Jak działa joystick i jak działa

Pierwsza wzmianka o słowie „joystick” w kontekście narracji o wahadłowym elemencie sterującym w lotnictwie znajduje się na przykład u Roberta Lorena, który w 1910 r. Napisał o związanej środkowej dźwigni zapobiegającej przypadkowemu startowi. Jedna wersja nazwy tej dźwigni mówi, że dżojstik dostał ją na cześć wynalazcy o imieniu George - drążek George, a następnie zaczęli nazywać to bardziej zwięźle - „joystick” - drążek radości, jako symbol radości z lotu.

Pierwsze użycie tego rodzaju węzła przechylnego zostało zrealizowane na okrętach podwodnych Konfederacji do sterowania. W 1943 r. Naziści użyli elektrycznego joysticka do sterowania rakietą typu joystick. Później, w latach 60. XX wieku, wszędzie zaczęto wprowadzać elektryczne joysticki, zaczynając od modeli samolotów sterowanych radiowo, a kończąc na elektrycznych wózkach inwalidzkich.

Obecnie joystick jest najbardziej kojarzony z komputerowym urządzeniem do wprowadzania danych, które jest uchwytem, ​​który może wahać się w dwóch płaszczyznach pionowych. Za pomocą joysticka można na przykład kontrolować ruch wirtualnego samolotu na ekranie w trójwymiarowej lub dwuwymiarowej przestrzeni symulatora. Czasami joysticki umożliwiają obracanie uchwytów wokół osi pionowej.

W praktyce elektronika interpretuje położenie uchwytu, przesyłając przez oprogramowanie komputerowe informacje o bieżących wartościach trzech współrzędnych przestrzennych, a tym samym zmienia położenie obiektu na monitorze. Oprócz samych drążków joystick często ma również przyciski, przełączniki, suwaki i inne pomocnicze elementy sterujące, które znacznie rozszerzają jego funkcjonalność. Joysticki są używane w grach komputerowych, telefonach komórkowych, robotach itp.

Joysticki różnią się liczbą płaszczyzn roboczych, w których zmienia się pozycja kontrolowanego obiektu za jego pomocą. Jednowymiarowe joysticki umożliwiają przesuwanie obiektu w górę i w dół, w przód iw tył, w lewo i w prawo. Dwuwymiarowe umożliwiają ruch w dwóch płaszczyznach. Trójwymiarowy - we wszystkich trójwymiarowych przestrzeniach.

Zasada analizy położenia uchwytu joysticka może być inna. Istnieją dyskretne czujniki zdolne do postrzegania jednej z dwóch pozycji, interpretowanych jako „0” lub „1”. Uchwyt w pozycji całkowicie schowanej - inicjuje kod jego kierunku.

Jeśli uchwyt będzie nadal trzymany w tej pozycji, kod będzie powtarzany w sposób ciągły. Takie joysticki można znaleźć na obudowach telefonów komórkowych, automatach do gier, w najprostszych konsolach do gier.

Czujniki analogowe reagują szerzej, ponieważ cała przestrzeń kąta joysticka jest jakby pokryta postrzeganymi sygnałami od zera do maksimum: uchwyt jest dalej odrzucany - wartość kodu jest większa, ograniczenie jest narzucone tylko przez czułość i rozdzielczość czujników, a kalibracja według współrzędnych jest dostępna, co pozwala określić pozycję bezwzględną kursor.

Rodzaje czujników joysticka

Czujniki analogowe w joystickach są realizowane na różne sposoby. Urządzenia z potencjometrem i przetwornik analogowo-cyfrowy Nie mają specjalnych wymagań w zakresie mechaniki, ale jakość zasilania jest tutaj niezwykle ważna, a czujnik jest krótkotrwały.

Rozwiązania z enkoderem - czujnik optyczny, taki jak koło zębate, przerywający wiązkę światła wewnątrz „myszy”, - są dość dokładne i niezawodne, ale mają małą rozdzielczość krokową (tylko 150 kroków na skok joysticka). Aby zwiększyć dokładność pozycjonowania, stosuje się multiplikatory lub enkodery o wysokiej precyzji.

Tensometry są używane w joystickach laptopów, a nawet niektórych samolotów, ale nie są szeroko stosowane w narzędziach do gier, ponieważ potrzebny jest tutaj stabilny i sztywny uchwyt.

Dżojstiki z matrycą optyczną, podobnie jak mysz optyczna, mają wysoką dokładność i niezawodność, ale skok jest stosunkowo niewielki.

Czujniki oparte na efekcie Halla są niezawodne i trwałe, są dobre, gdy działają w połączeniu ze schematem kompensacji błędów montażowych w produkcji.

Większość nowoczesnych joysticków ma interfejs połączenia USB, więc są one sparowane zarówno z komputerem, jak i konsolami do gier.

Wśród analogów znajdują się jednoosiowe i dwuosiowe czujniki joysticka. W przypadku czujnika jednoosiowego uchwyt jest przymocowany do gimbala, gdy karetka kołysze się w lewo i prawo, a uchwyt na karetce - w górę iw dół. Momenty wychylenia uchwytu względem wózka i wózka względem podstawy joysticka są oznaczone czujnikami.

Dwuosiowe czujniki optyczne i magnetyczne obejmują magnes zamontowany na uchwycie lub laser poruszający się w pobliżu mikroukładu, który monitoruje jego położenie. Zamiast kardana można zamontować przegub kulowy u podstawy uchwytu.

Dyskretny joystick z zawiasem jest zaprojektowany bardzo prosto - zamyka kontakt w czterech skrajnych pozycjach. Zawias można uprościć i może to być kombinacja kołków i rowków lub może to być przegub Cardana lub kulowy.

Dodatkowe przyciski i przełączniki joysticka gry mogą mieć różne przeznaczenie. Na przykład przełącznik automatycznego strzelania, umieszczony pod palcem, pozwala naprawić tryb fotografowania. Kompaktowo umieszczone przyciski czapki są rzadziej używane, ale służą do sterowania menu i nawigacji po nich lub przełączania widoków.

Koło, suwak lub dźwignia - do sterowania silnikiem wirtualnego samochodu. Pedały lub po prostu pokrętło (wersja uproszczona) - do symulacji jazdy. Istnieją modele z pedałami i długopisem. Droższe joysticki mają dodatkowe suwaki, na przykład do regulacji skoku śruby w symulatorze lotu.

Joysticki są najczęściej stosowane nie tylko w grach, ale także w komputerowym projektowaniu i trójwymiarowych systemach modelowania. Popularne są tutaj trójwymiarowe joysticki, które umożliwiają przenoszenie obiektów w trzech płaszczyznach. Istnieje wiele prototypów takich joysticków, ale tylko kilka firm produkuje takie produkty szeregowo. Wśród nich: Force Dimension, Novint Technologies, 3Dconnexion.