Во-первых, отдельное спасибо всем, кто заказал карты после открытия предзаказа на Мы подключили альтернативную более простую (для тех, у кого нет paypal аккаунта) оплату с помощью робокассы, где просто вводятся данные карты без дополнительных полей. Также, спасибо за комментарии и вопросы по проекту, и интерес в целом!
В этом посте более подробно будет рассказано о самой динамической магнитной полосе — dynamic magnetic stripe и вариантах ее иполнения. Идея DMS появилась еще 25 лет назад в США и была воплощена в виде теоретических описаний, чертежей и запатентована. Патенту был присвоен номер WO 89/01672 и опубликован он был 23.02.1989 года.
В настоящее время патентом уже можно воспользоваться без нарушения каких-либо прав на интеллектуальную собственность, но, к сожалению, в практическом применении он бесполезен.
Итак, идея все та же, как и 25 лет назад: передача сигнала изменяющимся магнитным полем, которое создается катушкой/катушками. Управление осуществляется микроконтроллером. На самом деле магнитная полоса карты — это ничто иное, как магнитофонная лента, на которой есть положительно и отрицательно намагниченные участки, расположенные в 3 ряда (если используются все три трека). При протяжке карты через карт-ридер мы создаем переменное магнитное поле на считывающей головке. Именно с помощью него и закодирована информация на карте. В обмотке головки появляется переменный ток. Таким образом нам необходимо воссоздать последовательность меняющегося магнитного поля на головке ридера. Это возможно сделать с помощью катушки и подачи на нее переменного напряжения соответствующего вида.
Для начала необходимо было, в целом, понять возможность имитации магнитного поля. Была намотана одна небольшая катушка, записан в микроконтроллер код карты и воспроизведен. Первый тестируемый образец был вставлен в ридер стационарно таким образом, чтобы катушка располагалась напротив считывающей головки, а именно напротив приемника второго трека (дело в том, что кодировка у первого трека отличается от кодировки второго и третьего). В стационарном режиме испытания прошли успешно. Катушка создавала переменное магнитное поле, последовательно передавая символ за символом, ридер принимал эту последовательность и декодировал (конечно же есть ограничения по скорости протяжки карты, а значит и по скорости передачи сигналов, но в этот интервал попасть возможно).
В динамике все оказалось сложнее. На устойчивую передачу данных влияло несколько факторов, основные из которых: однородность намотки катушки (мотали мы вручную) и длина катушки. Дело в том, что при длинной катушке в середине получался «провал», то есть уровня магнитного поля было не достаточно для передачи информации, а при короткой катушке мы не всегда успевали передать всю последовательность символов при протяжке опытной карты. Приходилось вести карту медленнее, что не соответствовало выбранной нами концепции – обычное привычное использование карты. Параллельно появилось и еще несколько проблем, одна из которых и, пожалуй, основная – наведение сигнала на соседние треки.
Итак, основные задачи, которые предстояло решить:
1) получить примерно одинаковую напряженность магнитного поля на рабочей части трека;
2) минимизировать наведение на соседний трек (в противном случае информация там тоже считывается и декодируется (если нет другого основного сигнала) и торговое оборудование выдает ошибку, либо шумы ломают основной сигнал, передающийся по другому треку).
Надо сказать, что имитировать магнитную полосу для электронной карты Cardberry мы пробовали разными методами. Более подробно о каждом.
Первый вариант карты с USB
Первая гипотеза состояла в проверке исполнения катушек интегрированным в печатную плату способом (катушки исполнены в виде токопроводящих дорожек непосредственно на печатной плате).
В тот момент (конец 2013 года) у нас не было понимания о наличии батарейки толщиной 0,55-0,65mm и мы сделали корпус у карты на ширину найденной батареи. Корпус выполнен с помощью 3D принтера. При тестировании данная карта не показала стабильной работы и мы продолжили поиски решений.
Второй вариант с последовательными катушками CoilCraft
Анализируя возможность последовательной передачи информации DMS на головку ридера, мы пришли к варианту расположения маленьких индукторов на всей протяженности. Мы создали и запрограммировали карту с последовательным расположением катушек и протестировали данный вариант. После тестирования мы были вынуждены отказаться от этой идеи в связи с выявленными сбоями во время прокатки. Катушки по отдельности генерировали магнитное поле и общая картина была неровная. Поле ломалось и в движении читалось в 50-60% случаев, что не удовлетворяло требованиям.
Третий вариант с продольной намоткой
Один из наших инженеров-электронщиков предположил, что геометрия магнитного поля позволит при продольной намотке сократить вертикальное наведение на соседние дорожки. Мы реализовали на разных материалах данную гипотезу. В действительности, сократилось наведение на соседние дорожки, но и поле стало очень слабым. Точнее, очень сильное в начале и провалы почти до нуля в середине. Чтение фиксировалось менее чем в 30% случаев.
Четвертый вариант с гашением наводки – последнее решение, взятое за основу
Проблема с наведением, одна из ключевых. Как было сказано выше — ридер, предназначенный для считывания 2х или 3х треков в данной ситуации будет читать наводки и понимать их как сигнал (ошибочный) или шум и отказывать в чтении данных с других треков. В этом подходе к DMS нам удалось реализовать предлагаемую теорию гашения наведенного сигнала симметрично расположенной катушкой, по которой ток течет в противоположном направлении.
Данный прототип был успешно протестирован в нескольких магазинах, и мы перешли к формированию точного (машинного) промышленного образца.
Ключевую роль играет толщина провода и сердечника, изменение каждого из параметров существенно влияет на качество и однородность сигнала.
На текущий момент завершается процесс наладки производства, так как оборудование, предназначенное для создания катушек DMS создавали с нуля и параллельно дорабатывается и оптимизируется идея с гашением для стабильной работы карты.
Предзаказ доступен на сайте
Автор: yana_berlizeva
