Come è organizzato e funziona il joystick

La prima menzione della parola "joystick" nel contesto delle narrazioni su un elemento di controllo oscillante nell'aviazione si trova, ad esempio, in Robert Loren, che scrisse nel 1910 su una leva centrale legata per impedire il decollo accidentale. Una versione del nome di questa leva dice che il joystick l'ha ottenuto in onore dell'inventore con il nome di George - George stick, e poi hanno iniziato a chiamarlo più brevemente - "joystick" - un bastone di gioia, come simbolo della gioia del volo.

Il primo utilizzo di questo tipo di nodo di inclinazione è stato realizzato su sottomarini confederati per lo sterzo. Nel 1943, i nazisti usarono un joystick elettrico per controllare un razzo di tipo joystick. Più tardi, negli anni '60, i joystick elettrici iniziarono ad essere introdotti ovunque, iniziando con modelli di velivoli radiocomandati e finendo con sedie a rotelle elettriche.

Oggi, il joystick è più associato a un dispositivo di input di dati del computer, che è una maniglia che può oscillare su due piani verticali. È possibile utilizzare il joystick per controllare, ad esempio, il movimento di un aereo virtuale sullo schermo nello spazio tridimensionale o bidimensionale del simulatore. Occasionalmente, i joystick consentono la rotazione delle maniglie attorno ad un asse verticale.

In pratica, l'elettronica interpreta la posizione della maniglia, trasmettendo attraverso il software del computer informazioni sui valori correnti delle tre coordinate spaziali, e quindi cambia la posizione dell'oggetto sul monitor. Oltre agli stick stessi, il joystick spesso ha anche pulsanti, interruttori a levetta, cursori e altri controlli ausiliari che ne ampliano notevolmente la funzionalità. I joystick vengono utilizzati in giochi per computer, telefoni cellulari, robot, ecc.

I joystick si differenziano per il numero di piani di lavoro in cui la posizione dell'oggetto controllato cambia con il suo aiuto. I joystick unidimensionali ti consentono di spostare l'oggetto su e giù, avanti e indietro, a sinistra ea destra. Il bidimensionale consente il movimento su due piani. Tridimensionale - in tutto lo spazio tridimensionale.

Il principio di analisi della posizione dell'impugnatura del joystick può essere diverso. Esistono sensori discreti in grado di percepire una delle due posizioni, interpretati come "0" o "1". La maniglia nella posizione completamente retratta - avvia il codice della sua direzione.

Se la maniglia continua a essere mantenuta in questa posizione, il codice si ripete continuamente. Tali joystick si trovano sulle custodie dei telefoni cellulari, sulle slot machine, sulle console di gioco più semplici.

I sensori analogici reagiscono più ampiamente, poiché l'intero spazio dell'angolo del joystick è come se fosse coperto da segnali percepiti da zero al massimo: l'impugnatura viene rifiutata ulteriormente - il valore del codice è maggiore, la limitazione è imposta solo dalla sensibilità e dalla risoluzione dei sensori e la calibrazione tramite coordinate è disponibile, che consente di specificare la posizione assoluta il cursore.

Tipi di sensori a joystick

I sensori analogici nei joystick sono implementati in vari modi. Dispositivi con potenziometro e convertitore da analogico a digitale Non hanno requisiti speciali per i meccanici, ma qui la qualità dell'alimentazione è estremamente importante e il sensore ha una vita breve.

soluzioni con encoder - un sensore ottico, come una ruota dentata, che interrompe il raggio luminoso all'interno del "mouse", - sono abbastanza precisi e affidabili, ma hanno una risoluzione a piccoli passi (solo 150 passi per corsa del joystick). Per aumentare la precisione del posizionamento, vengono utilizzati moltiplicatori o encoder ad alta precisione.

Gli estensimetri sono utilizzati nei joystick dei laptop e persino di alcuni aerei, ma non sono ampiamente utilizzati negli strumenti di gioco, perché qui è necessario un supporto stabile e rigido.

I joystick con una matrice ottica, come in un mouse ottico, hanno un'elevata precisione e affidabilità, ma le dimensioni del tratto sono relativamente piccole.

I sensori basati sull'effetto Hall sono affidabili e durevoli, sono buoni quando funzionano in combinazione con uno schema per la compensazione degli errori di assemblaggio in produzione.

La maggior parte dei joystick moderni ha un'interfaccia di connessione USB, quindi sono accoppiati sia con un PC che con console di gioco.

Tra gli analoghi ci sono sensori uniassiali e biassiali di joystick. Con un sensore uniassiale, la maniglia è fissata al gimbal quando il carrello oscilla a destra e sinistra e la maniglia sul carrello - su e giù. I momenti di oscillazione della maniglia rispetto al carrello e del carrello rispetto alla base del joystick - sono contrassegnati da sensori.

I sensori biassiali ottici e magnetici includono un magnete montato su una maniglia o un laser che si muove vicino al microcircuito che ne controlla la posizione. Invece di un cardano, è possibile installare un giunto sferico alla base della maniglia.

Un joystick discreto con una cerniera è progettato in modo molto semplice: chiude il contatto in quattro posizioni estreme. La cerniera può essere semplificata e può essere solo una combinazione di tenoni e scanalature, oppure può essere un cardano o un giunto sferico.

Pulsanti e interruttori aggiuntivi sul joystick di gioco possono avere scopi diversi. Ad esempio, un interruttore a levetta del fuoco automatico, situato sotto il dito, ti consente di correggere la modalità di tiro. I pulsanti cappello posizionati in modo compatto sono usati meno comunemente, ma sono usati per controllare e navigare nei menu o cambiare visualizzazione.

Ruota, cursore o leva - per controllare il motore di un'auto virtuale. Pedali o solo una manopola (versione semplificata) - per simulare la guida. Ci sono modelli con pedali e una penna. I joystick più costosi hanno cursori aggiuntivi, ad esempio, per regolare il passo della vite nel simulatore di volo.

I joystick sono ampiamente utilizzati non solo nei giochi, ma anche nella progettazione assistita da computer e nei sistemi di modellazione tridimensionale. I joystick tridimensionali sono popolari qui, consentendo di spostare oggetti su tre piani. Esistono molti prototipi di tali joystick, ma solo poche aziende producono tali prodotti in serie. Tra questi: Force Dimension, Novint Technologies, 3Dconnexion.