JP2006039744A - Noncontact ic card reader device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ロードスイッチング方式にてＩＣカードに記憶されたデータを非接触で読み取る非接触型ＩＣカードリーダ装置に関する。 The present invention relates to a non-contact type IC card reader device that reads data stored in an IC card by a load switching method in a non-contact manner.
近年、施設への入退場管理、交通機関の自動改札などの用途に非接触型のＩＣカードを使用したシステムが普及してきている。非接触型ＩＣカードの多くはカード内に電源を備えておらず、ＩＣカードリーダ装置からの電磁波をアンテナで受信し、それを整流して電源としている。この生成される電源の容量は小さいため、ＩＣカードからＩＣカードリーダ装置へのデータ送信には消費電力が少なくて済む、いわゆるロードスイッチング方式が採用されることが多い。このロードスイッチング方式とは、送信するデータに基づいてＩＣカード内の負荷を変動させ、その変動をＩＣカードリーダ装置で検出し、復調する方式である。 In recent years, systems using contactless IC cards have become widespread for applications such as entrance / exit management of facilities and automatic ticket gates for transportation facilities. Many non-contact type IC cards do not have a power source in the card, receive electromagnetic waves from the IC card reader device with an antenna, and rectify it to use as a power source. Since the capacity of the generated power supply is small, a so-called load switching method is often adopted in which data consumption from the IC card to the IC card reader device is low. This load switching system is a system in which a load in an IC card is changed based on data to be transmitted, and the change is detected by an IC card reader device and demodulated.
図１２は、ロードスイッチング方式を採用したＩＣカード１およびＩＣカードリーダ装置２の従来の構成例をブロック図で示したものである。
ＩＣカードリーダ装置２において、搬送波発生回路１１で発生した搬送波は、変調回路１４で変調され、回路インピーダンスＺ１、フィルタ２２等を通してアンテナ回路１６へ導かれる。そして、アンテナ回路１６では、当該搬送波の周波数で励振されてＩＣカード１に向けて電磁波を放射する。
FIG. 12 is a block diagram showing a conventional configuration example of the
In the IC
制御回路１２は、送信すべき情報に対応した電圧の信号を出力するよう可変電圧発生回路１３を制御し、変調回路１４は可変電圧発生回路１３が出力する電圧に基づいて振幅変調を行う。
アンテナ回路１６から放射された電磁波は、ＩＣカード１のアンテナ回路７で受信される。受信された電磁波のエネルギーによりアンテナ回路７に発生した電圧は、整流回路８で整流されて直流電圧を発生し、電源としてＩＣ回路９に供給される。整流回路８で発生した電源電圧がＩＣ回路９に内蔵されたＩＣの最大許容電圧を超えないように、非線形な電気的特性を有する定電圧回路６が接続されている。
The
The electromagnetic wave radiated from the
更に定電圧回路６と並列に、負荷インピーダンス３とスイッチング素子４の直列回路からなる変調回路が接続されている。例えばＩＣカードリーダ装置２からリードコマンドを受信した場合、ＩＣ回路９は内部のメモリから送信すべきデータを読み出し、その内容に基づいてスイッチング素子４をオン／オフ動作させる。スイッチング素子４がオン／オフ動作すると、負荷インピーダンス３が接続／開放を繰り返すことになり、負荷インピーダンス３を変化させる。
Further, a modulation circuit composed of a series circuit of the
ＩＣカードリーダ装置２のアンテナ回路１６とＩＣカード１のアンテナ回路７とは電磁的に結合しているので、ＩＣカード１における負荷インピーダンス３の変化は、ＩＣカードリーダ装置２のアンテナ回路１６を通して接続点Ｎ３にも伝わることとなり、Ｎ３点において負荷インピーダンスの変化に応じた搬送波の電圧変動が発生する。
復調回路１９では、Ｎ３点の搬送波の電圧変動を検出する。こうして制御回路１２は、ＩＣカード１より送られてくるデータを受信することができる。
Since the
The demodulating
図１２のＩＣカード１およびＩＣカードリーダ装置２におけるインピーダンスの等価回路図である図１３を参照しながら、ＩＣカードリーダ装置２がＩＣカード１からデータを受信する仕組みについて詳細に説明する。
図１３において、変調回路１４の出力電圧は出力インピーダンスＺ１、フィルタ回路のインピーダンスＺｆ、アンテナ回路１６のインピーダンスＺａ１、Ｚａ２を経てＩＣカードに伝達される。ＩＣカード１は、ＩＣ回路９のインピーダンスＺＬ、スイッチング素子４によってオン／オフされるインピーダンスＲＬ、定電圧回路６が発生する非線形特性をもつインピーダンスＺＤなどが接続された負荷回路と見なすことができる。
A mechanism in which the IC
In FIG. 13, the output voltage of the
Ｎ２点からＩＣカード側を見た場合、変動する可能性があるインピーダンスはアンテナ回路とＩＣカードとの結合度合いによって変化するインピーダンスＺａ２、スイッチング素子４によってオン／オフされるインピーダンスＲＬおよび非線形の特性をもつインピーダンスＺＤである。
検出回路１７は、ＩＣカード１からの情報送信時にスイッチング素子４がオン／オフされ、インピーダンスＲＬが変動する状態をＮ２点における電圧変動として検出する。検出回路１７がＮ２点において大きな信号を検出するためには、ＩＣカード１内に存在するインピーダンスＺＬ，ＺＤに比べ、スイッチング素子４によってオン／オフされるインピーダンスＲＬが相対的に小さいことが必要となるので、非線形の特性をもつインピーダンスＺＤはできるだけ大きいことが望ましい。即ち、インピーダンスＺＤが極めて大きく、実質的に定電圧回路６には電流が流れない状態が最も望ましいということになる。
The
しかしながらＩＣカード１で受信する電力が弱くなると、定電圧回路６には上記のように電流が流れない状態にはなるものの、ＩＣ回路９の動作が不安定になってしまうという問題がある。
更に、ＩＣカード１で受信する電力が定電圧回路６で保護できないほど強くなると、ＩＣの最大許容電圧を超えてしまって、ＩＣが破壊されてしまうという問題がある。
However, when the power received by the
Furthermore, if the power received by the
そこで本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、ＩＣカード側で受信される電力が強過ぎず、また弱過ぎないように、最適な電磁エネルギーを送信することが可能な非接触型ＩＣカードリーダ装置を提供することを目的とするものである。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and is a non-contact type capable of transmitting optimum electromagnetic energy so that the power received on the IC card side is not too strong and not too weak. An object of the present invention is to provide an IC card reader device.
上記課題を解決すべく、請求項１記載の発明においては、所定電圧を超える電力を吸収してＩＣを保護する保護手段を有すると共に、受信した電磁界より動作電力を得て、負荷インピーダンスを変動させることにより情報を送信するＩＣカードに対して、非接触で当該情報を受信する非接触型ＩＣカードリーダ装置であって、供給された電圧に応じた強さの電磁界を発生させる電磁界発生手段、およびこの電磁界発生手段に供給する電圧を変更可能な可変電圧出力手段、を有する可変出力送信手段と、この可変出力送信手段により電磁界の強さを変化させ、当該変化に基づくＩＣカードの負荷インピーダンスの変化を検出する負荷変化検出手段と、この負荷変化検出手段によりＩＣカードの負荷インピーダンスの変化が検出された場合には、その時点での可変電圧出力手段の出力電圧を変化点出力電圧として検出し、当該変化点出力電圧に基づいて最適出力電圧を設定して、可変電圧出力手段が最適出力電圧を出力するように制御する出力制御手段と、を備えている。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
従って、請求項１記載の発明によれば、保護手段が作動しない所定電圧までは、可変電圧出力手段の出力電圧を変更してもＩＣカードの負荷インピーダンスに変化は無いが、所定電圧を超えると、ＩＣを保護すべく保護手段が所定電圧を超える電力を吸収するようになるので、当該保護手段に電流が流れ、ＩＣカードの負荷インピーダンスが変化する。
ＩＣカード側で最適な電力となるのは、保護手段で規程された所定電圧を若干超える状態に相当するため、保護手段に電流が流れる、すなわちＩＣカードの負荷インピーダンスの変化を検出したタイミングに基づいて出力制御手段は、最適出力電圧を設定し、当該電圧を可変電圧出力手段より出力させるように制御するので、ＩＣカードリーダ装置の最適な送信電力を供給することができるという優れた効果がある。
Therefore, according to the first aspect of the present invention, the load impedance of the IC card does not change even if the output voltage of the variable voltage output means is changed up to a predetermined voltage at which the protection means does not operate. Since the protection means absorbs power exceeding a predetermined voltage to protect the IC, a current flows through the protection means, and the load impedance of the IC card changes.
The optimum power on the IC card side corresponds to a state in which the predetermined voltage regulated by the protection means is slightly exceeded, so that a current flows through the protection means, that is, based on the timing when a change in the load impedance of the IC card is detected. The output control means sets the optimum output voltage and controls the output voltage to be output from the variable voltage output means. Therefore, there is an excellent effect that the optimum transmission power of the IC card reader device can be supplied. .
請求項２記載の発明によれば、可変出力送信手段は、可変電圧出力手段および電磁界発生手段の間に所定の出力インピーダンスを有するものであり、負荷変化検出手段は、出力インピーダンスに入力される前の電圧を検出する第１の電圧検出手段と、少なくとも出力インピーダンスの一部を通過した後の電圧を検出する第２の電圧検出手段と、を有するものであり、出力制御手段は、第１の電圧検出手段が検出した電圧が第１の検出電圧である時に、第２の電圧検出手段が検出した電圧を第２の検出電圧とし、第１の電圧検出手段が検出した電圧が第３の検出電圧である時に、第２の電圧検出手段が検出した電圧を第４の検出電圧とし、第１の検出電圧、第２の検出電圧、第３の検出電圧、および第４の検出電圧の間に、所定の関係が成立するか否かを判定することによって変化点出力電圧を検出するものである。 According to the second aspect of the present invention, the variable output transmission means has a predetermined output impedance between the variable voltage output means and the electromagnetic field generation means, and the load change detection means is input to the output impedance. The first voltage detecting means for detecting the previous voltage and the second voltage detecting means for detecting the voltage after passing through at least a part of the output impedance. The output control means includes the first voltage detecting means. When the voltage detected by the voltage detecting means is the first detected voltage, the voltage detected by the second voltage detecting means is used as the second detected voltage, and the voltage detected by the first voltage detecting means is the third detected voltage. The voltage detected by the second voltage detection means when the detection voltage is the fourth detection voltage is set between the first detection voltage, the second detection voltage, the third detection voltage, and the fourth detection voltage. A predetermined relationship is established And it detects a change point output voltage by determining whether.
従って、請求項２記載の発明においては、ＩＣカードの負荷インピーダンスの影響を受ける可変出力送信手段の出力インピーダンスの通過前後の電圧を測定することにより、ＩＣカードの負荷インピーダンスの変化を容易に検出することができ、これによりＩＣカードリーダ装置の最適な送信電力を供給することができるという優れた効果がある。 Therefore, in the second aspect of the invention, the change in the load impedance of the IC card is easily detected by measuring the voltage before and after passing through the output impedance of the variable output transmitting means affected by the load impedance of the IC card. Therefore, there is an excellent effect that the optimum transmission power of the IC card reader device can be supplied.
請求項３記載の発明によれば、第１の検出電圧、第２の検出電圧、第３の検出電圧、および第４の検出電圧の間に成立する所定の関係とは、第１の検出電圧および第２の検出電圧の比である第１の比と、第３の検出電圧および第４の検出電圧の比である第２の比との差が所定値を超えないという関係であることを特徴としている。 According to the third aspect of the present invention, the predetermined relationship established between the first detection voltage, the second detection voltage, the third detection voltage, and the fourth detection voltage is the first detection voltage. The difference between the first ratio, which is the ratio of the second detection voltage, and the second ratio, which is the ratio of the third detection voltage and the fourth detection voltage, does not exceed a predetermined value. It is a feature.
更に、請求項４記載の発明においては、第１の検出電圧、第２の検出電圧、第３の検出電圧、および第４の検出電圧の間に成立する所定の関係とは、第１の検出電圧および第３の検出電圧の比である第３の比と、第２の検出電圧および第４の検出電圧の比である第４の比との差が所定値を超えないという関係であることを特徴としている。
Furthermore, in the invention described in
従って、請求項３，４記載の発明によれば、ＩＣカードの負荷インピーダンスの影響を受ける可変出力送信手段の出力インピーダンスの通過前後の電圧変化の度合いを判断することで、ＩＣカードの負荷インピーダンスの変化を的確に検出することができ、これによりＩＣカードリーダ装置の最適な送信電力を供給することができるという優れた効果がある。 Therefore, according to the third and fourth aspects of the present invention, it is possible to determine the degree of voltage change before and after the passage of the output impedance of the variable output transmission means that is affected by the load impedance of the IC card. It is possible to accurately detect the change, and this provides an excellent effect that the optimum transmission power of the IC card reader device can be supplied.
請求項５記載の発明によれば、第１の電圧検出手段が検出する電圧は、可変電圧出力手段の出力端における出力電圧であり、第２の電圧検出手段が検出する電圧は、出力インピーダンスの少なくとも一部を通過した出力回路部位における出力電圧であることを特徴としている。 According to the fifth aspect of the present invention, the voltage detected by the first voltage detecting means is the output voltage at the output terminal of the variable voltage output means, and the voltage detected by the second voltage detecting means is the output impedance. It is an output voltage at an output circuit part that has passed at least a part.
従って、可変出力送信手段の方から見たＩＣカードの負荷インピーダンスを、可変出力送信手段の出力回路インピーダンスに対する相対的な大きさとして検出するものであり、これら第１の電圧検出手段および第２の電圧検出手段が検出する電圧は、回路上、容易に検出することができる電圧であるため、回路を複雑化することなくＩＣカードの負荷インピーダンスの変化を的確に検出して、ＩＣカードリーダ装置の最適な送信電力を供給することができるという優れた効果がある。 Therefore, the load impedance of the IC card as viewed from the variable output transmission means is detected as a relative magnitude with respect to the output circuit impedance of the variable output transmission means. The first voltage detection means and the second voltage detection means Since the voltage detected by the voltage detecting means is a voltage that can be easily detected on the circuit, the change in the load impedance of the IC card can be accurately detected without complicating the circuit, and the IC card reader device There is an excellent effect that the optimum transmission power can be supplied.
請求項６記載の発明によれば、負荷変化検出手段は、更に、電磁界発生手段の近傍に設けられ、当該電磁界発生手段が発生する電磁界の強さに応じた電圧を出力する電磁界検出手段を有し、第２の電圧検出手段は、当該電磁界検出手段が出力した電圧を検出することを特徴としている。
According to the invention described in
また、請求項７記載の発明によれば、電磁界検出手段は、電磁界発生手段が発生する電磁界と交差する検出コイルであり、第２の電圧検出手段は、電磁誘導作用によって前記検出コイルが発生する電圧を検出することを特徴としている。 According to a seventh aspect of the present invention, the electromagnetic field detection means is a detection coil that intersects the electromagnetic field generated by the electromagnetic field generation means, and the second voltage detection means is the detection coil by electromagnetic induction action. It is characterized by detecting a voltage generated by the above.
従って、請求項６，７記載の発明によれば、電磁界発生手段が発生する電磁界の強さは電磁界発生手段に供給される電圧に対応し、ＩＣカードの負荷インピーダンスの変化によって可変出力送信手段側に生じる電圧変動によって電磁界の強さも変動することになる。そのため、第２の電圧検出手段として、当該電磁界の強さに対応した電圧（検出コイルが発生する電圧）を検出すれば、変化点出力電圧を検出することができ、ＩＣカードリーダ装置の最適な送信電力を供給することができるという優れた効果がある。
また、特に、検出コイルを用いた請求項７記載の発明においては、検出コイルから出力される信号が特定の電位に拘束されていないため、当該特定電位の除去を行う回路を設ける必要がなく、さらに前記特定電位に含まれるノイズ等の影響を受けないので、特性面でも優れたものとなる。
Therefore, according to the sixth and seventh aspects of the present invention, the strength of the electromagnetic field generated by the electromagnetic field generating means corresponds to the voltage supplied to the electromagnetic field generating means, and the variable output can be made by changing the load impedance of the IC card. The electromagnetic field strength also fluctuates due to voltage fluctuations occurring on the transmission means side. Therefore, if the voltage corresponding to the intensity of the electromagnetic field (the voltage generated by the detection coil) is detected as the second voltage detection means, the change point output voltage can be detected, and the IC card reader device is optimal. There is an excellent effect that a sufficient transmission power can be supplied.
In particular, in the invention according to claim 7 using the detection coil, since the signal output from the detection coil is not constrained to a specific potential, there is no need to provide a circuit for removing the specific potential. Further, since it is not affected by noise or the like included in the specific potential, the characteristics are excellent.
請求項８記載の発明によれば、出力制御手段は、可変電圧出力手段に対してその出力電圧を漸増または漸減させるように制御して、変化点出力電圧を検出するようにしたことを特徴としている。
従って、請求項８記載の発明によれば、微妙な変化であるＩＣカードの負荷インピーダンスの変化を、漸増または漸減により的確に検出することができ、ＩＣカードリーダ装置の最適な送信電力を供給することができるという優れた効果がある。
According to the eighth aspect of the invention, the output control means controls the variable voltage output means to gradually increase or decrease the output voltage so as to detect the change point output voltage. Yes.
Therefore, according to the eighth aspect of the invention, the change in the load impedance of the IC card, which is a subtle change, can be accurately detected by gradual increase or decrease, and the optimum transmission power of the IC card reader device is supplied. There is an excellent effect of being able to.
請求項９記載の発明によれば、出力制御手段は、可変電圧出力手段に対してその出力電圧を漸増または漸減させるように制御する際、初期の段階では出力電圧を大きく変更して粗な分解能にて変化点出力電圧を検出し、変化点出力電圧が検出された後は、出力電圧を小さく変更して密な分解能にて最適出力電圧を設定するようにしたことを特徴としている。 According to the ninth aspect of the present invention, when the output control means controls the variable voltage output means so as to gradually increase or decrease the output voltage, the output voltage is largely changed in the initial stage so as to obtain a coarse resolution. The change point output voltage is detected at, and after the change point output voltage is detected, the output voltage is changed to be small so that the optimum output voltage is set with high resolution.
また、請求項１０記載の発明によれば、出力制御手段は、可変電圧出力手段に対してその出力電圧を漸増または漸減させるように制御する際、初期の段階では出力電圧を大きく変更して粗な分解能にて変化点出力電圧を検出し、変化点出力電圧が検出された後は、その時点で可変電圧出力手段が出力している出力電圧とその直前に出力した出力電圧との中間に次の出力電圧を設定し、以後、出力電圧を小さく変更して密な分解能にて最適出力電圧を設定するようにしたことを特徴としている。
According to the invention described in
さらに、請求項１１記載の発明によれば、出力制御手段は、過去に検出した変化点出力電圧を変化点出力電圧履歴情報として記憶する記憶手段を備え、かつ、出力制御手段は、記憶した出力電圧履歴情報に基づいて変化点出力電圧を予測し、予測した変化点出力電圧の近傍においては可変電圧出力手段の出力電圧を小さく変更して密な分解能にて変化点出力電圧を検出し、変化点出力電圧の近傍以外では、可変電圧出力手段の出力電圧を大きく変更して粗な分解能にて変化点出力電圧を検出するように可変電圧出力手段を制御するようにしたことを特徴としている。 According to the eleventh aspect of the present invention, the output control means includes storage means for storing the change point output voltage detected in the past as change point output voltage history information, and the output control means stores the stored output. Change point output voltage is predicted based on the voltage history information, and in the vicinity of the predicted change point output voltage, the output voltage of the variable voltage output means is changed to a small value, and the change point output voltage is detected with a fine resolution. Except in the vicinity of the point output voltage, the variable voltage output means is controlled so as to detect the change point output voltage with coarse resolution by largely changing the output voltage of the variable voltage output means.
従って、請求項９，１０，１１記載の発明によれば、変化点出力電圧が検出されるまでの、いわゆる初期段階においては、可変電圧出力手段の出力電圧を大きく変更して粗な分解能にて変化点出力電圧を検出するようにしているので、素早く変化点出力電圧を検出することができ、変化点出力電圧が検出された後は、可変電圧出力段の出力電圧を小さく変更して密な分解能にて変化点出力電圧を検出するようにしているので、処理の迅速化と検出の正確さとを両立させることができるという優れた効果がある。 Therefore, according to the ninth, tenth, and eleventh aspects of the invention, in the so-called initial stage until the change point output voltage is detected, the output voltage of the variable voltage output means is greatly changed to provide a rough resolution. Since the change point output voltage is detected, the change point output voltage can be detected quickly, and after the change point output voltage is detected, the output voltage of the variable voltage output stage is changed to a smaller value. Since the change point output voltage is detected with the resolution, there is an excellent effect that both the speed of processing and the accuracy of detection can be achieved.
請求項１２記載の発明によれば、出力制御手段は、第１の期間中、所定の出力電圧を保持し、当該第１の期間に連続する第２の期間中、所定の出力電圧とは異なる出力電圧を保持するような出力電圧パターンとなるように可変電圧出力手段を制御し、かつ、当該出力電圧パターンを漸増または漸減するように制御することを特徴としている。
According to the invention described in
従って請求項１２記載の発明によれば、第１の期間中、所定の出力電圧を保持し、当該第１の期間に連続する第２の期間中、所定の出力電圧とは異なる出力電圧を保持するような出力電圧パターンで出力することにより、出力インピーダンスを通過して当該出力電圧パターンがどのように変化したかを検出することにより、請求項８と同様の効果を得ることができる。 Therefore, according to the twelfth aspect of the present invention, the predetermined output voltage is held during the first period, and the output voltage different from the predetermined output voltage is held during the second period following the first period. By outputting in such an output voltage pattern, it is possible to obtain the same effect as in the eighth aspect by detecting how the output voltage pattern has changed through the output impedance.
請求項１３記載の発明によれば、出力制御手段は、ＩＣカードに向けて送信される情報種別および符号化方式に基づいて、第１の期間の所定の出力電圧および第２の期間の所定の出力電圧とは異なる出力電圧を各々設定し、ＩＣカードへの情報送信と並行して、変化点出力電圧を検出することを特徴としている。
これにより、最適な電力供給のための検査電磁波を特別に送信することなく、実際の情報送信に基づいて最適な電力供給の検出を行うことができるので、ＩＣカード側からの情報受信を最適な電力供給で素早く実現することができるという優れた効果がある。
According to the invention of
This makes it possible to detect optimal power supply based on actual information transmission without specially transmitting inspection electromagnetic waves for optimal power supply, so that information reception from the IC card side is optimal. There is an excellent effect that it can be realized quickly by power supply.
請求項１４記載の発明によれば、出力制御手段が設定する最適出力電圧は、変化点出力電圧より所定量だけ大きい電圧として設定されることを特徴としている。
また、請求項１５記載の発明によれば、出力制御手段が設定する最適出力電圧は、変化点出力電圧の変化を検出するために出力した、または出力する予定であった可変電圧出力手段の出力電圧のうちから１つの出力電圧を選択して設定されることを特徴としている。
According to the fourteenth aspect of the present invention, the optimum output voltage set by the output control means is set as a voltage that is larger than the change point output voltage by a predetermined amount.
According to the fifteenth aspect of the present invention, the optimum output voltage set by the output control means is the output of the variable voltage output means that has been output or is scheduled to be output in order to detect a change in the change point output voltage. One of the voltages is set by selecting one output voltage.
従って，請求項１４，１５記載の発明においては、ＩＣカードの回路電圧が安定することを優先に考え、定電圧回路に少し電流が流れるような、変化点出力電圧より少し大きめの電圧を最適出力電圧として設定することにより、ＩＣカードリーダ装置の最適な送信電力を供給することができるという優れた効果がある。
Therefore, in the inventions according to
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳しく説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るＩＣカードリーダ装置１０、及びＩＣカード１の回路構成を示したものである。なおＩＣカード１は「背景技術」の項で説明した図１２中のＩＣカード１と同じ回路構成であるので同一符号を付し、説明は省略する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 shows a circuit configuration of an IC
本実施形態のＩＣカードリーダ装置１０は、ＩＣカード１から受信した情報を復調する復調回路１９、情報送信のために所定の周波数、例えば１３．５６ＭＨｚの搬送波周波数ｆを発振する搬送波発生回路１１、制御回路１２、この制御回路１２が設定した電圧を出力する可変電圧発生回路１３、搬送波発生回路１１から出力される搬送波を可変電圧発生回路１３が出力する電圧信号で振幅変調する変調回路１４、出力回路に挿入された出力インピーダンスＺ１、フィルタ回路１５、供給された電圧に対応した強さの電磁界を発生しＩＣカード１に向けて放射するアンテナ回路１６、ＩＣカード１の負荷インピーダンスの変化を検出するための検出回路１７、検出回路１７が出力するアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路１８とで構成される。なお、本実施形態における出力インピーダンスＺ１は、変調回路１４やフィルタ回路１５などに寄生するインピーダンスであるが、専用のインピーダンス素子としても構成しても良い。
The IC
なお、図１において、アンテナ回路１６が電磁界発生手段に、可変電圧発生回路１３が可変電圧出力手段にそれぞれ相当し、可変電圧発生回路１３およびアンテナ回路１６に搬送波発生回路１１、変調回路１４、出力インピーンスＺ１、フィルタ回路１５等を加えたものが可変出力送信手段に相当する。また、検出回路１７およびＡ／Ｄ変換回路１８が第２の電圧検出手段に、制御回路１２が負荷変化検出手段、出力制御手段および第１の電圧検出手段に相当する。
In FIG. 1, the
次に、図２に示した波形図を参照して前述の最適出力電圧を決定する過程を説明する。図２において、（１）は搬送波発生回路１１が出力する搬送波、（２）は制御回路１２が可変電圧発生回路１３を制御して出力させる直線的に漸増する出力電圧Ｖ０、（３）は搬送波を直線的に漸増する出力電圧Ｖ０で変調した変調回路１４が出力する電圧Ｖ１、（４）は図１におけるＮ２点の電圧Ｖ２、（５）は検出回路１７が出力するＮ２点の電圧を検出した信号Ｖｉ、の波形図である。
Next, the process of determining the optimum output voltage will be described with reference to the waveform diagram shown in FIG. 2, (1) is a carrier wave output from the carrier
図２（３）に示すように、変調回路１４が出力する電圧Ｖ１の振幅が漸増すると、図２（４）に示すようにＮ２点の電圧Ｖ２も漸増するが、ある大きさの振幅になった時にＩＣカード１の定電圧回路６に電流が流れ始めるので、それ以降は変調回路１４が出力する電圧Ｖ１の振幅が増加するほどにはＮ２点の電圧Ｖ２は増加しない。定電圧回路６に電流が流れなければ電圧Ｖ１の増加に対応して破線のようにＮ２点の電圧Ｖ２の振幅が増加するはずである。
As shown in FIG. 2 (3), when the amplitude of the voltage V1 output from the
このように変調回路１４が出力する電圧Ｖ１と、Ｎ２点の電圧Ｖ２と複数の時点で比較することによって、ＩＣカード１の定電圧回路６に電流が流れ始める点、即ち負荷インピーダンスの変化点を検出することができる。
ここで、ＩＣ回路９が安定して動作するためには、電源電圧はある程度高い（例えば２Ｖ以上）方が良く、しかもその電圧が安定していることが望ましいため、本実施形態では、定電圧回路６に少し電流が流れる状態を最適とする。それは、ＩＣカード１の回路電圧が安定している状態が少し余裕をもって維持させるためである。
Thus, by comparing the voltage V1 output from the
Here, in order for the
この点を踏まえて、上記の変化点検出に基づく最適出力電圧Ｖ１０’を算出する方法について説明する。
可変電圧回路１３の出力電圧Ｖ０と検出回路１７の出力電圧Ｖｉとの関係は図３のようになる。図３の例では、Ｐ０点からＰ７点に向かって順次検出を行うもので、Ｐ３点とＰ４点とでは出力電圧Ｖ３と出力電圧Ｖ０との比に差異があることが検出されるので、Ｐ３点とＰ４点との間に変化点が存在すると推定され、Ｐ４点の出力電圧Ｖ１０が変化点出力電圧として検出される。
Based on this point, a method for calculating the optimum output voltage V10 ′ based on the above-described change point detection will be described.
The relationship between the output voltage V0 of the
正確には、真の変化点はＰ３点とＰ４点との間に存在すると推定されるので、Ｐ４点は真の変化点に対する近似的な変化点であるが、実用上はＰ４点を変化点と考えても支障がないので、以下の説明はＰ４点を変化点とし、Ｐ４点の出力電圧を変化点出力電圧Ｖ１０として扱うことにする。
また、実際にはＩＣカード１の回路電圧が安定することが重要なので、ＩＣカード１に内蔵されたＩＣを保護する定電圧回路６に少し電流が流れるよう、変化点出力電圧Ｖ１０より少し大きい電圧を最適出力電圧Ｖ１０’として設定する。図３の例ではＰ４点の出力電圧より１段階だけ大きいＰ５点における出力電圧を最適出力電圧Ｖ１０’として設定している。
Precisely, since the true change point is estimated to exist between the P3 point and the P4 point, the P4 point is an approximate change point with respect to the true change point. Therefore, in the following explanation, the point P4 is regarded as the changing point, and the output voltage at the point P4 is treated as the changing point output voltage V10.
In fact, since it is important that the circuit voltage of the
そして、制御回路１２は可変電圧発生回路１３に対して、前記最適出力電圧Ｖ１０’を出力するように指示する。
図２においては、理解を容易にするために出力電圧を連続的に漸増する例を示したが、図４の例のように、所定時間毎に出力電圧を階段状に変化させる方がより実用的である。図４の例においても作用や効果は図２の例と基本的に同じなので説明は省略する。
Then, the
FIG. 2 shows an example in which the output voltage is continuously increased gradually to facilitate understanding. However, it is more practical to change the output voltage stepwise every predetermined time as in the example of FIG. Is. Also in the example of FIG. 4, the operation and effect are basically the same as those of the example of FIG.
ここで、最適出力値Ｖ１０’を算出する制御回路１２の作動を図１０（ａ）のフローチャートを用いて説明する。
図１０（ａ）において、制御回路１２は、ステップＳ１００で初期値ｎ＝０を設定し、ステップＳ１１０で可変電圧発生回路１３の出力電圧Ｖ０（０）を出力し、ステップ１２０で現在の可変電圧発生回路１３の出力電圧値Ｖ０（０）と、その時の出力電圧値Ｖｉ（０）を入力して記憶する。
Here, the operation of the
10A, the
続くステップＳ１３０では、可変電圧発生回路１３の出力電圧をＶ０（０）からＶ０（１）に上げて（または下げて）出力し、ステップ１４０で現在の可変電圧発生回路１３の出力電圧値Ｖ０（１）と、その時の出力電圧値Ｖｉ（１）とを入力して記憶する。ステップＳ１５０において検出された電圧値の比であるα（０）およびα（１）を計算し、ステップＳ１６０で前記電圧比の差が所定値より大きいかどうかを判定し、大きい場合には負荷インピーダンスが変化したと判断してステップＳ１８０へ進む。
In the subsequent step S130, the output voltage of the variable
ステップＳ１８０では、現在の可変電圧発生回路１３の出力電圧値Ｖ１（n）を変化点出力電圧Ｖ１０として記憶し、ステップ１９０において変化点出力電圧Ｖ１０に基づいて最適出力電圧Ｖ１０’を決定し、最適出力電圧Ｖ１０’を出力するよう可変電圧発生回路１３を制御する。
一方、ステップＳ１６０で前記電圧比の差が所定値より小さいと判定した場合には、負荷インピーダンスの変化がないと判断してステップＳ１７０へ進み、ステップ１７０では、ｎを増してステップ１１０に戻り、上記のステップを繰り返す。
In step S180, the current output voltage value V1 (n) of the variable
On the other hand, if it is determined in step S160 that the voltage ratio difference is smaller than the predetermined value, it is determined that there is no change in load impedance, and the process proceeds to step S170. In step 170, n is increased and the process returns to step 110. Repeat the above steps.
ここで、上述したように、出力電圧Ｖ０を漸増しながらＩＣカード１の負荷インピーダンスの変化を検出する場合には、上記のステップＳ１６０のように判定を行うが、出力電圧Ｖ０を漸減しながらＩＣカード１の負荷インピーダンスの変化を検出する場合には図１０（ｂ）のステップＳ１６０’のように大小関係が逆転した判定を行うことになる。また、上述のステップＳ１５０では、検出した電圧値の比をＶ１に対するＶｉとして算出するが、図１０（ｃ）に示すように、Ｖ１同士、Ｖｉ同士の比として算出するステップＳ１５０’としても同様の結果が得られる。
Here, as described above, when the change in the load impedance of the
なお、ステップＳ１６０で、前回の電圧の比α（0）と今回の電圧の比α（1）との差を絶対値として取り扱っているのは、図３に一点鎖線で示すように、直列共振が発生する回路を含む場合などにおいては電圧降下ではなく、電圧上昇が発生して出力電圧Ｖｉが上昇する例もあるため、本実施例では絶対値とした。
図１０の処理手順は、出力制御手段、可変出力送信手段および負荷変化検出手段が協働して実行するもので、出力電圧を決定し出力するステップＳ１００，Ｓ１１０、Ｓ１３０、Ｓ１７０、Ｓ１９０等が出力制御手段および可変出力送信手段に相当し、信号を入力し判定するステップＳ１２０、Ｓ１４０、Ｓ１５０、Ｓ１６０、Ｓ１８０等が負荷変化検出手段に相当する。
In step S160, the difference between the previous voltage ratio α (0) and the current voltage ratio α (1) is handled as an absolute value because the series resonance is shown in FIG. In some cases, such as when a circuit is generated, the output voltage Vi rises due to a voltage rise rather than a voltage drop.
The processing procedure of FIG. 10 is executed in cooperation by the output control means, variable output transmission means, and load change detection means. Steps S100, S110, S130, S170, S190, etc. for determining and outputting the output voltage are output. Steps S120, S140, S150, S160, S180 and the like that are input and determined by a signal correspond to the control means and the variable output transmission means, and correspond to the load change detection means.
（第２の実施形態）
第１の実施形態においては、ステップＳ１００に示すようにＮ＝０より処理を開始し、以後、予定された出力電圧を一定の割合で増加または減少させながら順次出力するようにしているが、この実施形態においては、出力電圧を増加または減少させる差分電圧値を複数種類用意しておき、状況により出力電圧を増加または減少させる割合を変えるものである。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, as shown in step S100, the process is started from N = 0, and thereafter, the planned output voltage is sequentially output while increasing or decreasing at a constant rate. In the embodiment, a plurality of types of differential voltage values for increasing or decreasing the output voltage are prepared, and the rate of increasing or decreasing the output voltage is changed depending on the situation.
図５の例においては、初期の段階では大きな差分電圧値を用いて粗な分解能で変化点出力電圧の検出を行い、変化点電圧の近傍においては小さな差分電圧値を用いて密な分解能で変化点出力電圧の検出を行うよう可変出力送信手段を制御する。この例では３種類の分解能を設けており、図５（ａ）は可変電圧送信手段の出力電圧Ｖ１と、検出される信号電圧Ｖ３との関係を示し、図５（ｂ）は可変電圧送信手段の出力電圧Ｖ１の時間的な変化の状態を示している。 In the example of FIG. 5, the change point output voltage is detected with a coarse resolution using a large differential voltage value in the initial stage, and the change is made with a fine resolution using a small differential voltage value in the vicinity of the change point voltage. The variable output transmitting means is controlled to detect the point output voltage. In this example, three types of resolutions are provided. FIG. 5 (a) shows the relationship between the output voltage V1 of the variable voltage transmission means and the detected signal voltage V3, and FIG. 5 (b) shows the variable voltage transmission means. The state of the time change of the output voltage V1 is shown.
図５（ａ）および図５（ｂ）において、Ｐ０点（Ｖ（Ｐ０））、Ｐ１点（Ｖ（Ｐ１））、Ｐ２点（Ｖ（Ｐ２））、Ｐ３点（Ｖ（Ｐ３））と大きな差分電圧値（粗な分解能）で検出を行い、その結果、Ｐ３点によって負荷インピーダンスの変化が検出されると、大きな差分電圧値（粗な分解能）の２倍の分解能となる中程度の差分電圧値（中位の分解能）に切り替え、一旦Ｐ４点の出力電圧（Ｖ（Ｐ４））に戻している。しかし、Ｐ２点に対するＰ４点の出力電圧では、なおも負荷インピーダンスの変化が検出されるので、中程度の差分電圧値（中位の分解能）よりさらに２倍の分解能である小さな差分電圧値（密な分解能）に切り替え、Ｐ５点の出力電圧（Ｖ（Ｐ５））まで戻る。
Ｐ２点に対してＰ５点の出力電圧では負荷インピーダンスの変化が検出されないので、Ｐ５点とＰ４点の中間に負荷インピーダンスの変化点が存在すると判断し、Ｐ４点の出力電圧（Ｖ（Ｐ５））を変化点出力電圧として検出し、Ｐ４点の出力電圧より１段階大きい出力電圧として出力する予定であったＰ６点の出力電圧（Ｖ（Ｐ６））を最適出力電圧Ｖ１０’として設定し、可変電圧発生回路１３から出力した。
5 (a) and 5 (b), P0 point (V (P0)), P1 point (V (P1)), P2 point (V (P2)), and P3 point (V (P3)) are large. The detection is performed with the differential voltage value (coarse resolution). As a result, when a change in the load impedance is detected at the point P3, the medium differential voltage becomes a resolution twice as large as the large differential voltage value (coarse resolution). The value is switched to the value (medium resolution) and once returned to the P4 output voltage (V (P4)). However, since the change in load impedance is still detected at the output voltage at point P4 relative to point P2, a small differential voltage value (fine density) that is twice the resolution of the medium differential voltage value (medium resolution). To the output voltage (V (P5)) at point P5.
Since no change in load impedance is detected at the output voltage at point P5 relative to point P2, it is determined that there is a load impedance change point between points P5 and P4, and the output voltage at point P4 (V (P5)) Is detected as a change point output voltage, and the output voltage at point P6 (V (P6)), which was scheduled to be output as an output voltage that is one step larger than the output voltage at point P4, is set as the optimum output voltage V10 ′, and the variable voltage Output from the
このように粗と密の分解能を組み合わせて負荷インピーダンスの変化を検出することにより、短時間で目的の出力電圧に接近し、接近した後はより小さな誤差で最適出力電圧を見つけ出して設定することができる。
なお、図５の例では差分電圧値を整数比の３段階に設定したが、複数の異なる差分電圧値を任意の数だけ設定することによって、初期の段階では大きな差分電圧値を用いて最適出力電圧に短時間で接近し、接近した後は小さな差分電圧値に切り替えてより小さな誤差で最適出力電圧を見つけ出すものとすることができる。
By detecting the change in load impedance by combining coarse and fine resolution in this way, the target output voltage can be approached in a short time, and the optimal output voltage can be found and set with smaller errors after approaching. it can.
In the example of FIG. 5, the differential voltage value is set in three stages of integer ratios. However, by setting an arbitrary number of a plurality of different differential voltage values, an optimal output can be obtained using a large differential voltage value in the initial stage. The voltage can be approached in a short time, and after approaching, it can be switched to a small differential voltage value to find the optimum output voltage with a smaller error.
（第３の実施形態）
本実施形態のＩＣカードリーダ装置は、前述の第１の実施形態、第２の実施形態のいずれに対しても適用できるものであって、構成は図６に示すものである。
図６において、ＩＣカードリーダ装置２０は、第１の実施形態で説明した図１中のＩＣカードリーダ装置１０とほぼ同じ構成であるが、ＩＣカードリーダ装置２０には検出素子２４が設けられ、検出回路１７の信号源となっている点が異なっている。以下、図６に示すＩＣカードリーダ装置２０の構成と作用について説明するが、図１のＩＣカードリーダ装置１０と同じ構成および作用となる部分は説明を省略する。
(Third embodiment)
The IC card reader device of this embodiment can be applied to both the first embodiment and the second embodiment described above, and the configuration is shown in FIG.
6, the IC
図６に示すＩＣカードリーダ装置２０において、検出素子２４はアンテナ回路１６を構成するコイル状に形成されたアンテナ（電磁界発生手段）１６ａに近接して設けられ、アンテナ１６ａが発生させる電磁界と交差して電磁界の強さを検出する。アンテナ１６ａが検出する電磁界の強さは、アンテナ１６ａに供給される電圧に対応しているので、この電磁界の強さを検出すれば間接的にアンテナ１６ａの端子Ｎ４における電圧を検出することになり、第１の実施形態で説明した図１におけるＮ２点の電圧Ｖ２と同じような信号を得ることができる。このように検出コイル２４は、電磁誘導作用によってアンテナ１６ａが発生する電磁界の強さに対応した電圧信号を検出し、検出回路１７へ出力する。そして、この電圧信号により図１にメス実施形態と同様にして最適出力電圧Ｖ１０’が設定される。
In the IC
図６において、検出素子２４が第２の電圧検出手段に相当し、電磁界検出手段および検出コイルに相当する。
また、ここではコイル状のアンテナ素子である検出コイルを用いる例について説明したが、検出素子２４としてはホール素子や他の形態のアンテナ素子などを用いることができる。
In FIG. 6, the
Although an example using a detection coil that is a coiled antenna element has been described here, a Hall element or another form of antenna element can be used as the
（第４の実施形態）
本実施形態のＩＣカードリーダ装置の構成は、第１の実施形態で説明した図１中のＩＣカードリーダ装置１０、または第２の実施形態で説明した図６中のＩＣカードリーダ装置２０と同じ構成である。図１のＩＣカードリーダ装置１０と図６のＩＣカードリーダ装置２０とでは、信号の検出方法が異なるが、本実施形態のＩＣカードリーダ装置は、いずれの検出方法であっても適用できるものである。
(Fourth embodiment)
The configuration of the IC card reader device of this embodiment is the same as the IC
本実施形態のＩＣカードリーダ装置が第１の実施形態で説明したＩＣカードリーダ装置１０と異なる点は、変調回路１４の出力電圧Ｖ１を最適出力電圧にする方法にある。以下、出力電圧Ｖ１を最適出力電圧にする方法を示す図７、および出力電圧Ｖ１と検出した信号電圧の比ｚ（ｎ）との関係を示す図８を参照して説明する。
図７において、（１）は搬送波発生回路１１が出力する所定周波数の搬送波Ｖｆ、（２）は第１の期間と第２の期間とを１対として、第１組は出力電圧Ｖａ１とＶｂ１、第２組は出力電圧Ｖａ２とＶｂ２、第３組は出力電圧Ｖａ３とＶｂ３、……というように出力される可変電圧発生回路１３の出力電圧Ｖ０、（３）は搬送波発生回路１１が出力する搬送波を可変電圧発生回路１３の出力電圧で変調した変調回路１４の出力電圧Ｖ１、（４）は可変電圧発生回路１３の出力電圧Ｖａ１、Ｖｂ１、Ｖａ２、Ｖｂ２、Ｖａ３、Ｖｂ３などに対応して検出回路１７がＮ２点において検出した電圧Ｖｉであって、それぞれの電圧がＶｃ１、Ｖｄ１、Ｖｃ２、Ｖｄ２、Ｖｃ３、Ｖｄ３である。
The IC card reader device of this embodiment is different from the IC
In FIG. 7, (1) is a carrier wave Vf of a predetermined frequency output from the carrier
ここで出力電圧Ｖａ１とＶｂ１、出力電圧Ｖａ２とＶｂ２、出力電圧Ｖａ３とＶｂ３、……などは、それぞれの対において振幅の比が一定値を保つものである。
図８は、可変電圧発生回路１３が第１の期間において出力する出力電圧Ｖ０と検出回路１７が検出した電圧Ｖｉとの比（Ｖｉ／Ｖ０）をｘ（ｎ）とし、第２の期間において出力する出力電圧Ｖ０と検出回路１７が検出した電圧Ｖｉとの比（Ｖｉ／Ｖ０）をｙ（ｎ）として、さらにｘ（ｎ）とｙ（ｎ）との比（ｘ（ｎ）／ｙ（ｎ））を求めてｚ（ｎ）とし、出力電圧Ｖ０と比ｚ（ｎ）との関係を示したものである。即ち、出力電圧Ｖ０がＶａ１、Ｖｂ１、Ｖａ２、Ｖｂ２、Ｖａ３、Ｖｂ３というように順に出力され、電圧ＶｉがＶｃ１、Ｖｄ１、Ｖｃ２、Ｖｄ２、Ｖｃ３、Ｖｄ３というように検出された時に、ｘ（１）を（Ｖｃ１／Ｖａ１）、ｙ（１）を（Ｖｄ１／Ｖｂ１）として算出し、出力電圧Ｖ０と電圧Ｖｉとの比ｚ（１）を（ｘ（１）／ｙ（１））のように算出する。
Here, the output voltage Va1 and Vb1, the output voltage Va2 and Vb2, the output voltage Va3 and Vb3,.
In FIG. 8, the ratio (Vi / V0) between the output voltage V0 output by the variable
出力電圧Ｖ０が小さい間は比ｚ（ｎ）はほぼ一定値を保つが、出力電圧Ｖ０がある電圧を超えると出力電圧Ｖ０が大きい第１の期間においてＩＣカード１の定電圧回路６に電流が流れ始め、変化点を生じ、比ｚ（ｎ）が低下し始める。変化点が生じることは第１の実施形態における図３の説明、第２の実施形態における図５の説明と同様である。
最適出力電圧Ｖ１０’を設定する制御手順について図１１を参照しながら説明する。図１１の制御手順は、基本的考え方は第１の実施形態で説明した図１の場合と同じであるが、図１１の手順では第１の出力電圧と第２の出力電圧とが１対であって、その比が一定値を保つ点が異なる。
While the output voltage V0 is small, the ratio z (n) is maintained at a substantially constant value. However, when the output voltage V0 exceeds a certain voltage, current is supplied to the
A control procedure for setting the optimum output voltage V10 ′ will be described with reference to FIG. The basic concept of the control procedure of FIG. 11 is the same as that of FIG. 1 described in the first embodiment. However, in the procedure of FIG. 11, the first output voltage and the second output voltage are a pair. However, the difference is that the ratio remains constant.
図１１（ａ）において、制御回路１２は、ステップＳ３００で初期値ｎ＝１を設定し、ステップＳ３１０で第１の期間における可変電圧発生回路１３の出力電圧Ｖａ（１）を出力し、ステップ１２０で現在の可変電圧発生回路１３の出力電圧値Ｖａ（１）と、その時の検出回路１７が検出した電圧Ｖｃ（１）とを入力し、記憶する。ステップＳ３３０で第２の期間における可変電圧発生回路１３の出力電圧Ｖ１ｂ（１）を出力し、ステップ１４０で現在の可変電圧発生回路１３の出力電圧値Ｖｂ（１）と、その時の検出回路１７が検出した電圧Ｖｄ（１）とを入力し記憶する。ステップＳ３５０において検出された電圧値の比であるｘ（１）、ｙ（１）を算出し、さらにそれらの比ｚ（１）を計算して、ステップＳ３６０で前記比ｚ（１）が所定値より大きいかどうかを判定し、小さい場合には負荷インピーダンスが変化したと判断してステップＳ３８０へ進む。
In FIG. 11A, the
ステップＳ３８０では、可変電圧発生回路１３の出力電圧値Ｖａ（ｎ）を変化点出力電圧Ｖ１０として記憶し、ステップ１９０において変化点出力電圧Ｖ１０に基づいて最適出力電圧Ｖ１０’を決定し、制御回路１２はこの最適出力電圧Ｖ１０’を出力するよう可変電圧発生回路１３を制御する。
ステップＳ３６０で前記比ｚ（ｎ）が所定値より大きい場合には、負荷インピーダンスの変化がないと判断してステップＳ３７０へ進み、ステップ１７０では、ｎを増してステップ１１０に戻り、以上のステップを繰り返す。
In step S380, the output voltage value Va (n) of the variable
If the ratio z (n) is larger than the predetermined value in step S360, it is determined that there is no change in load impedance, and the process proceeds to step S370. In step 170, n is increased and the process returns to step 110. repeat.
図７および図１１（ａ）の例では可変電圧発生回路１３の第１の期間における出力電圧Ｖａ（ｎ）に比べ、第２の期間における出力電圧Ｖｂ（ｎ）が小さい場合について説明したが、大小関係が逆であっても同じ結果が得られる。但し、出力電圧Ｖａ（ｎ）に比べ第２の期間における出力電圧Ｖｂ（ｎ）の方が大きい場合には、変化点出力電圧Ｖ１０として大きい方の出力電圧Ｖｂ（ｎ）を採用する。
In the example of FIGS. 7 and 11A, the case where the output voltage Vb (n) in the second period is smaller than the output voltage Va (n) in the first period of the variable
また、図７および図１１の例では可変電圧発生回路１３の第１の期間における出力電圧Ｖ１ａが漸増させる場合について説明したが、出力電圧Ｖ１ａが漸減させるようにしても同様の結果が得られる。この場合、図１１（ａ）のステップＳ３６０を、図１１（ｂ）のステップＳ３６０’のように大小関係が逆転した判定を行うことになる。
さらに、図１１（ａ）のステップＳ３５０では検出した電圧値の比を同一時期に入力された可変電圧発生回路１３の出力電圧Ｖａ（ｎ）（またはＶｂ（ｎ））と、検出回路１７が検出した電圧Ｖｃ（ｎ）（またはｄ（ｎ））との比として算出するが、これは図１１（ｃ）のようにＶａ（ｎ）とＶｂ（ｎ）、Ｖｃ（ｎ）とＶｄ（ｎ）の比として算出するステップＳ３５０’としても同様の結果が得られる。
7 and 11, the case where the output voltage V1a in the first period of the variable
Further, in step S350 of FIG. 11A, the
（第５の実施形態）
この実施形態においては、技術的な概念としては第４の実施形態に含まれるものであり、負荷インピーダンスの変化を検出する過程とＩＣカードへ情報送信する過程とを並行して実行する点において第３の実施形態と異なる。
ＩＣカードリーダ装置からＩＣカードへ情報を送信する場合に、情報を２進数で表現される符号化を行ない、その符号化の方法にはマンチェスタ符号やＦＭ０符号などが含まれる。図９にこれらの符号化方式の例を示したので、それぞれの符号の特徴を簡単に説明する。
(Fifth embodiment)
In this embodiment, the technical concept is included in the fourth embodiment, and the process of detecting a change in load impedance and the process of transmitting information to the IC card are executed in parallel. Different from the third embodiment.
When information is transmitted from the IC card reader device to the IC card, the information is encoded in binary numbers, and the encoding method includes Manchester code, FM0 code, and the like. Since examples of these encoding methods are shown in FIG. 9, the characteristics of the respective codes will be briefly described.
図９（１）はマンチェスタ符号の例であって、例えば、１周期の前半の振幅が小さく、後半の振幅が大きい場合を２進数の“０”とし、逆に１周期の前半の振幅が大きく、後半の振幅が小さい場合を２進数の“１”とする。また、図９（２）はＦＭ０符号の例であって、例えば、１周期の中で振幅が変化しない場合を２進数の“０”とし、１周期の前半と後半とで振幅が異なる場合を２進数の“１”として、なおかつ各周期の区切りにおいて搬送波の振幅が変化するものである。 FIG. 9 (1) shows an example of Manchester code. For example, when the amplitude of the first half of one cycle is small and the amplitude of the second half is large, the binary number “0” is set. Conversely, the amplitude of the first half of one cycle is large. When the latter half of the amplitude is small, the binary number “1” is used. FIG. 9 (2) shows an example of the FM0 code. For example, when the amplitude does not change in one cycle, the binary number is “0”, and the amplitude is different between the first half and the second half of one cycle. As the binary number “1”, the amplitude of the carrier wave changes at each period break.
本実施形態においては、第４の実施形態において２つの振幅が所定の比を保つ１組の出力電圧によって電磁界が送信されることに対応して、上記のような符号を適用して情報送信を並行して行なう。例えば、図７（１）のａ１とｂ１、ａ２とｂ２、ａ３とｂ３、……のそれぞれに図９（１）のａ１とｂ１（データ“０”）、ａ２とｂ２（データ“０”）、ａ３とｂ３（データ“1”）、……を対応させて情報を送信し、同様に、図７（２）のａ１とｂ１、ａ２とｂ２、……のそれぞれに図９（２）のａ１とｂ１（データ“０”と“０”）、ａ２とｂ２（データ“１”）、……を対応させて情報を送信する。 In the present embodiment, in response to the electromagnetic field being transmitted by a set of output voltages in which the two amplitudes maintain a predetermined ratio in the fourth embodiment, information transmission is performed by applying the above codes. In parallel. For example, a1 and b1, a2 and b2, a3 and b3,... In FIG. 7 (1), a1 and b1 (data “0”), a2 and b2 (data “0”) in FIG. , A3 and b3 (data “1”),... Are transmitted in correspondence, and similarly, a1 and b1, a2 and b2,... In FIG. Information is transmitted in association with a1 and b1 (data “0” and “0”), a2 and b2 (data “1”),.
この実施形態は、負荷インピーダンスの変化を検出して最適出力電圧を探しながら、並行してＩＣカードに向けてコマンド等の情報送信を行なうことができるので、一旦、最適電圧が見つかった後、ＩＣカードとの通信中にも絶えず環境変化などによる最適電圧の変化を監視し、最適出力電圧を更新することができることになるという利点がある。
なお、本発明は様々な変形が可能であり、例えば、図１や図６において、検出回路１７は回路中のＮ２点から信号電圧を入力する構成となっているが、他の回路部位、例えばＮ３点やＮ４点などから入力する構成とすることも可能である。また、制御回路は、可変電圧発生回路１３が出力する電圧Ｖ１は、実際に出力されている電圧をＡ／Ｄ変換回路を通して入力しても良いし、図１や図６のように実際に出力されている電圧を入力する構成とせず、制御回路が可変電圧発生回路１３に対して出力を指示した電圧を可変電圧発生回路１３が出力する電圧と見なして入力しても良い。
In this embodiment, information such as a command can be transmitted to the IC card in parallel while searching for an optimum output voltage by detecting a change in load impedance. Even during communication with the card, there is an advantage that the optimum output voltage can be constantly updated by monitoring the change in the optimum voltage due to an environmental change or the like.
The present invention can be modified in various ways. For example, in FIGS. 1 and 6, the
図面中、１はＩＣカード、２、１０、２０はＩＣカードリーダ装置、１１は搬送波発生回路、１２は制御回路、１３は可変電圧発生回路、１４は変調回路、１６はアンテナ回路、１７は検出回路、１８はＡ／Ｄ変換回路、１９は復調回路、２４は検出素子、６は定電圧回路、３は負荷インピーダンス、４はスイッチング素子である。
In the drawings, 1 is an IC card, 2, 10 and 20 are IC card reader devices, 11 is a carrier wave generation circuit, 12 is a control circuit, 13 is a variable voltage generation circuit, 14 is a modulation circuit, 16 is an antenna circuit, and 17 is a detection circuit. A circuit, 18 is an A / D conversion circuit, 19 is a demodulation circuit, 24 is a detection element, 6 is a constant voltage circuit, 3 is a load impedance, and 4 is a switching element.
Claims (15)
供給された電圧に応じた強さの電磁界を発生させる電磁界発生手段、およびこの電磁界発生手段に供給する電圧を変更可能な可変電圧出力手段、を有する可変出力送信手段と、
この可変出力送信手段により前記電磁界の強さを変化させ、当該変化に基づく前記ＩＣカードの負荷インピーダンスの変化を検出する負荷変化検出手段と、
この負荷変化検出手段により前記ＩＣカードの負荷インピーダンスの変化が検出された場合には、その時点での前記可変電圧出力手段の出力電圧を変化点出力電圧として検出し、当該変化点出力電圧に基づいて最適出力電圧を設定して、前記可変電圧出力手段が前記最適出力電圧を出力するように制御する出力制御手段と、
を備えることを特徴とする非接触型ＩＣカードリーダ装置。 It has protection means that protects the IC by absorbing power exceeding a predetermined voltage, and obtains operating power from the received electromagnetic field and is non-contact to the IC card that transmits information by changing the load impedance. A contactless IC card reader device that receives the information,
A variable output transmitting means having an electromagnetic field generating means for generating an electromagnetic field having a strength corresponding to the supplied voltage, and a variable voltage output means capable of changing a voltage supplied to the electromagnetic field generating means;
A load change detecting means for changing the strength of the electromagnetic field by the variable output transmitting means and detecting a change in load impedance of the IC card based on the change;
When a change in the load impedance of the IC card is detected by the load change detection means, the output voltage of the variable voltage output means at that time is detected as a change point output voltage, and based on the change point output voltage. Output control means for setting the optimum output voltage and controlling the variable voltage output means to output the optimum output voltage;
A non-contact type IC card reader device comprising:
前記負荷変化検出手段は、
前記出力インピーダンスに入力される前の電圧を検出する第１の電圧検出手段と、
少なくとも前記出力インピーダンスの一部を通過した後の電圧を検出する第２の電圧検出手段と、を有するものであり、
前記出力制御手段は、前記第１の電圧検出手段が検出した電圧が第１の検出電圧である時に、前記第２の電圧検出手段が検出した電圧を第２の検出電圧とし、前記第１の電圧検出手段が検出した電圧が第３の検出電圧である時に、前記第２の電圧検出手段が検出した電圧を第４の検出電圧とし、前記第１の検出電圧、前記第２の検出電圧、前記第３の検出電圧、および前記第４の検出電圧の間に、所定の関係が成立するか否かを判定することによって前記変化点出力電圧を検出することを特徴とする請求項１記載の非接触型ＩＣカードリーダ装置。 The variable output transmission means has a predetermined output impedance between the variable voltage output means and the electromagnetic field generation means,
The load change detecting means includes
First voltage detecting means for detecting a voltage before being input to the output impedance;
A second voltage detecting means for detecting a voltage after passing at least a part of the output impedance;
The output control means uses the voltage detected by the second voltage detection means as a second detection voltage when the voltage detected by the first voltage detection means is the first detection voltage, When the voltage detected by the voltage detection means is the third detection voltage, the voltage detected by the second voltage detection means is set as the fourth detection voltage, and the first detection voltage, the second detection voltage, 2. The change point output voltage is detected by determining whether or not a predetermined relationship is established between the third detection voltage and the fourth detection voltage. Non-contact type IC card reader device.
前記電磁界発生手段の近傍に設けられ、当該電磁界発生手段が発生する電磁界の強さに応じた電圧を出力する電磁界検出手段を有し、
前記第２の電圧検出手段は、当該電磁界検出手段が出力した電圧を検出することを特徴とする請求項２記載の非接触型ＩＣカードリーダ装置。 The load change detecting means further includes
An electromagnetic field detecting means provided in the vicinity of the electromagnetic field generating means for outputting a voltage corresponding to the strength of the electromagnetic field generated by the electromagnetic field generating means;
3. The non-contact type IC card reader device according to claim 2, wherein the second voltage detection unit detects a voltage output from the electromagnetic field detection unit.
前記第２の電圧検出手段は、電磁誘導作用によって前記検出コイルが発生する電圧を検出することを特徴とする請求項６記載の非接触型ＩＣカードリーダ装置。 The electromagnetic field detection means is a detection coil that intersects the electromagnetic field generated by the electromagnetic field generation means,
7. The non-contact type IC card reader device according to claim 6, wherein the second voltage detection means detects a voltage generated by the detection coil by electromagnetic induction.
かつ、前記出力制御手段は、記憶した前記出力電圧履歴情報に基づいて変化点出力電圧を予測し、予測した前記変化点出力電圧の近傍においては前記可変電圧出力手段の出力電圧を小さく変更して密な分解能にて前記変化点出力電圧を検出し、前記変化点出力電圧の近傍以外では、前記可変電圧出力手段の出力電圧を大きく変更して粗な分解能にて前記変化点出力電圧を検出するように前記可変電圧出力手段を制御するようにしたことを特徴とする請求項８記載の非接触型ＩＣカードリーダ装置。 The output control means includes storage means for storing the change point output voltage detected in the past as change point output voltage history information,
The output control means predicts a change point output voltage based on the stored output voltage history information, and changes the output voltage of the variable voltage output means to be small in the vicinity of the predicted change point output voltage. The change point output voltage is detected with a fine resolution, and the change point output voltage is detected with a coarse resolution by largely changing the output voltage of the variable voltage output means except in the vicinity of the change point output voltage. 9. The non-contact type IC card reader device according to claim 8, wherein the variable voltage output means is controlled as described above.
The optimum output voltage set by the output control means is one output voltage out of the output voltages of the variable voltage output means output or planned to be output for detecting a change in the change point output voltage. 15. The non-contact type IC card reader device according to claim 1, wherein the non-contact type IC card reader device is selected and set.
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