2013年10月9日

生活科學-電磁-感應線圈

現在到設備較新穎的星級旅館住宿時,並不會給予插入鎖匙孔旋轉後才能開門的鑰匙,而是將櫃台所給予的房門卡貼近牆上的感應器即可解鎖開門。不使用鑰匙開門的好處是減少遺失及保管上的麻煩,而且感應卡也和較早使用的磁卡不同,免除了刷卡的動作以及降低不小心被磁鐵磁化的可能性。

和以前容易被磁化的磁卡不同的是紀錄資訊的磁條消失了,而且哪個門在什麼時候被開啟或被關起來了,都可以透過電子訊息的傳輸而被記錄下來,透過電腦螢幕就可以管理及查看特定區域有無非正常時間的進出。

這樣的系統也應用在進出口管制上,像2010年在沸沸揚揚中開幕的台北國際花卉博覽會也使用類似的系統,進入展覽場入口時,並不用刷卡,而是在感應器上方停滯一下,閘門就可以開啟。並不需要額外安排工作人員做收票、驗票再歸還的動作,因為在購買票卡時,就已經按照購買者所需來販售不同的票卡。

入場券正面印製的是專屬使用場合的logo,以及票價、參觀天數及適用者
背面則印有中文、英文及日文三種版本的消費須知

那麼票卡上的資訊儲存在哪裡?感應器並不是用光學的原理來辨識票卡上的圖文,而是採用電磁感應的原理,也就是在線圈內產生感應電流,同時也因感應電流的產生而出現瞬間變動的磁場。不過問題再度浮現了,那麼線圈究竟在哪裡?讓我們繼續看下去。


票卡上的色彩繽紛的圖文訊息是讓使用者看得,並不能提供電腦辨識
因為萬一出現圖文磨損時,並不保障票卡能正常使用

其實如果是使用一日票券,那麼在使用過後就無法再入場,當這樣的使用資訊被記錄在電腦資料庫中時,等於就宣告這張票卡只剩下紀念價值。當然我們可以讓它的價值得以延伸,畢竟找出隱含於其中的奧妙也是種有趣的過程。在薄薄的票卡側面,其實不難看出它是像光碟一樣的構造,由上下兩面塑膠片膠合而成,因此只要插入接縫處,就可以將票卡從中一分為二。

線圈為了可以隱匿其中而被微型化,並不是像電線般的圓柱,而是金屬薄片
而且,真正的構造就只有在分布在正中央

當票卡接近感應器時,內部的環狀線圈就會像刀子一樣橫切過感應器上方的磁場,使得環狀線圈內出現磁場的變化,根據電磁感應,磁場的變化使得環狀線圈產生感應電流,所以卡片不用內建電源。感應磁場也伴隨著感應電流而出現,特定形式的變化磁場產出了特定的電流訊息,故能讓感應器得知票卡資訊,進而在資料庫中建檔,票卡使用資訊就被記錄在其中。如果是一日票的話,就不能再使用了;是不限使用次數的票卡,也能記錄使用日期。

 
為了增加環狀天線的敏銳度,增加線圈匝數是個簡便的方法
圖中的8匝線圈讓感應電流與感應磁場得以增強

這種環狀天線也會出現在你我身邊嗎?其實在學校中負責大量印刷的速印機裡面就有,而且是在製版紙捲筒上。每經過一次製版,製版紙就會消耗一張,但是在大量地使用下,又不能三不五時地打開機器來查看製版紙的剩餘數量。在希望能夠記錄使用量並提醒使用者適時更換新的製版紙捲筒,於是在製版紙捲筒上設置環狀線圈,讓每一次的使用能因為線圈內磁場的變化而被自動記錄下來,使用次數一旦被計數,那麼製版紙的剩餘量也就一併被記錄了。

製版紙捲筒的其中一個橫截面上,就設置了更為精密的環狀線圈
不過在設計上並非完整的圓環狀,而像是被切掉的圓

這一類的磁場變化當然也會產生電磁波,不過其衍生的低能量是不會影響人的生理機能的,所以廣泛地應用在各種貨物交易的場合中,當然也包括書局。從以往的紙製票券、磁卡到現在的感應卡,都可以發現電磁感應的原理應用逐漸改變生活方式的足跡,縮短了計數與計算的時間,讓生活更方便的同時,也間接地降低了使用錢幣、票券交易時的病媒傳播,好處還真的不算少呢!

沒有留言:

張貼留言