国际上80年代初推出磁卡电话,我国近年来也开始使用。目前,作为新型信息传递媒体的磁卡系统广泛用于各个领域,它已成为各国科技发展的重点项目之一。本文就磁卡系统的一些有关问题作些介绍。
1.磁卡的种类和用途:磁卡根据用途进行分类,如表1所示。从表1看出磁卡的用途涉及各个领域,专家们普遍认为今后磁卡的用途还会进一步扩大。

2.磁卡的特征:人们利用磁记录技术的历史已有半个世纪,应用磁记录原理的磁卡至今仍被人们应用并充分发展,其原因是磁卡与其它媒体相比,具有许多优点:如磁卡可以改写其信息内容;磁记录的可靠性较高;其读写器价廉;记录内容不能简单目测,保密性较好;便于携带和使用且价格低廉。
3.磁卡的记录方式:磁卡的记录方法与计算机用的磁带、软盘等相同,都采用数字磁记录,这里不再赘述,仅把记录方式作一简单介绍:多数磁卡记录方式是采用双频相干相位编码,称F2F方式,它是把数据与时钟脉冲合成之后记录在同一磁道上。另一种为无返回零点的翻转记录,称NRZI方式,它是把时钟脉冲与数据分别记录在不同磁道上,一般利用在低记录密度的乘车磁卡上。
4.磁卡的规格:磁卡的基本规格有形状、记录密度、邻接位间距、记录角度、透光密度和矫顽力。目前已成为国际标准的仅有带磁条的磁卡(ISO标准7810~7813),其主要项目如表2所示。标准中规定磁卡的磁条部分位于磁卡的反面,数据磁道有3条,可根据用途分别使用。国际标准中未规定的项目,但在实际应用中已形成惯例的有矫顽力为24000A/m。

5.磁卡读写器:磁卡要完成传递信息的任务,必须依靠一套装置,它就是读写器。
(1)读写器的种类和结构:磁卡读写器的种类和结构是根据系统和磁卡的不同规格而研制的。其种类可根据磁卡的不同运送方式进行分类,其分类框图如图1所示。也有的根据其与外部设备的接口(TTL或RS232等)和使用状况(组合式、台式等)进行分类。电动式磁卡读写器在现金支付中已广泛使用。手动扫描式读卡器大部分用于只读磁卡机上,如各种预付款磁卡系统等。

磁卡读写器的基本结构由磁卡运送机构、驱动电机、磁头、检测传感器和控制电路等组成。运送机构有两种方式,一种是由橡胶轮组成的轮运送方式;另一种是把磁卡夹着运送的皮带运送方式。电机一般采用直流电机,由皮带把动力传递到磁卡运送机构上。
(2)读写器的电路结构:电动式磁卡读写器电路结构一般框图如图2所示。

①读取电路:从读取磁头检拾的信号经读取放大器放大之后,用峰值检测电路(微分电路)检测其峰值。然后用波形整形电路把该信号变换成脉冲波形,重现与写入脉冲相同的脉冲序列。
为了从重现脉冲中取出数据,就要从位单元边界中,在1个位长(时间)的75%左右的基准时间范围内,检测是否存在反转。若存在反转,数据为“1”,无反转为“0”。该数据脉冲与时钟脉冲的分离由FM解调电路进行,并把读取时钟与读取数据输出到上层设备(为了判定该数据,需制作基准时间,其方法有固定长方式和可变长方式。固定长方式是把基准时间作为固定值并把所有的二进制位进行比较。可变长方式是把先行的二进制位的位长进行测定,并据该时间制作基准时间,来判定下一位。可变长方式在读取过程中速度出现变化,也会追随这一变化而改变基准长,因此在手动式读卡器中一般都使用这一方式。
在检测峰值并判定位数据过程中,读取的输出电平允许存在一定程度的变化。但如果位长变化(一般称为抖动)过大,读取的数据会出现错误。因此在设计磁卡读写器时,抖动是一项重要的技术指标。
②写入电路:写入电路的作用就是把时钟脉冲和数据调制成调频信号,并在写入放大器中把它转换成正负两极性的电流,来驱动写入磁头。图3示出调制电路和写入放大器电路。

写入过程中,V1和V2交替连续进行开关,不工作时写入门关闭,V1和V2也同样关闭。写入电流Iw可从供给电压Vcc和集电极电阻R中求出(Iw=Vcc/R),Iw通常为磁卡饱和电流的2倍左右。产生写入时钟的方法有几种,目前大多数采用速度跟踪方式,即使用与电机轴直接连接的旋转编码器的脉冲。
为了保证磁卡正常传递信息,还有其它电路:如电机驱动电路由正反转变换逻辑电路和驱动电机功率放大电路构成。
③传感器电路:传感器使用一对近红外发光二极管和光电晶体管。通常塑料磁卡的透光密度用麦克比思透光仪测量为2.0以上,这在国际标准中已确定。若采用其它材料制成的磁卡,则需调整传感器的检测电平。当周围环境灰尘较多的情况下,也需定期检查,清扫传感器。(陈利才)