,2) В, и с силой тока (500 - 2000) гпА. 19. The method according to claim 1, characterized in that the module for charging the power source of the digital data transmission device by the inductive method (15) is configured to function during telephone negotiations at the output frequency of the transmitted signal 900 MHz or 1800 MHz, as well as when transmitting data with an output power of max 2 W, and at voltage (DC) from the module (25) in the range (3.7 - 4.2) V, and with power current (500 - 2000) hPA.
20. Способ по п.1, отличающийся тем, что способ соответствует стандарту беспроводной зарядки Qi vers.1.2 или предыдущих версий.  20. The method according to claim 1, characterized in that the method complies with the wireless charging standard Qi vers.1.2 or previous versions.
21. Способ по п.1, отличающийся тем, что для диагностики полной зарядки аккумулятора мобильного устройства используют световой индикатор, сигнализирующий Пользователю об окончании подзарядки, причем индикатор мигает красным и желтым цветами во время зарядки, и горит зеленым цветом, когда аккумулятор мобильного устройства полностью заряжен.  21. The method according to claim 1, characterized in that for the diagnosis of a full charge of the mobile device’s battery, a light indicator is used to signal the user that charging is complete, and the indicator blinks in red and yellow during charging, and lights up in green when the battery of the mobile device is fully charged.
22. Способ по п.1 , отличающийся тем, что для диагностики полной зарядки аккумулятора мобильного устройства используют звуковой сигнал, сигнализирующий Пользователю об окончании подзарядки.  22. The method according to claim 1, characterized in that for the diagnosis of a full charge of the battery of the mobile device, an audio signal is used, signaling the user about the completion of recharging.
23. Способ по п.1, отличающийся тем, что для диагностики полной зарядки аккумулятора мобильного устройства используют одновременно звуковой сигнал и световой индикатор, сигнализирующий Пользователю об окончании подзарядки, причем индикатор мигает красным и желтым цветами во время зарядки и горит зеленым цветом по ее окончании.  23. The method according to claim 1, characterized in that for the diagnosis of a full charge of the battery of the mobile device, an audio signal and a light indicator are used at the same time, signaling the user that charging is complete, and the indicator blinks in red and yellow during charging and lights up green when it is finished .
24. Способ по п.1, отличающийся тем, что устройство передачи цифровых данных индуктивным методом (15) выполняют с обеспечением функции автоматической остановки подзарядки при полной зарядке аккумулятора мобильного устройства.  24. The method according to claim 1, characterized in that the digital data transmission device by the inductive method (15) is performed with the function of automatically stopping recharging when the battery of the mobile device is fully charged.
25. Способ по п.1, отличающийся тем, что на экран мобильного устройства выводят иконку состояния зарядки аккумулятора.  25. The method according to claim 1, characterized in that the battery charge status icon is displayed on the screen of the mobile device.
26. Способ по п.1, отличающийся тем, что модуль подзарядки источника питания располагают вблизи излучающей антенны мобильного устройства.  26. The method according to claim 1, characterized in that the charging module of the power source is located near the emitting antenna of the mobile device.
27. Способ по п.1, отличающийся тем, что полную подзарядку мобильного устройства обеспечивают при осуществлении телефонных разговоров и/или передачи цифровых, в т.ч. платежных и/или голосовых данных с помощью устройства передачи цифровых данных индуктивным методом (15) в течение не менее 168 ч.  27. The method according to claim 1, characterized in that the full recharging of the mobile device is provided when making telephone calls and / or transmitting digital, incl. billing and / or voice data using an inductive method of transmitting digital data (15) for at least 168 hours
28. Способ по п.1, отличающийся тем, что варьируют скорость подзарядки в зависимости от частоты или количества совершения платежей устройства передачи цифровых данных (15).  28. The method according to claim 1, characterized in that the charging speed varies depending on the frequency or amount of payments made by the digital data transmission device (15).
PCT/UA2015/000086 2014-09-29 2015-09-18 Remote contactless method for charging mobile devices WO2016053223A1 (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAA201410589 2014-09-29
UAA201410590 2014-09-29
UA201410589 2014-09-29
UA201410590 2014-09-29

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016053223A1 true WO2016053223A1 (en) 2016-04-07

Family

ID=55631084

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/UA2015/000085 WO2016053222A1 (en) 2014-09-29 2015-09-18 Method for carrying out "paybeam" contactless payments
PCT/UA2015/000086 WO2016053223A1 (en) 2014-09-29 2015-09-18 Remote contactless method for charging mobile devices

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/UA2015/000085 WO2016053222A1 (en) 2014-09-29 2015-09-18 Method for carrying out "paybeam" contactless payments

Country Status (1)

Country Link
WO (2) WO2016053222A1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2306654C1 (en) * 2006-04-20 2007-09-20 Олег Валерьевич Белянин Wireless charging system (variants)
US20080100263A1 (en) * 2006-10-31 2008-05-01 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Electric power charge and discharge system
US20090243541A1 (en) * 2008-03-28 2009-10-01 Myongji University Industry And Academia Cooperation Foundation Method and apparatus for recharging battery of mobile station using electromagnetic resonant wave

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AUPS131202A0 (en) * 2002-03-25 2002-05-09 Clipsal Integrated Systems Pty Ltd Circuit arrangement for power control
US8109444B2 (en) * 2007-09-12 2012-02-07 Devicefidelity, Inc. Selectively switching antennas of transaction cards
US10579920B2 (en) * 2007-12-24 2020-03-03 Dynamics Inc. Systems and methods for programmable payment cards and devices with loyalty-based payment applications
TW201117063A (en) * 2009-11-13 2011-05-16 Novatek Microelectronics Corp Control method, control device and electronic apparatus
US9222997B2 (en) * 2010-06-17 2015-12-29 Koninklijke Philips N.V. Gradient coil power supply and a magnetic resonance imaging system
US8690059B1 (en) * 2013-01-20 2014-04-08 George Wallner System and method for a baseband nearfield magnetic stripe data transmitter

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2306654C1 (en) * 2006-04-20 2007-09-20 Олег Валерьевич Белянин Wireless charging system (variants)
US20080100263A1 (en) * 2006-10-31 2008-05-01 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Electric power charge and discharge system
US20090243541A1 (en) * 2008-03-28 2009-10-01 Myongji University Industry And Academia Cooperation Foundation Method and apparatus for recharging battery of mobile station using electromagnetic resonant wave

Also Published As

Publication number Publication date
WO2016053222A1 (en) 2016-04-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9008574B2 (en) Focused antenna, multi-purpose antenna, and methods related thereto
JP5763833B2 (en) System and method for detecting and protecting a wireless power communication device in a wireless power system
EP3127210B1 (en) Systems, apparatus, and methods for wireless power receiver coil configuration
KR101959099B1 (en) Wireless power receiver with multiple receiver coils
US9142999B2 (en) Systems, methods, and apparatus for small device wireless charging modes
US8947041B2 (en) Bidirectional wireless power transmission
KR101627945B1 (en) Systems, methods, and apparatus for rectifier filtering for input waveform shaping
US9306634B2 (en) Waking up a wireless power transmitter from beacon mode
KR20140036188A (en) Wireless power transmitter tuning
EP2321870A1 (en) Wireless power transmission for portable wireless power charging
WO2016053223A1 (en) Remote contactless method for charging mobile devices
CN108470202A (en) A kind of double interface non-contact card systems of NFC- bluetooths
RU167193U1 (en) DIGITAL DATA TRANSMISSION PAYBEAM INDUCTIVE METHOD
RU2574117C1 (en) Method for inductive transmission of digital paybeam data
WO2015163837A1 (en) Paybeam method for inductively transmitting digital data
WO2015163836A1 (en) Paybeam system for inductively transmitting digital data
UA106188C2 (en) Method for digital data inductive transmission

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15847744

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

DPE1 Request for preliminary examination filed after expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101)
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15847744

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1