Como o joystick funciona e funciona

A primeira menção da palavra “joystick” no contexto de narrações sobre um elemento de controle oscilante na aviação é encontrada, por exemplo, em Robert Loren, que escreveu em 1910 sobre uma alavanca central amarrada para evitar decolagens acidentais. Uma versão do nome dessa alavanca diz que o joystick recebeu em homenagem ao inventor o nome de George - George stick, e então eles começaram a chamá-lo mais brevemente - "joystick" - um stick de alegria, como um símbolo da alegria do voo.

O primeiro uso desse tipo de nó de inclinação foi realizado em submarinos confederados para direção. Em 1943, os nazistas usavam um joystick elétrico para controlar um foguete do tipo joystick. Mais tarde, na década de 1960, joysticks elétricos começaram a ser introduzidos em todos os lugares, começando com modelos de aeronaves controladas por rádio e terminando com cadeiras de rodas elétricas.

Hoje, o joystick está mais associado a um dispositivo de entrada de dados de computador, que é uma alça que pode girar em dois planos verticais. Você pode usar o joystick para controlar, por exemplo, o movimento de um avião virtual na tela no espaço tridimensional ou bidimensional do simulador. Ocasionalmente, os joysticks permitem a rotação de suas alças em torno de um eixo vertical.

Na prática, os componentes eletrônicos interpretam a posição do manípulo, transmitindo através do software de computador informações sobre os valores atuais das três coordenadas espaciais e, assim, alteram a posição do objeto no monitor. Além dos próprios manípulos, o joystick também possui botões, interruptores, controles deslizantes e outros controles auxiliares que expandem bastante sua funcionalidade. Os joysticks são usados ​​em jogos de computador, telefones celulares, robôs etc.

Os joysticks diferem no número de planos de trabalho nos quais a posição do objeto controlado muda com sua ajuda. Os joysticks unidimensionais permitem mover o objeto para cima e para baixo, para frente e para trás, para a esquerda e para a direita. Bidimensional permite o movimento em dois planos. Tridimensional - em todo o espaço tridimensional.

O princípio da análise da posição da alavanca do joystick pode ser diferente. Existem sensores discretos capazes de perceber uma das duas posições, interpretadas como "0" ou "1". A alavanca na posição totalmente retraída - inicia o código de sua direção.

Se a alça continuar sendo mantida nessa posição, o código será repetido continuamente. Esses joysticks podem ser encontrados em caixas de celulares, em máquinas caça-níqueis, nos consoles de jogos mais simples.

Os sensores analógicos reagem mais amplamente, porque todo o espaço do ângulo do joystick é como se coberto com sinais percebidos de zero a máximo: a alavanca é rejeitada ainda mais - o valor do código é maior, a restrição é imposta apenas pela sensibilidade e resolução dos sensores e a calibração por coordenadas está disponível, o que permite especificar a posição absoluta o cursor.

Tipos de sensores de joystick

Os sensores analógicos nos joysticks são implementados de várias maneiras. Dispositivos com potenciômetro e conversor analógico para digital Eles não possuem requisitos especiais para mecânica, mas a qualidade da energia é extremamente importante aqui e o sensor tem vida curta.

Soluções com codificador - um sensor óptico, como uma roda dentada, interrompendo o feixe de luz dentro do "mouse", - é bastante preciso e confiável, mas possui uma resolução pequena (apenas 150 etapas por curso do joystick). Para aumentar a precisão do posicionamento, são utilizados multiplicadores ou codificadores de alta precisão.

Os extensômetros são usados ​​nos joysticks de laptops e até em algumas aeronaves, mas não são amplamente utilizados em ferramentas de jogos, porque aqui é necessária uma montagem estável e rígida.

Os joysticks com uma matriz óptica, como em um mouse óptico, têm alta precisão e confiabilidade, mas o tamanho do traço é relativamente pequeno.

Os sensores baseados no efeito Hall são confiáveis ​​e duráveis; eles são bons quando trabalham em conjunto com um esquema para compensar erros de montagem na produção.

A maioria dos joysticks modernos possui uma interface de conexão USB; portanto, eles são emparelhados com um PC e consoles de jogos.

Entre analógicos, existem sensores uniaxiais e biaxiais de joysticks. Com um sensor uniaxial, a alça é fixada no cardan quando o carro gira para a esquerda e direita, e a alça no carro - para cima e para baixo. Momentos de balançar a alça em relação ao carro e o carro em relação à base do joystick - são marcados por sensores.

Os sensores ópticos e magnéticos biaxiais incluem um ímã montado em uma alça ou um laser movendo-se perto do microcircuito que monitora sua posição. Em vez de um cardan, uma junta esférica pode ser instalada na base da alça.

Um joystick discreto com dobradiça é projetado de maneira muito simples - fecha o contato em quatro posições extremas. A dobradiça pode ser simplificada e simplesmente ser uma combinação de pinos e ranhuras, ou pode ser uma junta de cardan ou esfera.

Botões e interruptores adicionais no joystick do jogo podem ter finalidades diferentes. Por exemplo, uma chave seletora de disparo automático, localizada sob o dedo, permite que você conserte o modo de disparo. Botões de chapéu colocados de forma compacta são menos usados, mas são usados ​​para controlar e navegar nos menus ou alternar visualizações.

Roda, controle deslizante ou alavanca - para controlar o motor de um carro virtual. Pedais ou apenas um botão rotativo (versão simplificada) - para simular a direção. Existem modelos com pedais e uma caneta. Os joysticks mais caros têm controles deslizantes adicionais, por exemplo, para ajustar o tom do parafuso no simulador de vôo.

Os joysticks são mais amplamente utilizados não apenas em jogos, mas também em projetos auxiliados por computador e sistemas de modelagem tridimensional. Os joysticks tridimensionais são populares aqui, permitindo mover objetos em três planos. Existem muitos protótipos desses joysticks, mas apenas algumas empresas produzem esses produtos em série. Entre eles: Force Dimension, Novint Technologies, 3Dconnexion.