读卡器机芯以及读卡器的制作方法

本实用新型涉及电信技术领域，尤其是涉及一种读卡器机芯以及读卡器。

背景技术：

射频识别，RFID(Radio Frequency Identification，简称RFID)技术，又称无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或者光学接触。射频识别技术主要应用于门禁考勤、停车场管理、公路收费系统、会议签到、生产自动化、资产管理等领域中，其应用十分广泛。以门禁读卡器为例，很多场合都用到了门禁系统，例如公司职员进公司时需要在读卡器上刷卡才能开启门进入公司，且门禁读卡器上会显示该职员的相关信息，例如，打卡人姓名、打卡日期、打卡时间等信息。

由于读卡器的应用范围广泛，且应用场合也大不相同。一般地，电子元器件对环境温度有一定的要求，RFID设备的工作环境温度范围为－25℃～65℃。然而，对于工作环境温度较低的场合，无法保证该设备的正常工作。

技术实现要素：

本实用新型的第一目的在于提供一种读卡器机芯，以缓解了现有技术中存在的读卡器机芯在冬季室外条件或者极寒冷地区的室外环境下无法正常工作的技术问题。

本实用新型提供的读卡器机芯包括：电路板、设置在所述电路板上的主控制器、用于为所述电路板加热的加热线以及感应所述电路板温度的感应元件，所述感应元件与所述主控制器电连接。

所述电路板包括相扣接的主板和天线板，所述主板和所述天线板电连接，所述加热线固接于所述主板上。

进一步的，所述加热线为碳纤维电热线，所述加热线固接于所述主板上，且所述加热线位于所述主板和所述天线板之间；所述感应元件为温度传感器，所述温度传感器感应所述电路板的温度，当温度低于阈值后，所述温度传感器发出加热信号，所述主控制器接收所述加热信号，并控制所述加热线加热；当温度超出阈值后，所述温度传感器发出停止加热信号，所述主控制器接收所述停止加热信号，并控制所述加热线停止加热。

进一步的，所述天线板上设置有NFC控制器(Near Field Communication，简称NFC)，所述NFC控制器与所述主控制器电连接，所述NFC控制器包括处理芯片以及能够感应卡片信息的天线。

进一步的，所述天线包括NFC天线，所述NFC天线设置在所述天线板的内部。

进一步的，所述天线板包括相对设置的内端面和外端面，所述天线板的内端面靠近所述主板，所述天线板的外端面远离所述主板。

所述天线还包括RFID感应线圈，所述RFID感应线圈设置在所述天线板的外端面上。

进一步的，所述天线板的外端面设有多个按键区，各所述按键区与所述主控制器电连接。

进一步的，所述主板包括相对设置的内端面和外端面，所述主板的内端面靠近所述天线板，所述主板的外端面远离所述天线板；所述主板的外端面上设置有防拆开关，所述防拆开关与所述主控制器电连接。

进一步的，所述主板的外端面上还设置有蜂鸣器，所述蜂鸣器与所述主控制器电连接。

本实用新型提供的读卡器机芯设有用于为电路板加热的加热线，当该读卡器机芯应用于低温工作环境下，感应元件能够感应电路板的温度向主控制器发出加热信号或停止加热信号，主控制器接收该加热信号或停止加热信号，进而控制加热线的工作状态。由于加热线本身的属性，比较柔软，便于任意布置，使用者可根据电路板的面积选择合适长度的加热线，因而采用加热线能够使整个电路板的受热更加均匀，并且加热线只需固接在电路板上即可，安装比较方便。

本实用新型的第二目的在于提供一种读卡器，以缓解了现有技术中存在的读卡器在冬季室外条件或者极寒冷地区的室外环境下无法正常工作的技术问题。

本实用新型提供的读卡器，包含上述的读卡器机芯；所述机芯与所述壳体之间还设有硅胶垫片，所述硅胶垫片上设有用于容纳所述RFID感应线圈的天线槽；所述硅胶垫片上还设有与所述按键区相同数量的按键孔；所述壳体上设有与所述按键区相配合且用于输入的按键。

进一步的，还包括能够实现无线控制的蓝牙天线以及与所述蓝牙天线电连接的BLE控制器(Bluetooth Low Energy，简称BLE)，所述BLE控制器与所述主控制器电连接，所述蓝牙天线设置在所述主板的内端面上。

本实用新型提供的读卡器能够产生上述读卡器机芯的有益效果，达到读卡器在冬季室外条件或者极寒冷地区的室外环境下仍能正常工作的目的，在此不再赘述。

除此之外，由于机芯与壳体之间还设有硅胶垫片，硅胶垫片上设有用于容纳所述RFID感应线圈的天线槽，从而使读卡器的整体布局比较紧凑，设计更加合理。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例一提供的读卡器机芯的结构示意图；

图2为图1中所示的主板的内端面的结构示意图；

图3为图1中所示的主板的外端面的结构示意图；

图4为图1中所示的天线板的外端面的结构示意图；

图5为图1中所示的天线板的内端面的结构示意图。

图标：1－加热线；2－主板；3－天线板；4－NFC天线；5－RFID感应线圈；6－按键区；7－防拆开关；8－蜂鸣器；9－调试接口；10－接线端子；11－蓝牙天线；31－导磁布；32－凹槽。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例一

本实施例一是一种读卡器机芯，参照图1和图2所示，包括：电路板、设置在电路板上的主控制器、用于为电路板加热的加热线1以及感应电路板温度的感应元件，感应元件与主控制器电连接；电路板包括相扣接的主板2和天线板3，主板2和天线板3电连接，加热线1固接于主板2上。

本实施例一提供的读卡器机芯设有用于为电路板加热的加热线1，当该读卡器机芯应用于低温工作环境下，感应元件能够感应电路板的温度，发出加热信号或停止加热信号，主控制器接收该加热信号或停止加热信号，进而控制加热线1的工作状态。

由于加热线1本身的属性，比较柔软，便于任意布置，使用者可根据电路板的面积选择合适长度的加热线1，因而采用加热线1能够使整个电路板的受热更加均匀，并且加热线1只需固接在电路板上即可，安装比较方便。

其中，本实施例中所采用的加热线1优选为碳纤维电热线，加热线1固接于主板2上，且加热线1位于主板2和天线板3之间。

碳纤维电热线是一种节能型电热线，具有很高的机械强度和极长的使用寿命。其次，之所以采用碳纤维电热线是因为其具有以下特点：抗氧化性能好、不易老化、经久耐用；重量轻、柔软，可弯成各种形状；电阻值稳定、发热均匀，发热温度、发热能量可随电热线长度、电压进行调节控制；升温迅速，电热转换效率达98％以上，省电节能等。其中，加热线1位于主板2和天线板3之间的设置一方面可以使电路板的加热速度增快，另一方面也使电路板温度上升的快，不仅提高了加热效率，且有效节约了成本。

具体地，加热线1给电路板加热的工作原理为：感应元件为温度传感器，温度传感器感应电路板的温度，当温度低于阈值后，温度传感器发出加热信号，主控制器接收加热信号，并控制加热线1加热；当温度超出阈值后，温度传感器发出停止加热信号，主控制器接收停止加热信号，并控制所述加热线1停止加热。

本实施例中，天线板3上设置有NFC控制器，NFC控制器与主控制器电连接，NFC控制器包括处理芯片以及能够感应卡片信息的天线。

本实施例中的主控制器选用单片机，单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统。因此，单片机不但能接受NFC控制器的数据信息，还能通过A/D转换器够自行处理模拟信号和数字信号的转换，并通过I/O口直接输出，使控制实现单元做出如开门的动作。

上述提到的天线包括NFC天线4，NFC天线4设置在天线板3的内部。其中，NFC是一种近距离无线通讯技术，NFC能在短距离内与兼容设备进行识别和数据交换。NFC控制器结合NFC天线4，可以在13.56MHz频率下运行于20厘米距离内，能够很好的感应读取相应卡片的数据信息。

一般的读卡器只设有NFC天线4即可完成相应卡片信息的读取。除此之外，本实施例的读卡器机芯中的天线还包括RFID感应线圈5。具体地，天线板3包括相对设置的内端面和外端面，天线板3的内端面靠近主板2，天线板3的外端面远离主板2；RFID感应线圈5设置在天线板3的外端面上。

其中，RFID感应线圈5的工作频率为125KHZ。RFID又称无线射频识别，也是一种无线通讯技术，RFID兼容性更高，因此在本读卡器机芯中同时应用NFC天线4和RFID感应线圈5，是为了能够识别不同类型的卡片，使读卡器能够兼容基本所有的卡片，实用性更高。

参照图3所示，本实施例中，主板2包括相对设置的内端面和外端面，主板2的内端面靠近天线板3，主板2的外端面远离天线板3；主板2的外端面上还设置有防拆开关7和蜂鸣器8，防拆开关7和蜂鸣器8均与主控制器电连接。其中，防拆开关7的设置是为了防止他人私自拆开读卡器机芯。

具体地，当防拆开关7被触发后，主控制器会接收到信号，并经过处理后，做出相应的警示动作，比如使读卡器内的蜂鸣器8发出示警声音等，避免了读卡器的额外损失；或者，在防拆开关7被触发时也可以采用警示灯起到提醒的作用。

本读卡器机芯还设有用于调试、开发和下载的调试接口9，调试接口9与主控制器电连接。

具体地，调试接口9与主控制器(单片机)的I/O口相连，通过调试接口9，人们可以对读卡器内的信息进行更新或者维护，尽可能地满足客户多样的需求。

其中，在本读卡器机芯主板2的外端面上还设有两排接线端子10。

参照图4所示，本实施例中，天线板3的外端面设有多个按键区6，各按键区6与主控制器电连接。这里所说的按键区6，实际上一个按键区6相当于一个开关，其采用通断原理设计，该按键区6与按键(硅胶按键)配合使用完成密码等信息的输入。

参照图5所示，本实施例中，天线板3的内端面上还设有一层导磁布31，以减少信号干扰，进一步的提高读卡信号。

相应地，天线板3的内端面上还可设有用于容纳加热线1的凹槽32，具体可根据节省空间、布局等需要进行设置。

本实施例中，主板2和天线板3通过连接器电连接。

实施例二

本实施例二是一种读卡器，该读卡器包括壳体和实施例一中的读卡器机芯；读卡器机芯与壳体之间还设有硅胶垫片，硅胶垫片上设有用于容纳RFID感应线圈5的天线槽；硅胶垫片上还设有与按键区6相同数量的按键孔；壳体上设有与按键区6相配合使用且用于输入信息的按键(可为硅胶按键)。

其中，壳体可选用白色透明壳体，以保证该读卡器设置有提示灯时，提示灯发出的光能够被透射出来，提高视觉效果。

本实施例中，由于机芯与壳体之间还设有硅胶垫片，硅胶垫片上设有用于容纳RFID感应线圈5的天线槽，从而使读卡器的整体布局比较紧凑，设计更加合理。

读卡器上安装按键的目的是为了用户在忘记带卡片或卡片没有反应的情况，可以通过输入密码的形式来完成刷卡的功能。比如门禁读卡器，其卡片的数据信息就是密码；当然，除此之外卡片还可能有个人信息等，针对不同情况的门禁读卡器，对卡片内的数据信息要求也不相同。

参照图1所示，本实施例的读卡器中还包括能够实现无线控制的蓝牙天线11以及与蓝牙天线11电连接的BLE控制器，BLE控制器与主控制器电连接，蓝牙天线11设置在主板2的内端面上。

BLE是一种低成本、短距离、可互操作的无线技术，工作在2.4GHz射频段。

以门禁读卡器为例，门禁读卡器包括一个主控制器和一个NFC控制器，NFC控制器中的NFC天线4用于感应靠近的卡片，处理芯片用于读出卡片的ID号等其他数据，NFC控制器初步处理的卡片信息传输给主控制器，主控制器将卡片信息与内部存储的信息作比较，认证通过后，来完成指定的动作，如开门。

实施例三

本实施例三也是一种读卡器，该读卡器包括主读卡器和副读卡器，其中主读卡器为实施例二中的读卡器。

具体地，实施例三中的读卡器包括主读卡器、副读卡器、主控制器以及NFC控制器；主控制器设置在主读卡器上，主控制器与后台管理单元和控制实现单元电连接；NFC控制器包括处理芯片和感应卡片的天线，NFC控制器有两个，且分别与主控制器电连接；主读卡器和副读卡器上分别设有一个NFC控制器，主读卡器与副读卡器通过导线连接。

工作原理：由于主读卡器和副读卡器都设有一个NFC控制器，NFC控制器中的天线(指的是实施例一中的NFC天线4)用于感应靠近的卡片，处理芯片用于读出卡片的ID号等其他数据，由于副读卡器与主读卡器通过导线电连接，所以两个NFC控制器初步处理的卡片信息都可以传输给主控制器，主控制器将卡片信息与内部存储的信息作比较，认证通过后，会控制控制实现单元来完成指定的动作，如开门；同时主控器会将卡片信息等传给后台管理单元。通过只采用一个主控制器来控制两个读卡器，在用于门禁等系统时，只需主读卡器与后台管理单元通过主线相连以及与电源相连，即可同时控制门内外的两个主、副读卡器，使得在安装时更加简单方便，也节省了导线等的铺设费用；同时，还节省了一个主控制器的费用，在对于庞大的门禁系统中，采用该读卡器可以节省大量的费用，也满足人们的需要。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。