悠遊卡原理 神奇電磁感應溝通

文/簡麗賢  |2022.06.24
1169觀看次
字級
圖/陳昕融
圖/陳昕融
圖/陳昕融

文/簡麗賢

多元選修課程介紹電磁波概念時,佳琦舉手提問:「老師,用悠遊卡刷進捷運站搭車,好方便,背後的原理和電磁波有關嗎?」婕妤回答:「捷運悠遊卡發出電磁波,傳遞訊息到門閘的感應器吧!」

亮瑜舉手說:「我姊跟我說過悠遊卡的物理原理與電磁感應有關。我不是很清楚,很想知道其中的原理。」

內無電池 毋需讀卡



學生提問「悠遊卡」的原理,是很好的討論主題,符合「知其然,也知其所以然」的科學探索精神。悠遊卡早已融入台灣大都會的生活中,不論是捷運、超商、購物或搭乘公車,悠遊卡在手,便利許多。然而,悠遊卡內並無電池,也不需要插入讀卡機,為何能夠溝通而傳遞資訊呢?

悠遊卡系統主要應用「法拉第電磁感應」原理辨識與傳遞資訊,與無接觸感應技術有關,此技術稱為「無線射頻辨識系統」(radio frequency identification,RFID)。完整一套無線射頻辨識系統是由讀卡機(reader)、電子標籤(tag)和應用程式資料庫電腦系統三部分組成。運作過程先由讀卡機發射一特定頻率的無線電波能量給電子標籤,藉此驅動標籤內建電路,輸送內部的身分代碼,開啟溝通之路。

變動磁場 感應電流



若以法拉第電磁感應的物理概念解釋,讀卡機產生變動磁場,同步提供電子標籤變動磁場,驅動電子標籤產生感應電流,也就是讓悠遊卡內部迴路產生感應電流,並讓電子標籤發送身分代碼訊息給讀卡機,亦即驅動內部晶片能夠發送訊號,讀卡機依序接收資訊、解讀此身分代碼,透過應用程式資料庫系統,讀取悠遊卡內的晶片資料,完整達成溝通與解讀任務。

每一張悠遊卡都有其獨立的電子標籤,當卡片靠近悠遊卡標誌的磁場感應範圍內,即可透過電磁感應的原理,驅使電子標籤內的線圈產生感應電流,此電流供應電子標籤傳送資訊至讀卡機,解讀晶片資料。

或許你會問:「很好奇沒有電池的悠遊卡怎麼產生電流?」解釋這問題,需要深入以法拉第電磁感應定律說明。

依據法拉第電磁感應定律的內涵,悠遊卡的線圈迴路,會因為磁場強弱變化,以及通過的面積區域,和角度變化,而產生類似電池驅動電流功能的「感應電動勢」,或稱為感應電壓,此感應電壓大小,與線圈匝數,及每匝線圈中磁場隨時間的變化率有關,匝數愈多,磁場變化率愈大,悠遊卡迴路中的感應電壓愈大,產生的感應電流就愈大。

無線射頻 辨識系統



因此悠遊卡雖然沒有內建電池,但可以透過電磁波的應用,採用無線射頻辨識系統,在運作時,讀卡機持續發出電磁波,當卡片接近時,其內部線圈產生感應電動勢,進一步驅動感應電流。此感應電流讓卡片內的晶片發出電磁波,回傳必要的資訊給讀卡機,完成感應過閘的流程。

以台北、台中和高雄的悠遊卡而言,採用的無線射頻辨識系統模式,屬於比較低頻率的電磁波,卡片必須距離讀卡機約14公分內,才能讀取卡片的晶片資料。因此若將悠遊卡裝在比較厚的皮夾內,或兩張磁卡疊在一起,可能無法第一時間完成讀卡,而形成「卡片無法讀取」的「卡卡」現象,建議單純使用悠遊卡過閘,較能順暢通過閘門。

其他如進出家門的感應磁扣、停車場的票卡、信用卡感應支付、國道收費系統ETC等,皆應用無線射頻辨識系統RFID的技術;只不過國道收費系統ETC的感應器的感應距離約需60公尺內,才能順利讀取通過車輛的相關資訊。

熱門新聞
訂閱電子報
台北市 天氣預報   台灣一週天氣預報

《人間福報》是一份多元化的報紙,不單只有報導佛教新聞,乃以推動祥和社會、淨化人心為職志,以關懷人類福祉、追求世界和平為宗旨,堅持新聞的準度與速度、廣度與深度,關懷弱勢族群與公益;強調內容溫馨、健康、益智、環保,不八卦、不加料、不阿諛,希冀藉由優質的內涵,體貼大眾身心靈的需要、關懷地球永續經營、延續宇宙無窮慧命,是一份承擔社會責任的報紙。自許成為「社會的一道光明」的《人間福報》任重而道遠,在秉持創辦人星雲大師「傳播人間善因善緣」的理念之際,更將堅持為社會注入清流,讓福報的發行為人間帶來祥和歡喜,具體實現「人間有福報,福報滿人間」的目標。

 
聯絡我們 隱私權條款

Copyright © 2020 人間福報 www.merit-times.com
All Rights Reserved.