Спойлер: в карте нет батарейки.
За счет чего тогда работает бесконтактная карта?
В бесконтактной карте есть своя антенна. Вот как это выглядит в рентгеновском излучении:
Ну и что? Батарейка-то где? Как через эту антенну принимать сигнал, если батарейки нет? Как заставить работать чип?
Весь секрет в том, что электромагнитное излучение переносит не только сигнал, но и энергию. В данном случае источником энергии является считыватель карт (POS-терминал или бесконтактный считыватель в банкомате). Этой энергии достаточно, чтобы хватило чипу для работы.
Напомню, раньше существовали так называемые детекторные радиоприемники. В схеме этого приемника вы не найдете никакой батарейки, а вот наушник есть, и порой он звучит очень даже громко. Однако все такие радиоприемники имеют огромную стационарную антенну - кабель в несколько метров длинной, подвешенный довольно высоко над землей.
Энергии вещания радиостанции достаточно, чтобы "поймать немного антенной" и заставить колебаться мембрану наушника. Если антенна маленькая - то энергии поймается мало, и детекторный приемник не зазвучит.
Нечто похожее происходит и в бесконтактных картах. Считыватель постоянно выдает электромагнитные колебания достаточной мощности. Когда карта попадает в это излучение и находится достаточно близко к антенне считывателя, то в антенне карты "ловится" достаточно энергии, чтобы хватило включить чип и начать работать.
Считыватель (терминал) не просто так выдает колебания, а делает их то сильнее, то слабее. И таким образом как бы передает информацию (используется амплитудная модуляция). Чип карты видит эти изменения и раскодирует послание. Стала энергия выше - это "единица". Стала слабее - это "ноль". Таким образом информация передается от терминала к чипу карты.
Но как происходит обратная передача?
Тут надо вспомнить об одном физическом законе, смысл которого вот в чем: приемник тоже оказывает влияние на передатчик! Если приемник улавливает и потребляет много энергии, то передатчику становится "тяжелее", он вынужден больше тратить энергии. В случае с детекторным приемником этот эффект слабо заметен, а вот в случае с парой считыватель-карта он заметен уже сильно. Явление это носит называние взаимоиндукции.
Так вот когда чип что-то хочет передать считывателю, он подключает и отключает дополнительную нагрузку к своей антенне. Ну как будто бы замыкает антенну внутри себя (через небольшое сопротивление).
Тогда считывателю становится то легче то тяжелее, что в терминах электрических явлений означает, что через передающую антенну течёт то больше, то меньше тока. Замеряя эти изменения, считыватель может принять сообщение от чипа. Например, нагрузка выросла (ток вырос) - это "единица". Уменьшилась - это "ноль". И так, нулями и единицами, они обмениваются.
Как только карту отодвинули от считывателя слишком далеко - энергии уже перестало хватать, чип не включается, и даже если бы включился - влияние на считыватель уже слишком маленькое. Расстояние для NFC (а карта с терминалом работают именно на этом физическом протоколе) составляется максимум 10-15 сантиметров. А на практике - еще меньше. Чтобы достичь бОльшего расстояния, требуется заметно повысить мощность считывателя, плюс использовать направленную антенну.
Кто-то посчитал, что для расстояния метр надо считыватель мощностью с микроволновку.
Читайте также: как устроен чип банковской карты
