Переносное устройство передачи данных и элемент крепления

Переносное устройство передачи данных и элемент крепления

Реферат

 

Изобретение относится к устройствам передачи информации и может быть использовано как переносное устройство передачи данных и элемент его крепления. Техническим результатом является улучшение надежности и увеличение расстояния считывания и записи. Устройство содержит носитель информации, в котором интегрально выполнены электронная схема с запоминающим элементом, индукционная катушка, элемент связи, имеющий соответствующий индукционной катушке магнитный материал. 2 с. и 10 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к переносному устройству передачи данных согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения и к элементу крепления для опоры элемента связи для носителя информации согласно ограничительной части пункта 8 формулы изобретения.

Возможности использования выполненных как правило в формате чековых карточек карточек с встроенным микропроцессором стали чрезвычайно многосторонними на основе их функциональной гибкости и продолжают увеличиваться с повышением скорости обработки данных и емкости памяти имеющихся интегральных схем. Наряду с типичными в настоящее время применениями таких карточек с встроенным микропроцессором в виде карточек медицинского страхования, карточек учета рабочего времени при скользящем графике, телефонных карточек и т. д., открываются новые возможности применения, в частности, для выполнения электронных платежных операций, для контроля за доступом к ЭВМ, для защищенных банков данных и т.д. Относительно связи с терминалом, соответственно, со станцией считывания и записи различают контактные карточки со встроенным микропроцессором и так называемые бесконтактные карточки с микропроцессором. В контактной карточке с микропроцессором контактирование происходит с помощью металлического контактного поля с обычно нормированными согласно стандарту Международной организации стандартизации (ISO) контактными поверхностями. Наряду с этим имеются бесконтактные карточки с встроенным микропроцессором, которые наряду с техническими преимуществами по сравнению с контактными карточками предлагают фирмам, издающим такие карточки, и пользователям также ряд интересных новых возможностей применения. Так например, бесконтактные карточки не обязательно вставлять в прибор для считывания карточек, имеются системы, которые могут работать на расстоянии нескольких метров. Широкую область применения предлагает, например, общественный местный транспорт, где в течение короткого времени необходимо проконтролировать возможно большее количество людей. Наряду с другими преимуществами, на поверхности бесконтактной карточки с встроенным микропроцессором не видно никаких технических элементов, так что возможности внешнего оформления карточки не сужаются наличием магнитных полосок или контактных поверхностей. Недостатки доступных в настоящее время бесконтактных карточек с встроенным микропроцессором заключаются прежде всего в дополнительных деталях, как например, передающих катушках или конденсаторных пластинах, которые необходимо интегрировать в карточку. Кроме того, необходимые в бесконтактной карточке с встроенным микропроцессором электронные устройства для бесконтактной передачи электрических сигналов на терминал делают ее более дорогой. В принципе для этого пригодны схемы, которые обеспечивают передачу сигналов с помощью микроволн, оптических сигналов, емкостной или индуктивной связи, при этом из-за плоской формы карточки с встроенным микропроцессором скорее всего пригодной является емкостная или индуктивная связь.

В настоящее время в большинстве бесконтактных карточек передача происходит индуктивным способом, с помощью которого можно реализовать как передачу данных, так и энергии. Так например, в корпусе карточки интегрально выполняют одну или несколько индукционных катушек, которые соответствующим образом соединены контактами с находящейся на полупроводниковой подложке схемой. Передача электрических сигналов происходит по принципу трансформатора со слабой связью, при этом несущая частота может находиться, например, в диапазоне между 100 и 300 кГц или нескольких МГц, в частности, быть равной промышленной частоте 13,56 МГц. Для этого необходимы индукционные катушки со значительно большей поверхностью катушек, составляющей в типичном случае около 30-40 см², по сравнению с поверхностью полупроводниковой микросхемы, составляющей около 10 мм². При этом индукционная катушка имеет как правило только несколько витков и выполнена плоской. Как правило, полупроводниковые элементы монтируют в виде предварительно изготовленных модулей или непосредственно в виде микросхемы на изготовленной травлением катушке. Затем выполненный в виде отдельной детали модуль микросхемы вместе с индукционной катушкой для окончательного изготовления карточки ламинируют в корпус карточки, при этом для выравнивания объема при ламинировании при необходимости используют снабженные отверстиями промежуточные пленки в качестве вставок. Возможные варианты размещения и выполнения индукционных катушек ограничиваются, с одной стороны, максимально допустимой высотой карточки с встроенным микропроцессором, равной 840 мкм согласно стандарту ISO, и, с другой стороны, заданными стандартом ISO гибкими свойствами карточки и тем самым максимально достигаемой плотностью магнитного потока. При этом важным параметром карточки с встроенным микропроцессором является дальность действия, т.е. максимальное расстояние между карточкой с встроенным микропроцессором и станцией для считывания и записи, внутри которого еще возможна безупречная передача данных. Если не учитывать возможности станции для считывания и записи, то максимально возможная дальность связи зависит прежде всего от согласования индукционной катушки внутри карточки с микросхемой и от эффективной поверхности выполняющей роль антенны индукционной катушки, причем поверхность катушки, естественно, ограничена заданной величиной карточки.

Из EP-A-0 691 625 известна радиочастотная оболочка для карточки с встроенным микропроцессором согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения, которая имеет встроенную питаемую от батареи схему микроконтроллера, с помощью которой может происходить бесконтактная передача данных с карточки с встроенным микропроцессором на считывающий прибор. Обмен данными между карточкой с встроенным микропроцессором и предусмотренной в оболочке схемой микроконтроллера происходит емкостным образом через конденсаторные пластины, снабжение питающим напряжением карточки с встроенным микропроцессором происходит через предусмотренную в оболочке индуктивную драйверную схему, которая имеет также ферритовый сердечник.

Из DE-A-44 01 089 известна оболочка для бесконтактной карточки с встроенным микропроцессором, в которой карточка с встроенным микропроцессором окружена плоской, в частности, прямоугольной оболочкой, и по меньшей мере частичная область окружающих карточку поверхностей является электрически проводящей. С помощью защитной оболочки возможно защищать бесконтактную карточку с встроенным микропроцессором от несанкционированного использования.

В основе настоящего изобретения лежит задача создать устройство для карточки с встроенным микропроцессором, с помощью которого можно улучшить надежность считывания и записи при проведении карточки мимо прибора считывания и записи и увеличить максимально возможное расстояние считывания и записи.

Эта задача решается с помощью переносного устройства передачи данных согласно пункту 1 и элемента крепления согласно пункту 8 формулы изобретения.

Согласно изобретению предусмотрено, что носитель информации представляет собой бесконтактную карточку с встроенным микропроцессором с интегрально выполненной в корпусе карточки индукционной катушкой, которая электрически соединена с электронной схемой, и элемент связи имеет соответствующий индукционной катушке магнитный материал. Магнитный материал может представлять собой включенный в элемент крепления ферритовый материал в виде сплошного тела, при этом наряду с классическими ферритовыми материалами возможно применение также других пригодных магнитных материалов, например, редкоземельных магнитных материалов, как например, титанат бария и т.п. При использовании таких ферритов для повышения плотности магнитного потока размещенной в карточке с встроенным микропроцессором индукционной катушки нет ограничений со стороны безусловно выполняемых требований стандарта ISO к гибким свойствам самой карточки с встроенным микропроцессором, в то время как введение ферритового материала непосредственно в карточку как правило приводит к невыполнению проводимых согласно стандарту ISO испытаний на гибкость.

Изобретение обеспечивает ряд преимуществ по сравнению с известными бесконтактными карточками с встроенным микропроцессором. Во-первых, можно оптимизировать элемент связи, усиливающий эффективность антенны при бесконтактной передаче электрических сигналов на станцию считывания и записи, независимо от конструктивных норм карточки с встроенным микропроцессором, относительно максимально возможного расстояния считывания и записи. Высота элемента связи может составлять, например, несколько миллиметров, что делает возможным использовать ферритовый материал в качестве элемента связи, за счет чего, например, при бесконтактном контроле за входом пользователя можно увеличить надежность считывания и значительно увеличить максимальное расстояние считывания. Во-вторых, можно как угодно часто использовать элемент крепления с элементом связи и, например, после объявления карточки недействительной использовать его снова.

Сущность изобретения заключается в том, что в переносном устройстве передачи данных для передачи электрических сигналов, соответственно, данных на станцию считывания и записи, содержащем носитель информации, в котором интегрально выполнены электронная схема с запоминающим устройством, и приданный электронной схеме элемент связи, который расположен, соответственно, опирается в заданном пространственном положении относительно электронной схемы, предусмотрен элемент крепления согласованный по меньшей мере частично с внешними размерами носителя информации, который поддерживает носитель информации и элемент связи в заданном положении относительно носителя информации, при этом носитель информации представляет собой бесконтактную карточку с встроенным микропроцессором с интегрально выполненной в корпусе карточки индукционной катушкой, которая электрически соединена с электронной схемой, а элемент связи содержит соответствующий индукционной катушке магнитный материал. Элемент крепления может быть выполнен в виде оболочки для носителя информации, а носитель информации по меньшей мере частично размещен в ней, а элемент связи прочно закреплен на элементе крепления, а элемент крепления и носитель информации выполнены, соответственно расположены с возможностью разъемного механического соединения друг с другом. Кроме того, элемент крепления может быть изготовлен из пластмассы, а элемент связи внесен, в частности, в виде связанных пластмассой магнитных частиц в материал элемента крепления или может быть выполнен в виде кармана для по меньшей мере частичного размещения в нем носителя информации, при этом карман имеет пластину основания и по меньшей мере частично покрывающую ее покрывную пластину, которая опирается на область кромок платины основания с помощью опорного устройства.

Согласно изобретению опорное устройство выполнено в виде, в основном, U-образного периферийного держателя и/или распределенных в области кромок пластины основания и расположенных на расстоянии друг от друга перемычек, причем элемент связи размещен в пластине основания или в покрывной пластине или в обеих пластинах.

Элемент крепления содержит расположенный в нем элемент связи для бесконтактной карточки, в которой встроен микропроцессор и интегрально выполнены электронная схема с запоминающим устройством и индукционная катушка, электрически соединенная с электронной схемой, при этом элемент крепления имеет пластину основания и, по меньшей мере, частично покрывающую ее покрывную пластину, которая опирается на область кромок пластины основания с помощью опорного устройства. Элемент связи содержит соответствующий индукционной катушке магнитный материал и размещен в пластине основания или в покрывной пластине или в обеих пластинах с обеспечением заданного пространственного положения соответственно электронной схеме после введения бесконтактной карточки в элемент крепления.

В элементе крепления опорное устройство выполнено в виде, в основном, U-образного периферийного держателя и/или в виде отдельных, распределенных в области кромок пластины основания и расположенных на расстоянии друг от друга перемычек.

Кроме того, элемент может быть изготовлен из пластмассы, а элемент связи размещен, в частности, в виде связанных пластмассой магнитных частиц внутри элемента крепления. Одним из вариантов выполнения элемента крепления может быть оболочка для носителя информации и носитель информации, по меньшей мере, частично размещен в ней.

В соответствии со вторым изобретением элемент связи прочно закреплен на элементе крепления, а элемент крепления и носитель информации выполнены, соответственно, расположены с возможностью разъемного механического соединения друг с другом.

В предпочтительном варианте выполнения изобретения может быть предусмотрено, что элемент крепления выполнен как оболочка для носителя информации и носитель информации по меньшей мере частично размещен в нем. При этом оболочка в любом случае может служить защитой бесконтактной карточки с встроенным микропроцессором, а также служить украшением и носителем рекламы. Кроме того, оболочка может быть выполнена из прозрачного или по меньшей мере частично прозрачного материала, в частности из пластмассы, и таким образом обеспечивать при вставленном в оболочку носителе информации возможность видеть нанесенные на носитель информации надписи.

Кроме того, может быть предпочтительно предусмотрено, что элемент связи закрепляют постоянно на элементе крепления, и элемент крепления и носитель информации выполнены, соответственно, расположены с возможностью разъемного механического соединения друг с другом. За счет этого при вставленном, соответственно, закрепленном носителе информации на элементе крепления обеспечивается правильное расположение элемента связи по отношению к электронной схеме и тем не менее обеспечивается возможно проще осуществляемое соединение, соответственно, отсоединение носителя информации от элемента связи.

Другой предпочтительный вариант выполнения изобретения отличается тем, что элемент крепления изготовлен из пластмассы, и элемент связи, в частности, в виде включенных в пластмассу магнитных частиц, расположен внутри элемента крепления. В таком случае элемент крепления может достигать также гибких свойств, предусмотренных стандартом для карточки с встроенным микропроцессором.

В особенно предпочтительном варианте выполнения изобретения предусмотрено, что элемент крепления выполнен в виде сумки для по меньшей мере частичного размещения носителя информации, при этом сумка имеет пластину основы и покрывающую ее, по меньшей мере, частично покрывную пластину, которая в области кромок пластины основания опирается на опорное устройство. Для этого опорное устройство может быть выполнено, в основном, в виде U-образного дистанционного элемента и/или в виде отдельных, распределенных в области кромки пластины основания и расположенных на расстоянии друг от друга дистанционных перемычек. В этом варианте выполнения элемент связи может быть расположен либо с одной стороны внутри только одной боковой стенки в заданном положении параллельно карточке с встроенным микропроцессором, либо для значительного увеличения эффективной поверхности антенны по обеим сторонам карточки с встроенным микропроцессором внутри элемента крепления.

Другие признаки, преимущества и целесообразности изобретения следуют из последующего описания примеров выполнения с помощью чертежей, на которых изображено: фиг. 1 - схематичный общий вид переносного устройства передачи данных с носителем информации (бесконтактной карточкой с встроенным микропроцессором) и удерживающим элемент связи элементом крепления согласно одному варианту выполнения изобретения; фиг. 2 - схематичный вид в разрезе устройства передачи данных согласно другому варианту выполнения изобретения; фиг. 3 - схематичный вид в разрезе устройства передачи данных согласно следующему варианту выполнения изобретения.

Показанные на фиг. 1 - 3 примеры выполнения изобретения содержат переносное устройство 1 передачи данных для бесконтактной передачи электрических сигналов, соответственно, данных на (не изображенную стационарную станцию считывания и записи), содержащее носитель 2 информации в виде обычной бесконтактной карточки с встроенным микропроцессором, и элемент 3 связи из магнитного материала. Бесконтактная карточка 2 с встроенным микропроцессором содержит выполненный в формате чековой карточки корпус 11 карточки из пластмассы, внутри которого расположена выполненная на полупроводниковой подложке электронная схема с запоминающим устройством и соединенная электрически со схемой индукционная катушка, при этом витки индукционной катушки при максимальном использовании поверхности карточки 2 с встроенным микропроцессором имеют размеры, примерно соответствующие внешним размерам корпуса 11 карточки. Изготовление такой бесконтактной карточки 2 с встроенным микропроцессором и интегрированной индукционной катушкой и полупроводниковой подложкой известно специалисту и не требует подробного описания.

Согласно изобретению предусмотрен элемент 4 крепления, по меньшей мере частично согласованный с внешними размерами носителя 2 информации, который служит опорой, с одной стороны, для носителя 2 информации и, с другой стороны, для опоры элемента 3 связи в заданном положении относительно носителя 2 информации. Элемент 3 связи перманентно закреплен на элементе 4 крепления, соответственно, расположен в нем. В предпочтительных вариантах выполнения согласно фиг. 1 - 3 элемент 4 крепления представляет собой защитную оболочку для бесконтактной карточки с встроенным микропроцессором в виде сумки для приблизительно полного (фиг. 1 и 2) или полного (фиг. 3) размещения носителя 2 информации, при этом сумка имеет пластину 5 основания и покрывающую частично пластину 5 основания покрывную пластину 6, которая в области кромок пластины 5 основания опирается на опорное устройство 7, выполненное, в основном, в виде U-образного дистанционного элемента. U-образный дистанционный элемент 7, например, наклеен на область кромок пластины 5 основания, и наклеенная на дистанционный элемент покрывная пленка 6 поддерживается так, что покрывная пленка 6 расположена на определенном расстоянии от пластины 5 основания. Таким образом, изображенный на фиг. 1 - 3 элемент 4 крепления с трех сторон закрыт опорным устройством 7 и только с одной стороны открыт. Выполненные при необходимости оптически прозрачными пластина 5 основания и покрывная пластина 6 состоят из гибкой, механически стойкой и сохраняющей размеры пластмассы, как например, поликарбоната или сложного полиэфира. Общая толщина состоящей также из нескольких отдельных слоев пленки покрывной пластины 6 составляет, например, 0,25 - 2 мм. Толщину опорного устройства 7 выбирают так, чтобы обеспечить легкое введение носителя 2 информации в элемент 4 крепления, т. е. , например, несколько больше 840 мкм. Вместо U-образного дистанционного элемента 7 опорное устройство в другом, не изображенном примере выполнения, может быть выполнено также в виде отдельных, распределенных в области кромок пластины 5 основания дистанционных перемычек, при этом в этом случае элемент 4 крепления не полностью закрыт в трех областях кромок, а имеет воздушный зазор между покрывной пластиной 6 и пластиной 5 основания, так что имеется возможность еще более простого введения носителя 2 информации в элемент 4 крепления. В другом, также не изображенном примере выполнения элемента крепления, согласно изобретению пластина 5 основания состоит из того же материала, что и покрывная пластина. Такой элемент крепления может быть, например, выполнен так, что одну покрывную пластину с двойной площадью карточки с встроенным микропроцессором просто перегибают в середине и, например, на трех сторонах кромок склеивают с помощью U-образного дистанционного элемента, имеющего клеящие поверхности. В другом варианте выполнения для простоты изготовления опирающаяся на область кромок часть покрывной пластины выполнена в виде опорного устройства, так что покрывная пластина и опорное устройство представляют собой единое целое. При этом образующая опорное устройство область кромок покрывной пластины может быть изготовлена глубокой вытяжкой, тиснением, вальцеванием или изгибом или посредством другого способа.

В показанном на фиг. 1 примере выполнения внутрь покрывной платины 6 внесен тонкий пластинчатый феррит 12, площадь основания которого почти полностью соответствует внешним размерам носителя 2 информации. В этом случае покрывная пластина 6 состоит из двух равных по поверхности пластмассовых пленок, между которыми вставлена ферритовая пластина 12 и которые соединены друг с другом сваркой в области кромок.

В показанном на фиг. 2 примере выполнения как в покрывную пластину 6, так и в пластину 5 основания вставлены ферритовые тела 8 и 9, каждое из которых имеет толщину около 0,5 - 1 мм.

В показанном на фиг. 3 примере выполнения в выполненные в виде пластмассовых пленок с толщиной около 1 - 2 мм пластину 5 основания и покрывную пластину 6 помещены соответствующие магнитные частицы 10.

Формула изобретения

1. Переносное устройство передачи данных для передачи электрических сигналов, соответственно, данных на станцию считывания и записи, содержащее носитель информации, в котором интегрально выполнены электронная схема с запоминающим устройством, и приданный электронной схеме элемент связи, который расположен, соответственно, опирается в заданном пространственном положении относительно электронной схемы, а также предусмотрен элемент крепления согласованный, по меньшей мере, частично с внешними размерами носителя информации, который поддерживает носитель информации и элемент связи в заданном положении относительно носителя информации, отличающееся тем, что носитель информации представляет собой бесконтактную карточку с встроенным микропроцессором с интегрально выполненной в корпусе карточки индукционной катушкой, которая электрически соединена с электронной схемой, а элемент связи содержит соответствующий индукционной катушке магнитный материал.

2. Устройство передачи данных по п.1, отличающееся тем, что элемент крепления выполнен в виде оболочки для носителя информации, а носитель информации, по меньшей мере, частично размещен в ней.

3. Устройство передачи данных по п.1 или 2, отличающееся тем, что элемент связи прочно закреплен на элементе крепления, а элемент крепления и носитель информации выполнены, соответственно, расположены с возможностью разъемного механического соединения друг с другом.

4. Устройство передачи данных по одному из пп.1 - 3, отличающееся тем, что элемент крепления изготовлен из пластмассы, а элемент связи внесен, в частности, в виде связанных пластмассой магнитных частиц в материал элемента крепления.

5. Устройство передачи данных по одному из пп.1 - 4, отличающееся тем, что элемент крепления выполнен в виде кармана для, по меньшей мере, частичного размещения в нем носителя информации, при этом карман имеет пластину основания и, по меньшей мере, частично покрывающую ее покрывную пластину, которая опирается на область кромок пластины основания с помощью опорного устройства.

6. Устройство передачи данных по п.5, отличающееся тем, что опорное устройство выполнено в виде, в основном, U-образного периферийного держателя и/или распределенных в области кромок пластины основания и расположенных на расстоянии друг от друга перемычек.

7. Устройство передачи данных по п.5 или 6, отличающееся тем, что элемент связи размещен в пластине основания, или в покрывной пластине, или в обеих пластинах.

8. Элемент крепления, содержащий расположенный в нем элемент связи для бесконтактной карточки, в которой встроен микропроцессор и интегрально выполнены электронная схема с запоминающим устройством и индукционная катушка, электрически соединенная с электронной схемой, при этом элемент крепления имеет пластину основания и, по меньшей мере, частично покрывающую ее покрывную пластину, которая опирается на область кромок пластины основания с помощью опорного устройства, элемент связи содержит соответствующий индукционной катушке магнитный материал и размещен в пластине основания, или в покрывной пластине, или в обеих пластинах с обеспечением заданного пространственного положения соответственно электронной схеме после введения бесконтактной карточки в элемент крепления.

9. Элемент крепления по п.8, отличающийся тем, что опорное устройство выполнено в виде, в основном, U-образного периферийного держателя и/или в виде отдельных, распределенных в области кромок пластины основания и расположенных на расстоянии друг от друга перемычек.

10. Элемент крепления по п. 8 или 9, отличающийся тем, что элемент крепления изготовлен из пластмассы, а элемент связи размещен, в частности, в виде связанных пластмассой магнитных частиц внутри элемента крепления.

11. Элемент крепления по любому из пп.8 - 10, отличающийся тем, что выполнен в виде оболочки для носителя информации и носитель информации, по меньшей мере, частично размещен в ней.

12. Элемент крепления по любому из пп.8 - 11, отличающийся тем, что элемент связи прочно закреплен на элементе крепления, а элемент крепления и носитель информации выполнены, соответственно, расположены с возможностью разъемного механического соединения друг с другом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3