【導(dǎo)讀】在操作工業(yè)機(jī)械時(shí)，精度和準(zhǔn)確度對(duì)于高效和安全的工作環(huán)境至關(guān)重要。通常，操縱桿用于幫助操縱各種行業(yè)的重型設(shè)備，包括建筑和農(nóng)業(yè)。它們?cè)跈C(jī)器的易用性和整體性能方面發(fā)揮著不可估量的作用。通過最大限度地提高操縱桿的可靠性，企業(yè)可以減少停機(jī)時(shí)間并從長遠(yuǎn)來看更節(jié)省資金。
霍爾效應(yīng)傳感器為工業(yè)和商業(yè)級(jí)操縱桿提供多種優(yōu)勢(shì)，例如抗沖擊和抗振動(dòng)。
在操作工業(yè)機(jī)械時(shí)，精度和準(zhǔn)確度對(duì)于高效和安全的工作環(huán)境至關(guān)重要。通常，操縱桿用于幫助操縱各種行業(yè)的重型設(shè)備，包括建筑和農(nóng)業(yè)。它們?cè)跈C(jī)器的易用性和整體性能方面發(fā)揮著不可估量的作用。通過最大限度地提高操縱桿的可靠性，企業(yè)可以減少停機(jī)時(shí)間并從長遠(yuǎn)來看更節(jié)省資金。
（圖片來源：Shutterstock）
有兩種主要類型的工業(yè)級(jí)操縱桿。電位器操縱桿是一項(xiàng)成熟的技術(shù)，它通過電子電路的模擬輸出進(jìn)行操作。霍爾效應(yīng)操縱桿使用傳感器通過小磁場(chǎng)檢測(cè)定位?；魻栃?yīng)操縱桿無摩擦，不會(huì)因與傳感器接觸而產(chǎn)生磨損。
霍爾效應(yīng)最初是一種工業(yè)級(jí)技術(shù)，但它正開始在電子游戲控制器等商業(yè)級(jí)應(yīng)用中得到普及。在這里，我們將解釋霍爾效應(yīng)可以用來制造更好的操縱桿的技術(shù)和應(yīng)用。
霍爾效應(yīng)傳感器技術(shù)如何起作用？
霍爾效應(yīng)以發(fā)現(xiàn)它的物理學(xué)家的名字命名，其原理是當(dāng)電流垂直于外磁場(chǎng)通過半導(dǎo)體時(shí)，載流子發(fā)生偏轉(zhuǎn)，垂直于電流和磁場(chǎng)的方向會(huì)產(chǎn)生一附加電場(chǎng)，從而在半導(dǎo)體的兩端產(chǎn)生電勢(shì)差。霍爾效應(yīng)傳感器是固態(tài)設(shè)備，它們利用磁體來檢測(cè)磁場(chǎng)的方向和強(qiáng)度，將編碼信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并使它們能夠由電子電路進(jìn)行處理。
磁場(chǎng)有兩個(gè)主要組成部分：磁通量密度和極性。霍爾效應(yīng)傳感器產(chǎn)生一個(gè)輸出信號(hào)，該信號(hào)是周圍磁場(chǎng)密度的函數(shù)。當(dāng)密度超過預(yù)設(shè)閾值時(shí)，設(shè)備會(huì)產(chǎn)生“霍爾電壓”，這是一種與磁場(chǎng)強(qiáng)度成正比的輸出電壓。這種傳感器具有檢測(cè)速度、接近和定位等應(yīng)用。
霍爾效應(yīng)與電位器操縱桿
與霍爾效應(yīng)操縱桿的磁體不同，電位器操縱桿包含可以改變電子電路電阻大小的移動(dòng)組件。
霍爾效應(yīng)操縱桿不需要與傳感器接觸。這意味著隨著時(shí)間的推移，它們不容易發(fā)生機(jī)械磨損。
雖然電位器操縱桿是精密工作的絕佳選擇，但霍爾效應(yīng)非常適合產(chǎn)生顯著振動(dòng)和沖擊的用途。
與電位器不同，霍爾效應(yīng)傳感器的一個(gè)潛在缺點(diǎn)是它在電壓可用性方面不夠靈活。這會(huì)限制它可以安裝使用的應(yīng)用類型。
導(dǎo)致操縱桿漂移的條件?；魻栃?yīng)傳感器更能抵抗振動(dòng)和沖擊，但對(duì)溫度變化的抵抗力較弱。
預(yù)算、使用壽命和操作環(huán)境是為應(yīng)用選擇合適技術(shù)主要考慮的因素?；魻栃?yīng)操縱桿可能更適用于礦用卡車和挖掘機(jī)等設(shè)備，這些設(shè)備在使用過程中受到劇烈振動(dòng)和沖擊時(shí)仍能保持精確定位。但電位器操縱桿可能更適合雨淋日曬或預(yù)計(jì)在極端溫度環(huán)境中運(yùn)行的操縱桿。
霍爾效應(yīng)操縱桿的商業(yè)應(yīng)用
操縱桿最突出的商業(yè)用途通常是游戲。雖然控制器傳統(tǒng)上包括電位器（模擬）操縱桿，但霍爾效應(yīng)操縱桿通過消除“搖桿漂移”徹底改變了主機(jī)游戲。
搖桿漂移意味著操縱桿控制器隨著時(shí)間的推移變得不那么精確。這些控制器甚至可以在沒有輸入的情況下檢測(cè)到輸入，從而導(dǎo)致游戲中的目標(biāo)或角色“漂移”出其預(yù)期位置。這是電位器操縱桿中相當(dāng)常見的缺陷，尤其是在受到振動(dòng)、強(qiáng)烈沖擊甚至僅僅使用數(shù)小時(shí)后。
霍爾效應(yīng)操縱桿可以改進(jìn)商業(yè)級(jí)控制器，就像它們有益于工業(yè)級(jí)控制器一樣。無摩擦傳感器意味著它們即使在使用數(shù)小時(shí)后也不會(huì)磨損，并且它們不太可能在振動(dòng)或沖擊后發(fā)生漂移。
所有主要的主機(jī)平臺(tái)（包括 Xbox、任天堂、PC 和 PlayStation）都有可用或正在開發(fā)的選擇。
霍爾效應(yīng)操縱桿是否比電位器操縱桿好？
答案通常是肯定的。除非我們要求定期將霍爾效應(yīng)操縱桿暴露在極端溫度下，否則它可能會(huì)在更長的使用壽命內(nèi)精確運(yùn)行。但是，它們的成本可能更高，并且可能不適用于某些設(shè)備或應(yīng)用。
(原文刊登于EDN姊妹網(wǎng)站Electronic Products，參考鏈接：How Hall-effect sensors can make better joysticks，由Ricardo Xie編譯。)
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