• 磁卡工作方式及原理

    2021-04-06 16:49:02 旭日東升
    磁卡是一種卡片狀的磁性記錄介質,利用磁性載體記錄字符與數字信息,用來標識身份或其它用途。磁卡由高強度、耐高溫的塑料或紙質涂覆塑料制成,能防潮、耐磨且有一定的柔韌性,攜帶方便、使用較為穩定可靠。例如我們使用的銀行卡,就是一種最常見的磁條卡。
    磁卡使用方便,造價便宜,用途極為廣泛,可用于制作信用卡、銀行卡、地鐵卡、公交卡、門票卡、電話卡;電子游戲卡、車票、機票以及各種交通收費卡等。 今天在許多場合我們都會用到磁卡,如在食堂就餐,在商場購物,乘公共汽車,打電話,進入管制區域等等,不一而足。
    磁卡是一種磁記錄介質卡片。它由高強度、耐高溫的塑料或紙質涂覆塑料制成,能防潮、耐磨且有一定的柔韌性,攜帶方便、使用較為穩定可靠。通常,磁卡的一面印刷有說明提示性信息,如插卡方向;另一面則有磁層或磁條,具有2-3個磁道以記錄有關信息數據。
    磁條上有3個磁道。磁道1、磁道2、磁道3為讀寫磁道,在使用時可以讀出,也可以寫入。
    磁道1可記錄數字(0-9)、字母(A-Z)和其他一些符號(如括號、分隔符等),最大可記錄79個數字或字母。
    磁道2和3所記錄的字符只能是數字(0-9)。磁道2最大可記錄40個字符,磁道3最大可記錄107個字符。
    磁條是一層薄薄的由排列定向的鐵性氧化粒子組成的材料(也稱之為顏料)。用樹脂粘合劑嚴密地粘合在一起,并粘合在諸如紙或塑料這樣的非磁基片媒介上。
    磁條從本質意義上講和計算機用的磁帶或磁盤是一樣的,它可以用來記載字母、字符及數字信息。通過粘合或熱合與塑料或紙牢固地整合在一起形成磁卡。磁條中所包含的信息一般比長條碼大。磁條內可分為三個獨立的磁道,稱為TK1,TK2,TK3,TK1最多可寫79個字母或字符;TK2最多可寫40個字符;TK3最多可寫107個字符。由于磁卡成本低廉,易于使用,便于管理,且具有一定的安全特性,因此它的發展得到了很多世界知名公司,特別各國政府部門幾十年的鼎立支持,使得磁卡的應用非常普及,遍布國民生活的方方面面。值得一提的是銀行系統幾十年的普遍推廣使用使得磁卡的普及率得到了很大的發展。
    磁卡上面剩余磁感應強度Br 在磁卡工作過程中起著決定性的作用。磁卡以一定的速度通過裝有線圈的工作磁頭,磁卡的的外部磁力線切割線圈,在線圈中產生感應電動勢,從而傳輸了被記錄的信號。當然,也要求在磁卡工作中被記錄信號有較寬的頻率響應、較小的失真和較高的輸出電平。
    一根很細的金屬直線可以作為一個簡單的重放設備。金屬直線與磁卡緊貼,方向垂直于磁卡運行方向,磁卡運行時,金屬直線切割磁力線而產生感應電動勢,電動勢的大小與切割的磁力線成正比。當磁卡的運行速度保持不變時,金屬直線的感應電動勢與磁卡表面剩余磁感應強度成正比,而導體中的感應電動勢可由下式表示:
    e=BrWv 式中 Br -表面剩余磁感應強度;
    W -記錄道跡的寬度;
    v -重放時磁卡的運行速度。
    在 Br=2πf/vφrmcos2πft 的情況下,綜合 Br 和 e 的關系式,得到 e=2πfWφrmcos2πft 。 當然,用一根金屬線作磁卡工作設備,由于輸出很小,故而是不實用的。
    而磁頭是用高導磁系數的軟磁材料制成的鐵芯,上面纏有繞組線圈,磁頭前面有一條很窄的縫隙,這時進入工作磁頭的磁卡磁通量而言,可以看作是兩個并聯的有效磁阻,即空隙的磁阻和磁頭鐵芯的磁阻。因為空隙的有效磁阻遠大于工作磁頭鐵芯的磁阻,所以磁卡上磁通量的絕大部分輸入到磁頭鐵芯,并與工作磁頭上線圈繞組發生交連,因而感應出電動勢,在這種情況下,單根金屬重放線所得到的感應電動勢公式完全適用于環形磁卡工作磁頭,只是比例系數不同而已。
    設 N 為線圈的匝數, m 為與工作磁頭鐵芯的大小和磁性有關的系數,則環形工作磁頭繞組中所產生的感應電動勢為:e=2πfWmNφrmcos2πft
    因為在工作磁繞組中所感應的電動勢正比于磁通的變化率,即電動勢 e ∝ By ∝ 頻率 f 。在記錄時 i=Isinwt ,縱向剩磁密度 Bx ∝ i (傳遞曲線的直線部分),所以, Bx=K1Isinwt 。由于 By ∝ dbx/dt,e ∝ By ,所以, e=K2Iwcoswt 。這里的 K2 取決于工作磁頭的效率、匝數、磁帶材料等。這些公式還表明:輸出電壓正比記錄電流;輸出電壓正比于信號頻率;輸出電壓得到 90°的相應變化(即由正弦項改變到余弦項)。


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