磁卡工作方式及原理

2021-04-06 16:49:02 旭日东升 706
磁卡是一种卡片状的磁性记录介质,利用磁性载体记录字符与数字信息,用来标识身份或其它用途。磁卡由高强度、耐高温的塑料或纸质涂覆塑料制成,能防潮、耐磨且有一定的柔韧性,携带方便、使用较为稳定可靠。例如我们使用的银行卡,就是一种最常见的磁条卡。
磁卡使用方便,造价便宜,用途极为广泛,可用于制作信用卡、银行卡、地铁卡、公交卡、门票卡、电话卡;电子游戏卡、车票、机票以及各种交通收费卡等。 今天在许多场合我们都会用到磁卡,如在食堂就餐,在商场购物,乘公共汽车,打电话,进入管制区域等等,不一而足。
磁卡是一种磁记录介质卡片。它由高强度、耐高温的塑料或纸质涂覆塑料制成,能防潮、耐磨且有一定的柔韧性,携带方便、使用较为稳定可靠。通常,磁卡的一面印刷有说明提示性信息,如插卡方向;另一面则有磁层或磁条,具有2-3个磁道以记录有关信息数据。
磁条上有3个磁道。磁道1、磁道2、磁道3为读写磁道,在使用时可以读出,也可以写入。
磁道1可记录数字(0-9)、字母(A-Z)和其他一些符号(如括号、分隔符等),最大可记录79个数字或字母。
磁道2和3所记录的字符只能是数字(0-9)。磁道2最大可记录40个字符,磁道3最大可记录107个字符。
磁条是一层薄薄的由排列定向的铁性氧化粒子组成的材料(也称之为颜料)。用树脂粘合剂严密地粘合在一起,并粘合在诸如纸或塑料这样的非磁基片媒介上。
磁条从本质意义上讲和计算机用的磁带或磁盘是一样的,它可以用来记载字母、字符及数字信息。通过粘合或热合与塑料或纸牢固地整合在一起形成磁卡。磁条中所包含的信息一般比长条码大。磁条内可分为三个独立的磁道,称为TK1,TK2,TK3,TK1最多可写79个字母或字符;TK2最多可写40个字符;TK3最多可写107个字符。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,因此它的发展得到了很多世界知名公司,特别各国政府部门几十年的鼎立支持,使得磁卡的应用非常普及,遍布国民生活的方方面面。值得一提的是银行系统几十年的普遍推广使用使得磁卡的普及率得到了很大的发展。
磁卡上面剩余磁感应强度Br 在磁卡工作过程中起着决定性的作用。磁卡以一定的速度通过装有线圈的工作磁头,磁卡的的外部磁力线切割线圈,在线圈中产生感应电动势,从而传输了被记录的信号。当然,也要求在磁卡工作中被记录信号有较宽的频率响应、较小的失真和较高的输出电平。
一根很细的金属直线可以作为一个简单的重放设备。金属直线与磁卡紧贴,方向垂直于磁卡运行方向,磁卡运行时,金属直线切割磁力线而产生感应电动势,电动势的大小与切割的磁力线成正比。当磁卡的运行速度保持不变时,金属直线的感应电动势与磁卡表面剩余磁感应强度成正比,而导体中的感应电动势可由下式表示:
e=BrWv 式中 Br -表面剩余磁感应强度;
W -记录道迹的宽度;
v -重放时磁卡的运行速度。
在 Br=2πf/vφrmcos2πft 的情况下,综合 Br 和 e 的关系式,得到 e=2πfWφrmcos2πft 。 当然,用一根金属线作磁卡工作设备,由于输出很小,故而是不实用的。
而磁头是用高导磁系数的软磁材料制成的铁芯,上面缠有绕组线圈,磁头前面有一条很窄的缝隙,这时进入工作磁头的磁卡磁通量而言,可以看作是两个并联的有效磁阻,即空隙的磁阻和磁头铁芯的磁阻。因为空隙的有效磁阻远大于工作磁头铁芯的磁阻,所以磁卡上磁通量的绝大部分输入到磁头铁芯,并与工作磁头上线圈绕组发生交连,因而感应出电动势,在这种情况下,单根金属重放线所得到的感应电动势公式完全适用于环形磁卡工作磁头,只是比例系数不同而已。
设 N 为线圈的匝数, m 为与工作磁头铁芯的大小和磁性有关的系数,则环形工作磁头绕组中所产生的感应电动势为:e=2πfWmNφrmcos2πft
因为在工作磁绕组中所感应的电动势正比于磁通的变化率,即电动势 e ∝ By ∝ 频率 f 。在记录时 i=Isinwt ,纵向剩磁密度 Bx ∝ i (传递曲线的直线部分),所以, Bx=K1Isinwt 。由于 By ∝ dbx/dt,e ∝ By ,所以, e=K2Iwcoswt 。这里的 K2 取决于工作磁头的效率、匝数、磁带材料等。这些公式还表明:输出电压正比记录电流;输出电压正比于信号频率;输出电压得到 90°的相应变化(即由正弦项改变到余弦项)。