Джойстик механика. Джойстик в механике: конструкции, принципы работы и преимущества

Как работают различные типы джойстиков. Какие преимущества и недостатки имеют механические, гидравлические и электрические джойстики. Какие конструкции электрических джойстиков наиболее распространены. Почему джойстики так популярны для управления мобильной техникой.

Принципы работы джойстиков в механике

Джойстики широко применяются для управления мобильной техникой и оборудованием благодаря интуитивно понятному принципу работы — чем сильнее отклонение рукоятки, тем интенсивнее реакция управляемого механизма. Существует несколько основных типов джойстиков:

• Механические — с рычажной передачей усилия
• Гидравлические — с передачей управляющего воздействия по гидролиниям
• Электрические — с преобразованием перемещения в электрический сигнал

Каждый тип имеет свои преимущества и недостатки. Рассмотрим их подробнее.

Особенности механических джойстиков

Механические джойстики передают усилие на управляемый клапан или механизм с помощью системы рычагов и тяг. Их основные плюсы и минусы:

Преимущества:

• Простота конструкции
• Низкая стоимость
• Надежность

Недостатки:

• Сложность прокладки механических связей в стесненных условиях
• Необходимость регулярного обслуживания (смазка, регулировка)
• Высокие усилия на рукоятке при большом передаточном отношении

Для упрощения монтажа часто применяют гибкие тросовые приводы вместо жестких тяг. Но это не решает проблему высоких усилий на рукоятке.

Гидравлические джойстики и их особенности

В гидравлических джойстиках усилие от рукоятки передается на управляемые клапаны по гидролиниям низкого давления. Это дает ряд преимуществ:

• Простота монтажа и прокладки гидролиний
• Низкие усилия на рукоятке
• Минимальное обслуживание

Однако есть и недостатки:

• Вероятность утечек масла
• Шум и нагрев масла рядом с оператором
• Ухудшение характеристик при низких температурах

Несмотря на это, гидравлические джойстики весьма популярны в мобильной технике благодаря удобству монтажа и эксплуатации.

Принцип действия электрических джойстиков

Электрические джойстики преобразуют механическое перемещение рукоятки в электрический сигнал для управления электрогидравлическими клапанами. Они имеют ряд важных преимуществ:

• Простота монтажа и прокладки электропроводки
• Возможность удаленного размещения клапанов
• Низкие усилия на рукоятке
• Отсутствие утечек рабочей жидкости

Главный недостаток — более высокая стоимость электрогидравлических клапанов по сравнению с механическими аналогами. Однако с развитием электроники эта разница постепенно нивелируется.

Основные типы электрических джойстиков

Существует два основных типа электрических джойстиков:

1. С механическим перемещением (потенциометрические, индуктивные)
2. Без перемещения (на основе тензодатчиков)

Джойстики с перемещением дают оператору тактильную обратную связь, но содержат подвижные элементы, подверженные износу. Джойстики без перемещения более надежны, но не дают ощущения перемещения рукоятки.

Конструкция потенциометрических джойстиков

Потенциометрические джойстики преобразуют перемещение рукоятки во вращение или линейное перемещение потенциометра. Их основные особенности:

• Простая и недорогая конструкция
• Наличие механических элементов (шестерни, шарниры)
• Подверженность износу, особенно при вибрациях
• Необходимость регулярного обслуживания

Современные потенциометрические джойстики могут иметь ресурс более миллиона циклов. Однако постоянные микроколебания от вибраций могут привести к преждевременному износу.

Принцип работы индуктивных джойстиков

Индуктивные джойстики используют принцип переменного трансформатора для преобразования перемещения в электрический сигнал. Их особенности:

• Отсутствие трущихся электрических контактов
• Высокая надежность и долговечность
• Устойчивость к вибрациям и загрязнениям
• Более высокая стоимость по сравнению с потенциометрическими

Принцип работы основан на изменении индуктивной связи между первичной и вторичными обмотками при перемещении сердечника. Это обеспечивает высокую точность и надежность.

Преимущества джойстиков для управления техникой

Широкое применение джойстиков для управления мобильной техникой обусловлено рядом важных преимуществ:

• Интуитивно понятное управление
• Возможность точного дозирования усилия/скорости
• Эргономичность и снижение утомляемости оператора
• Компактность органов управления
• Удобство автоматизации и электронного управления

Это делает джойстики оптимальным решением для управления строительной, сельскохозяйственной и другой спецтехникой, где требуется высокая точность и удобство управления.

Выбор оптимального типа джойстика

При выборе типа джойстика для конкретного применения необходимо учитывать следующие факторы:

• Условия эксплуатации (вибрации, загрязнения, температура)
• Требуемая точность и плавность управления
• Допустимые габариты и масса
• Стоимость и сложность монтажа
• Необходимость обслуживания

Для большинства современных машин оптимальным выбором являются электрические джойстики индуктивного типа, обеспечивающие высокую надежность и удобство монтажа. Однако в бюджетной технике по-прежнему широко применяются механические и гидравлические джойстики.

Перспективы развития джойстиков

Основные направления совершенствования джойстиков:

• Повышение точности и разрешающей способности
• Внедрение тактильной обратной связи
• Интеграция дополнительных органов управления
• Применение беспроводных технологий
• Использование силовых джойстиков для прецизионного управления

Это позволит еще больше повысить удобство и эффективность управления сложной техникой с помощью джойстиков.

VirPil.COM — Механика РУС МангусТ-50

© Free Joomla! 3 Modules- by VinaGecko.com

Previous Next

РУС МангусТ-50

Если немного изменить фразу из известной русской кинокомедии, то получится примерно так:

«Каждый виртуальный пилот мечтает купить джойстик, а каждый купивший мечтает его продать…»

Причина банальна, это несовершенная механика.
Её одновременно ругают и хвалят игроки в своих девайсах. Механика виновата во всех неудачах, и именно её сравнивают с известным хирургическим инструментом, когда достигается очередная победа.

Угодить всем невозможно априори, но попытаться это сделать обязан любой разработчик джойстиков.

За основу механики VPC МангусТ-50, целиком выполненной из авиационного дюралюминия, взят кулачковый механизм, который преобразует вращательное движение ручки в возвратно-поступательное движение стальных толкателей. Благодаря простоте и элегантности такой конструкции, можно задать различные законы движения вдоль осей тангажа и крена. Роликовые (подшипниковые) толкатели перемещаются в соответствии с жесткостью пружин, установленных соосно с толкателем, по закону, заданному профилями кулачков, которые закреплены на соответствующих осях. Использование пружин сжатия позволяет в большом диапазоне регулировать загруз по каждой оси отдельно, не разбирая джойстик… даже «в полете». В результате отпала необходимость комплектовать устройства пружинами различной жесткости.

В комплекте идут два варианта кулачков: «с центром» и «без центра». 

Величина хода ручки составляет 30º по обеим осям, что является необходимой и достаточной величиной для точного, приближенного к реалу управления.

Джойстик рекомендуется использовать совместно с РУД и педалями VPC МангусТ-50 (анонсы в ближайшее время) в настольном (с панелью VPC Plate), «пристольном» (крепление на настольном кронштейне VPC Desk Mount) в составе VPCockpit и подстульном вариантах.

РУС VPC МангусТ-50 будет доступен в официальном магазине по цене €289,00 в марте 2017 года.

Следите за анонсами и новостями на www.virpil.com.

Koronet

Блог

07 января 2017

Просмотров: 11052

• Назад
• Вперёд

Последние новости

Quick View

Покори вселенную!

Август 2022! Вспышка Сверхновой!

2022-08-22 / 03:00:00

подробнее

Quick View

Изогнутый удлинитель VPC Flightstick Z-Extension!

Привет, ВИРПИЛы!  Судя по последним постам и анонсам, могло сложиться. ..

2021-12-18 / 03:00:00

подробнее

Quick View

Семейство устройств для управления вертолётами от VIRPIL Controls

Привет, ВИРПИЛы!   С огромным волнением сегодня мы представляем комплект устройств…

2021-05-14 / 03:00:00

подробнее

Quick View

Представляем VPC MongoosT-50CM3 Throttle!

Привет, ВИРПИЛЫ! Мы знаем, что после публикации в августе тизера…

2020-12-06 / 03:00:00

подробнее

Quick View

VPC Constellation Alpha Grip. Официальный анонс

РУ VPC Constellation ALPHA Grip — новая ручка управления в серии…

2020-02-02 / 03:00:00

подробнее

Quick View

Конкурс идей

Привет, ВИРПИЛы! Команда VIRPIL Controls приглашает вас принять.

..

2019-08-05 / 03:00:00

подробнее

Quick View

Скидки ко Дню Космонавтики

Привет, ВИРПИЛы! Команда VIRPIL Controls поздравляет всех авиа- и…

2019-04-09 / 03:00:00

подробнее

Quick View

Представляем VPC Rudder Pedals!

Привет, ВИРПИЛы!Совсем недавно (декабрь 2016г.) вышел первый пост…

2019-03-24 / 03:00:00

подробнее

Quick View

Представляем долгожданное второе поколение — VPC MongoosT-50CM Base!

Привет, ВИРПИЛы! VPC MongoosT-50 Base, анонсированная в декабре 2016…

2019-03-11 / 03:00:00

подробнее

Quick View

Поздравляем Вас с 8 Марта!

Привет, Вирпилы! Сегодня команда VPC обращается к самой красивой и. ..

2019-03-07 / 03:00:00

подробнее

Quick View

Новая ручка VPC MongoosT-50CM….2!

Привет, ВИРПИЛы! Сегодня мы с удовольствием представляем вам…

2019-02-16 / 03:00:00

подробнее

Quick View

С наступающим 2019 годом!!!

Привет, ВИРПИЛы! Мы надеемся, что у вас царит предпраздничное…

2018-12-29 / 03:00:00

подробнее

Лучший геймпад? Обзор Razer Wolverine V2 Chroma

Шесть программируемых дополнительных кнопок, сменные стики, механические переключатели — может ли этот проводной геймпад заменить другие аналоги на рынке? Давайте разбираться.

Razer Wolverine V2 Chroma — это проводной контроллер с механическими переключателями, а также дополнительными настраиваемыми кнопками спереди и снизу. Геймпад предназначен для игр на консолях Xbox One, Series S|X и ПК под управлением Windows. В отличие от аналогов, в устройстве есть ограничители для регулирования хода клавиш LT и RT, а также кнопки доступа к настройкам звука и голосового чата прямо во время игровых сессий.

Что в коробке?

• Геймпад;
• Провод для подключения контроллера;
• Сменные стики;
• Руководство пользователя.

Как тестировался

Мы протестировали геймпад на ПК в нескольких играх разных жанров. Чтобы проверить вибрацию, ход аналоговых стиков и триггеров в гонках, мы запустили симулятор Forza Motorsport 7. Для тестирования сменных насадок для стиков в шутерах и ограничителей кнопок LT и RT — играли в Destiny 2 и Halo: Master Chief Collection. Отзывчивость механических кнопок и крестовины изучали в файтинге Injustice 2. А управление персонажем и транспортом в игре от третьего лица смотрели в Elden Ring, GTA: Online и Assassin’s Creed Valhalla: Dawn of Ragnarok.

Удобство, расположение кнопок, вес

Геймпад удобно лежит в руках, несмотря на короткие рукоятки. Они прорезиненные, с приятной текстурой, так что геймпад не скользит даже в мокрых руках. Единственное неудобство — рукоятки слишком толстые, что сказывается на быстром нажатии дополнительных клавиш: особенно это касается клавиш М3-М6, расположенных с обратной стороны устройства (о них — ниже).

Странным решением было повесить кнопки Start и Menu не перпендикулярно кнопкам взаимодействия и левому стику, а параллельно и по диагонали. Если вы привыкли к обычной раскладке – это будет вызывать проблемы. Вообще не понятно, зачем нужно было менять привычный дизайн — никакого удобства данное решение не даёт.

Razer Wolverine V2 Chroma из-за грамотного распределения «начинки» кажется легче, чем контроллер от консолей Xbox Series. Тем не менее, мы взвесили и сравнили:

• Razer Wolverine V2 Chroma весит 282 грамма
• Геймпад от Xbox — 273 грамма
• Steam Controller — 230 граммов
• Dualshock 4 — и вовсе 218 граммов.

«Механика» против «мембраны»

Особенностью Razer Wolverine V2 Chroma являются механические переключатели. У них нет такой легкости хода, как на «мембране», для нажатия приходится прикладывать чуть большую силу, чем обычно. Есть четкий «клик» при нажатии, как на мышке.

Как следствие — для комбинаций в файтингах приходится контролировать чёткость и последовательность нажатий крестовины. На «мембранах» пальцы привыкают к лёгкому ходу, так что получается использовать сокращения — например, зажать несколько кнопок одновременно или пройти пальцем по нескольким направлениям на крестовине. На «механике» это сделать тяжелее. Она требует чётких нажатий, так что для привычных приемов приходится сильно нажимать на кнопки.

Признаюсь — вбивать комбо в Injustice 2 у меня получилось далеко не с первого раза. Приходилось заставлять себя переучиваться. Иногда приёмы не получались — не успевали пальцы с такой скоростью и усилием прожимать механические кнопки с их сравнительно большим ходом.

Зато в играх, где крестовина используется как вспомогательный элемент, а XYAB-кнопки отвечают за взаимодействие с миром (сесть, встать, прыгнуть), нажатия не вызывают вопросов. Чёткость и звук «механики» при игре в Elden Ring помогли мне понять, сколько быстрых слотов я прокрутил, вошел ли в стелс и вовремя ли нажал кнопку прыжка. Очень удобно.

Специальные кнопки и как до них дотянуться

У Wolverine V2 Chroma есть 6 дополнительных кнопок: две рядом с курками спереди, четыре — в нижней части геймпада.

Кнопки M1 и M2, размещённые между правыми и левыми курками LB/LT и RB/RT, показали себя с лучшей стороны — даже короткими пальцами они нажимаются удобно, пусть и с небольшим смещением вперёд.

Снизу размещены кнопки M3-M6 в не очень привычном формате курков. 

Дело в том, что кнопки-«лепестки» защищены патентом, который принадлежит компании SCUF Gaming. Вместо покупки права на использование (как это сделала Microsoft для Xbox Elite Wireless) Razer разработала собственное техническое решение, оказавшееся достаточно спорным. Если руки у вас маленькие, а пальцы не очень длинные, то использовать кнопки вы не сможете — не дотянетесь. Но даже с длинными пальцами тянуться к кнопкам во время напряжённой игры неудобно — приходится смещать пальцы с основных элементов управления.

Работа ограничителей хода триггеров

Еще одна особенность геймпада — ограничители хода триггеров LT и RT со стандартного на половинный. Производитель заявляет, что половинный ход триггеров удобен в шутерах, чтобы спамить команды с большей скоростью. А стандартный длинный ход позволяет удобно регулировать скорость автомобиля в гонках.

Однако в PVP-режимах в Destiny 2 преимуществ «половинного» хода мне прочувствовать и не удалось. Возможно, завсегдатаи верхних строк в турнирных таблицах и увидят разницу, но если вы не киберспортсмен, то переключатели вряд ли вам пригодятся.

Виброотклик

Не все виброотклики одинаково полезны. Например, в соревновательных шутерах и файтингах принято отключать эту функцию – она отвлекает, быстрее сажает батарею (но нашему Wolverine V2 Chroma это не грозит), а сильная вибрация и вовсе уводит прицел в сторону. А вот в гонках, наоборот, хочется ощущать каждую кочку и подъём.

В Destiny 2 и Halo: Master Chief Collection вибрация геймпада показала себя великолепно. В этих проектах разработчики завязали на виброотклике отдачу от оружия, благодаря чему винтовки, револьверы, пулемёты и луки чувствуются по-разному. Halo: MCC также показала себя отлично — Wolverine V2 Chroma отлично передаёт каждый выстрел.

А вот в гонках должного эффекта не ощущается. В Forza Motorsport 7 разработчики продумали варианты виброотклика: так, геймпад от Xbox вибрирует курками во время торможения или ускорения, а за езду по разным поверхностям отвечают вибромоторы в рукоятках и множество вариантов вибрации.

Wolverine V2 Chroma же очень блекло передал ощущения от езды, одинаково вибрируя на каждом повороте, заносе и переезде через ограничители на трассе. Стоит ли говорить, что никакой виброотдачи в курках в геймпаде от Razer нет?

То же самое можно сказать и о файтингах – на любой удар и взаимодействие геймпад отвечает огромной силы вибрацией, которая отвлекает и сбивает комбо. Идти с таким мощным откликом в сетевую игру – самоубийство. Силу отдачи можно поменять в настройках фирменного ПО, но владельцам консолей это, увы, недоступно.

Ход аналоговых джойстиков и сменные насадки

В отличие от геймпадов Sony и Xbox, у стиков здесь почти нет сопротивления. Ход стиков геймпада Razer лёгкий и резкий, они не моментально возвращаются в своё стандартное положение. Из-за этой особенности я даже сначала решил, что стики люфтят, но контрольные замеры в фирменном ПО показали обратное. 

В комплекте к стандартным стикам идут две насадки – маленькая, со шляпкой в форме грибка, и слегка увеличенная по высоте. Обе предназначены для игры в шутеры. Первая рекомендуется для ближнего боя и оружия с низкой точностью (например, для стрельбы из дробовика или пистолета), а вторая – для дальнего боя и четкого прицеливания. «Грибок» показался очень странным решением даже для дробовика — по выпуклой шляпке палец элементарно проскальзывает, когда пытаешься навестись на врага.

Увеличенная насадка подкупила своим удобством и тем фактом, что чувствительность и быстрота хода камеры увеличилась. За счёт увеличения высоты стика управление камерой стало более точным и лёгким, не обязательно даже касаться верхушки стика: легко можно подвести камеру в нужное положение, подталкивая стик сбоку указательным или большим пальцем.

Претензии возникли разве что к магнитам, на которых держатся насадки — со временем они начинают расшатываться, создавая неприятные звуки трения металла о металл. Возможно, виной тому и частая смена насадок — как в моем случае.

Настройка

На ПК для настройки геймпада используется фирменное ПО Razer Controller Setup for Xbox – с его помощью переназначаются дополнительные кнопки, меняются яркость, цвет подсветки и сила вибрации. Однако записать на дополнительные клавиши любое сочетание кнопок нельзя — а жаль. Я бы с удовольствием повесил на M1 сочетание LB+RB, которым включается суперспособность в Destiny 2 .

Еще один неприятный факт — Steam не распознал Wolverine V2 Chroma как геймпад с дополнительными кнопками — устройство определилось как «обычный контроллер». Так что внутри Steam переназначить клавиши M1-M6 по желанию игрока нельзя. Будем надеяться, Razer и Valve смогут сделать настройку внутри Steam в будущем.

Удобство

Как мы уже говорили, Wolverine V2 Chroma — проводной геймпад. В комплекте с ним идет трехметровый провод, так что отсесть от телевизора на 3 метра вполне себе реально. Провод при этом даже не натягивается и аккуратно лежит на полу, никому из домашних не мешая. 

В версии Chroma (в отличие от «младшей» модели Wolverine V2) провод отключаемый, с разъемом USB Type-C. 

И раз уж речь пошла об игре за телевизором, то отметим и стандартный аудиоразъем миниджек для подключения проводных наушников к геймпаду. Звук при этом чёткий и без шумов. Отдельно хочется упомянуть настройку звука прямо на геймпаде — громкость регулируется с помощью сочетания клавиши над кнопкой «Медиа» и кнопок крестовины. Удобно.

Diagnosis

Razer Wolverine V2 Chroma оставил смешанные впечатления. С одной стороны — хорошая эргономика, удобный «высокий» сменный стик и отличная идея с расположением кнопок M1 и M2 на верхней части геймпада. С другой — «механика», которая подходит не для всех жанров, бессмысленное изменение хода триггеров и мощная, но не всегда адекватно работающая виброотдача.

Wolverine V2 Chroma — хороший проводной контроллер, который вполне можно рассматривать как аналог Xbox Elite Controller. Но только при условии, что у вас достаточно большие руки и длинные пальцы, чтобы удерживать контроллер и одновременно с этим дотягиваться до дополнительных кнопок сзади. 

Pro

• Хорошая эргономика
• Удобные дополнительные кнопки спереди
• Сменные насадки для стиков
• Механические кнопки
• Трехметровый кабель

Contra

• Неудобное расположение дополнительных кнопок снизу
• Небольшое сопротивления в аналоговых стиках
• Ограничители триггеров не дают явных преимуществ 
• Механические кнопки не подходят для файтингов
• Вибрация не всегда работает адекватно (как на контроллере для Xbox)

2022-03-24 19:43:42

Максим Драган

Без проводов, компактно, с подсветкой. Обзор игровой клавиатуры Razer Blackwidow v3 Mini Hyperspeed

Игры без провода. Обзор топовой игровой мыши Razer Deathadder V2 x HyperSpeed

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Главная игра 2023 года. Всё, что нужно знать о Starfield

Итоги

10 марта 11:15

0

Новая игра Bethesda Game Studios — самый ожидаемый проект в 2023 году. Но что известно об этом космическом приключении? Какая у Starfiled продолжительность, насколько глубока ролевая система, сколько будет фракций, какими будут сражения — на эти, и другие, вопросы мы ответим в нашем материале.

Величие и позор Sony. Как умерла франшиза Killzone

Серия Killzone — представитель редкого жанра «военный шутер от первого лица», сочетающий в себе феноменальную графику, отточенную до мелочей игровую механику и непревзойденный сетевой режим. Последний давал отпор Microsoft и её Halo и Gears of War. Однако любовь и ненависть публики парадоксально шли рука об руку на протяжении жизни всей франшизы. Давайте вспомним, как родилась и умерла серия Killzone и постараемся понять, почему же Sony не хочет внять мольбам фанатов и перевыпустить игры франшизы на новом железе или создать нечто новое.

Инди-игры февраля: Deliver Us Mars, Tales of Bayun, Elderand, Birth, Scars Above

Итоги

07 марта 15:25

0

Февраль отвлёк игровое сообщество громкими релизами — Hogwarts Legacy и Atomic Heart приковали к себе всё внимание. Но что там с маленькими проектами от независимых студий и издательств? Их февраль тоже приберёг: сюжетное приключение на Марсе, визуальная новелла про сказочную Древнюю Русь, метроидвания, квест о загробном мире, и даже попытка сделать «Returnal на коленке».

Не спешите это покупать! Обзор Sons Of The Forest [ранний доступ]

Симулятор выживания в лесу вернулся. Снова предстоит искать пропитание, строить базу и отбиваться от дикарей. К тому же в ранней версии уже появились очертания сюжета, который можно пройти от начала до конца. Но ответ на главный вопрос, весело ли играть в Sons Of The Forest — не в текущем состоянии.

Dark Souls в Китае. Кому стоит поиграть в Wo Long: Fallen Dynasty

Wo Long: Fallen Dynasty, которая уже собрала положительные отзывы от западной прессы — продолжатель идей Nioh. Не удивительно, ведь разработчик один и тот же. Но Wo Long стала лучше предшественницы если не во всём, то во многом. Мы решили разобраться, кому стоит поиграть в новый проект от Team Ninja и собрали отличительные особенности игры в одном месте.

Управление с помощью джойстика | Power & Motion

Производителям и операторам мобильного оборудования нравится управление с помощью джойстика, потому что оно дает оператору ощущение своей команды: чем больше смещение джойстика, тем сильнее реакция исполнительного механизма. Некоторые подходы к сопряжению гидравлических клапанов с джойстиками включают:

• механические связи,
• гидравлические контуры управления и
• электрические команды на электрогидравлические клапаны.

Очевидным недостатком механических рычажных механизмов для управления гидравлическими клапанами с помощью двухосевых джойстиков является сложность рычажного механизма, что затрудняет его установку и регулировку. Самыми простыми соединениями являются рычаги и тяги, но они становятся громоздкими, если не существует прямого пути от джойстика к гидравлическому компоненту. Когда механическое соединение должно быть проложено над, под, вокруг или через препятствия, предпочтение отдается механическим двухтактным тросам.

Все механические соединения могут потребовать от операторов создания неприемлемо высоких приводных усилий, если механическое преимущество узла не предусмотрено. В противном случае может возникнуть усталость оператора. И, как и во всех механических устройствах, может потребоваться регулярная смазка и регулировка износа. В более аккуратном устройстве используются клапаны с гидравлическим управлением и джойстики. При такой настройке жидкость под низким давлением направляется к джойстику, который, в свою очередь, направляет жидкость к соответствующим гидравлическим устройствам с пилотным управлением в зависимости от положения джойстика. Преимуществами этой системы по сравнению с механическим рычажным механизмом являются упрощенная установка, меньшее усилие срабатывания. требуется оператору, и меньше обслуживания.

К недостаткам управляемых джойстиков относятся вероятность утечки, шума и нагрева гидравлической жидкости в непосредственной близости от оператора. В зимнюю погоду холодное масло отрицательно влияет на реакцию и увеличивает усилия оператора. Установка гидравлического пилота по-прежнему требует прокладки нескольких шлангов или труб из мягкого металла.

Рис. 1. Потенциометрические джойстики перемещения. Если рукоятка джойстика имеет значительную массу, вибрация машины приведет к быстрому износу потенциометра, поскольку циклы накапливаются с той же частотой, что и вибрация.

Электрический джойстик использует источник питания и посылает электрические сигналы для управления электрогидравлическим клапаном. Поскольку тонкие провода намного легче прокладывать через машину, чем механические кабели, шланги или трубки, электрические джойстики значительно упрощают установку и обеспечивают свободу удаленного монтажа. Последовательная связь делает этот процесс еще проще. Клапаны могут располагаться очень далеко от джойстика. Основным недостатком электрического джойстика была более высокая стоимость электрогидравлических клапанов по сравнению с их аналогами с ручным или пилотным управлением. Соотношение затрат между гидравлическими и электрическими джойстиками примерно равное.

Электрические джойстики

Существуют две основные категории электрических джойстиков со смещением и без смещения. Тип смещения использует движение рычага, преобразуя это движение в конечном итоге в электрический выход. Тип без смещения имеет рычаг, аналогичный типу со смещением. Однако движение джойстика не преобразуется непосредственно в электрический выход. Вместо этого сила, приложенная к рычагу, преобразуется через тензодатчик или аналогичную среду в электрический выход. Преимуществом неперемещаемого джойстика является отсутствие движущихся частей. Недостатком является потеря тактильной обратной связи с оператором, обычно связанной с движением джойстика.

Рис. 2. Соотношение первичной и вторичной катушек. Первичная катушка управляется сигналом частотой 20 кГц. При каждом коллапсе каждого цикла первичного поля поток потока создает индуцированное напряжение в каждой из вторичных катушек. Если первичная катушка расположена над вторичными катушками, индуцированное напряжение в каждой катушке одинаково. По мере того, как первичная обмотка удаляется от центра, в каждой катушке возникает разность индуцированного напряжения.

Двумя популярными конструкциями джойстиков перемещения являются потенциометрическое перемещение и индуктивная связь. Потенциометрический джойстик, рис. 1, использует поворотный или линейный потенциометр для преобразования механического перемещения в электрическую мощность. Преобразование криволинейного движения рычага джойстика в движение потенциометра обычно включает в себя валы, шарниры, шестерни и торсионные пружины. Эти механизмы содержат множество деталей, которые могут сделать эти джойстики уязвимыми к повреждениям и сократить срок службы, особенно если они подвергаются вибрации машины.

Потенциометрические джойстики доступны в конструкции с большим сроком службы, заявленный срок службы превышает 106 полных циклов. Большинство джойстиков проводят большую часть своего срока службы в нейтральном положении, при этом дворники их потенциометров постоянно колеблются из-за вибрации оборудования, на котором они установлены, и массы рычагов управления. Этот низкоамплитудный цикл (дизеринг) стеклоочистителя горшка может оказаться более разрушительным для горшка, чем движение с полным циклом. Постоянное сглаживание и большое накопление циклов на узкой области может привести к локальному износу проводящего элемента, что приведет к возникновению «мертвой» или «шумной» зоны.

Движение с индуктивной связью

Джойстик с индуктивной связью использует взаимосвязь типа переменного трансформатора. Первичная катушка создает поле, которое индуцируется в наборе вторичных катушек. При движении либо приводной катушки, либо металлического вала, коммутирующего поле, индуцированное поле будет пропорционально изменяться. Чем ближе катушка возбуждения к вторичной катушке, тем сильнее поле захвата. Вторичная катушка, расположенная дальше от первичной, будет иметь пропорционально меньшую наводку. На рис. 2 показано соотношение первичной и вторичной катушек.

Основным преимуществом этого механизма является то, что он не соприкасается с электрическими частями и не протирает их. Кроме того, механическая сложность намного меньше. Модель, показанная на рис. 2, имеет только три движущихся части (рычаг, центрирующую чашку и винтовую пружину сжатия), что значительно увеличивает срок службы органа управления.

Защита от паразитных электрических полей, воздействующих на индуктивное поле джойстиков, обеспечивается синхронной системой обнаружения. Чувствительность от четырех вторичных катушек должна равняться индуцированному сигналу, обеспечиваемому первичной обмоткой, поэтому влияние соседних электрических полей по существу игнорируется.

Технология эффекта ХоллаРис. 3. Ток течет равномерно по проводнику при отсутствии магнитного поля.

Разработка новой технологии джойстика была сосредоточена на улучшении линейности и электромагнитной устойчивости при одновременном обеспечении дополнительных возможностей вывода в пределах меньшего рабочего диапазона. Одна важная технология — эффект Холла — оказалась полностью способной обеспечить все эти желаемые свойства и усовершенствования.

Если магнитное поле присутствует, когда электрический ток протекает через проводящий материал, электроны равномерно распределяются по всему проводнику, рис. 3. Введение магнитного поля в электрический ток разрушает ток и вызывает изменение его направления, рис. 4.

Рис. 4. Введение магнитного поля в ток, протекающий по проводнику, изменяет протекание тока, что создает напряжение Холла.

Когда входной ток поддерживается постоянным, как в приложении джойстика, напряжение Холла прямо пропорционально перпендикулярной составляющей магнитного поля. Следовательно, если магниты меняют положение, меняется и напряжение, что можно количественно определить как движение джойстика.

Дополнительные оси

Механическая простота движения джойстика с индуктивной связью позволяет использовать несколько осей движения. К традиционному двухосевому джойстику можно добавить третью или даже четвертую ось, сохраняя базовую механическую простоту, но не имея скользящих контактов. Например, поворотное движение рукоятки может создать третью ось, а колесо, управляемое большим пальцем, может обеспечить пропорциональную четвертую ось. Переключатель на рукоятке также может быть встроен для добавления простой функциональности.

Джойстики с индуктивно связанным движением заменяют более традиционные модели в приложениях с непрерывным рабочим циклом, таких как большие экскаваторы, используемые в карьерах. В этих и других приложениях электрические джойстики, особенно с индуктивной связью, повышают их надежность.

Джойстики с индуктивно связанным движением заменяют более традиционные джойстики в приложениях с непрерывным рабочим циклом, таких как большие экскаваторы, используемые в карьерах, и управление воздушными корзинами для грузовых автомобилей с использованием волоконно-оптических соединений. Эти и другие приложения нашли электрические джойстики, особенно с индуктивной связью, для повышения их надежности.

---

Эта информация была предоставлена ​​Дугласом Д. Шуманом, президентом P-Q Controls Inc., Бристоль, Коннектикут.

Главная » Новости и блог » Полное руководство по джойстикам – живая электроника как они работают, для чего используются и их преимущества.

Первое подтвержденное использование такого устройства было в 1908 году пионером французской авиации Луи Блерио на его экспериментальном самолете Bleriot VIII. Устройство, которое использовал Луи Блерио, было чисто механическим. Первый джойстик, каким мы его знаем сегодня, был изобретен в Исследовательской лаборатории ВМС США С. Б. Мириком и запатентован в 1926 году. Это был двухосный электронный джойстик, изначально предназначенный для дистанционного пилотирования самолетов.

В 1944 году немецкие ученые использовали двухосную конструкцию для управления своим Henschel Hs 29.3 планирующие бомбы и ракеты Fritz-X без двигателя. В этих джойстиках использовались электрические сигналы включения и выключения, что позволяло упростить систему передатчика радиоуправления. Это позволяло некоторым самолетам-бомбардировщикам точно наводить на свои цели как ракетные, так и немощные управляемые ракеты.

Технология джойстиков продолжала постепенно развиваться на протяжении 50-х, 60-х и 70-х годов и использовалась в программе НАСА «Аполлон», особенно в испытательных моделях лунных посадочных модулей «Аполлон». Однако в начале 19 века их использование резко изменилось. В 80-е годы, когда популярность домашних игровых автоматов росла, первый игровой контроллер, управляемый джойстиком, был выпущен для Atari 5200 в 1982 году. РЭШ МАКС. NES MAX показала, насколько удобными и интуитивными могут быть джойстики в играх, но только после выпуска аналогового джойстика Sony PlayStation в 1996 году игровой джойстик действительно взлетел благодаря своей способности так хорошо работать в трехмерном мире.

Помимо игр, джойстик нашел свое применение не только в авиации, но и в управлении машинами, такими как БПЛА и подводные дистанционно управляемые транспортные средства (ROV), строительное оборудование, внедорожники, камеры наблюдения, инвалидные кресла и многие другие. военные применения.

Промышленные джойстики

Промышленные джойстики широко используются для управления, направления и позиционирования широкого спектра тяжелонагруженного оборудования, машин и систем, таких как сельскохозяйственная техника, краны, нефтяные вышки, вилочные погрузчики, экскаваторы, военная техника и др. . Существуют различные типы промышленных джойстиков, включая небольшие прецизионные джойстики, такие как джойстик для большого пальца и пальцевый джойстик, до полностью настраиваемых рукояток. Различные типы имеют различные варианты привода, стили монтажа и спецификации контроллера, такие как количество осей, пружинный возврат, фиксация трением и поддержка различных протоколов. Промышленные джойстики также чрезвычайно прочны и могут выдерживать более суровые условия. Live Electronics работает с Ruffy Controls и Ultra MSI, которые производят широкий спектр высококачественных промышленных джойстиков, предназначенных для различных приложений, которые мы будем обсуждать далее в этом блоге.

Джойстики для большого пальца

Джойстики для большого пальца представляют собой низкопрофильные джойстики, которые обеспечивают точное управление благодаря различным вариантам крепления и привода для простоты интеграции. Ultra MSI производит серию 462, а Ruffy Controls производит серию TS1, которые являются идеальными джойстиками для таких приложений, как управление курсором, обнаружение целей, камеры видеонаблюдения, робототехника и автоматизированное хирургическое оборудование.

Пальцевые джойстики

Пальцевые джойстики в основном используются для обеспечения управления движением и скоростью в низкопрофильных устройствах, таких как инвалидные коляски, медицинские инструменты, роботизированные операции и приложения, где требуются точность и компактность, и серия HE1 от Ruffy Controls именно это, предлагая высокую точность в компактной конструкции, монтируемой на панели.

Ручные джойстики

Ручные джойстики широко используются в тяжелых условиях, таких как мобильные краны, вилочные погрузчики, строительная техника, роботизированные машины и сельскохозяйственное оборудование. Благодаря сложным неизнашиваемым датчикам Холла и механизмам управления, эти типы джойстиков очень универсальны в различных приложениях, как и серия SG от Ruffy Controls, которая представляет собой ручной джойстик на эффекте Холла с резервным датчиком, обеспечивающий дополнительный уровень Безопасность делает его идеальным выбором для таких приложений, как дистанционно управляемое оборудование и системы автоматизации.

Как работают джойстики?

Джойстик — это устройство ввода, состоящее из джойстика, который поворачивается на основании и сообщает о своем угле и направлении управляемому устройству. Он определяет направление ручки с помощью электронного переключателя, эффекта Холла, тензометрического датчика или потенциометров.

Что такое джойстик?

Джойстик — это устройство ввода, которое преобразует механическое движение оператора в электрический сигнал и может управлять компьютерной игрой или механизмом.

Какие бывают типы джойстиков?

Существует несколько типов джойстиков, с которыми большинство из нас может быть знакомо, поскольку они используются на игровых консолях и игровых компьютерах, но промышленные типы джойстиков — это джойстики для большого пальца, джойстики для пальцев и джойстики для рук.

Для чего используются джойстики?

Джойстики широко используются для управления, управления и позиционирования широкого спектра тяжелого оборудования, машин и систем, таких как сельскохозяйственная техника, краны, нефтяные вышки, вилочные погрузчики, большие автомобили, экскаваторы, военная техника, подъемные устройства. Другие джойстики, такие как небольшие прецизионные джойстики, используются для управления камерами видеонаблюдения, дистанционно управляемым оборудованием и системами автоматизации.

Что такое джойстик с эффектом Холла?

Джойстик на эффекте Холла работает так же, как и любой другой джойстик, но использует принцип эффекта Холла, который позволяет джойстику иметь очень долгий механический срок службы из-за отсутствия физического контакта с датчиком, и они могут быть спроектированы так, чтобы выдерживать чрезмерные удары и вибрация.

Как работает потенциометр?

В джойстике к валам каждой оси подключен потенциометр, так что поворот вала приводит во вращение контактный рычаг. При перемещении ручки происходит соответствующее изменение сопротивления внутри потенциометра. Это регулирует напряжение, которое компьютерная программа может интерпретировать как движение.

Для чего используется тензодатчик?

Основное назначение тензодатчиков — измерение силы или деформации.