Joystick effetto Hall: come funzionano e come elimineranno il drift del joystick?

Potresti averlo già sperimentato sui tuoi controller: il tuo personaggio inizia a muoversi senza che tu abbia impartito alcun comando, la mira si sposta verso l'alto o lateralmente mentre cerchi di stare fermo, il controller sembra posseduto da un fantasma che vuole costantemente spostarsi un po' verso sinistra. Questo fenomeno è noto come “drift del joystick” ed è estremamente comune nei controller da gioco. Non è dovuto al fatto che ti sia caduto il controller o che tu lo abbia lanciato attraverso la stanza dopo una sessione di gioco particolarmente intensa; si tratta piuttosto di un difetto di progettazione intrinseco al meccanismo alla base della maggior parte dei controller sul mercato: il potenziometro.

Un potenziometro è semplicemente un resistore variabile che forma un partitore di tensione variabile. Potrebbe non significare molto se non hai familiarità con i componenti e la teoria elettrica. Tutto ciò che devi sapere è che l'uscita del partitore di tensione cambia a seconda della posizione dello stick. Il tuo controller legge questa tensione e la traduce in una coordinata. Supponiamo che 0,1 V significhi “giù” e 0,9 V significhi “su”. Il centro potrebbe essere definito come 0,5 V. I potenziometri non sono estremamente precisi, quindi queste calibrazioni vengono solitamente eseguite in fabbrica, il che significa che il controller si aspetta sempre che 0,5 V sia il centro.

Quando muovi il joystick, questo sposta un cursore conduttivo contro un cuscinetto di contatto resistivo, che varia la resistenza e, di conseguenza, la tensione in uscita. Sposti il joystick verso l'alto e la resistenza e la tensione in uscita aumentano. Sposti il joystick verso il basso e la resistenza e la tensione in uscita diminuiscono. Ci sono due potenziometri su ogni stick per il movimento orizzontale e verticale, quindi il controller legge le tensioni da entrambi per determinare dove vuoi che vada il tuo personaggio.

Il problema sorge quando questi cuscinetti di contatto resistivi si usurano nel tempo a causa dell'attrito. Puoi immaginare quante ripetizioni subisce questo sistema dopo solo un'ora di gioco. Ogni volta che muovi il joystick avanti e indietro, questi cuscinetti di contatto perdono una minuscola quantità di materiale. Con il tempo, questo altera la resistenza dei cuscinetti di contatto. Una volta che il valore di resistenza della posizione neutra cambia... ecco che appare il drift del joystick. Poiché il controller sta leggendo una tensione diversa da quella prevista mentre è fermo, la interpreta come un input del joystick, con il risultato che il tuo personaggio cammina lentamente verso il dirupo mentre tu ti vai a prendere uno spuntino.

È qui che entrano in gioco i sensori effetto Hall. Laddove il joystick a potenziometro utilizza un cuscinetto resistivo e un cursore per variare la tensione, un joystick a effetto Hall utilizza un'alternativa senza contatto: i magneti.

In un joystick a effetto Hall, il pin conduttivo (il cursore) è sostituito da un magnete e la striscia di contatto resistiva è sostituita da un conduttore piatto (l'elemento Hall) sensibile ai campi magnetici.

Mentre gli elettroni fluiscono attraverso questo materiale, il campo magnetico li “spinge” effettivamente su un lato o sull'altro del materiale conduttivo a seconda della polarità del campo.

Quando il joystick viene spostato, il sensore rileva su quale lato sono stati spinti gli elettroni nel materiale conduttivo e lo interpreta come movimento. Tutto questo avviene senza contatto fisico, eliminando ogni possibilità di usura per attrito del sensore!

Voilà! Un metodo di input per joystick senza contatto: un metodo che può aumentare drasticamente la durata del tuo controller ed è molto meno soggetto al drift. Mentre un joystick a potenziometro è quasi certamente destinato a guastarsi prima o poi, un joystick a effetto Hall potrebbe ipoteticamente durare per l'intera vita utile del controller.