【導讀】在操作工業(yè)機械時(shí)，精度和準確度對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)的重型設備，包括建筑和農業(yè)。它們在機器的易用性和整體性能方面發(fā)揮著(zhù)不可估量的作用。通過(guò)最大限度地提高操縱桿的可靠性，企業(yè)可以減少停機時(shí)間并從長(cháng)遠來(lái)看更節省資金。
霍爾效應傳感器為工業(yè)和商業(yè)級操縱桿提供多種優(yōu)勢，例如抗沖擊和抗振動(dòng)。
在操作工業(yè)機械時(shí)，精度和準確度對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)的重型設備，包括建筑和農業(yè)。它們在機器的易用性和整體性能方面發(fā)揮著(zhù)不可估量的作用。通過(guò)最大限度地提高操縱桿的可靠性，企業(yè)可以減少停機時(shí)間并從長(cháng)遠來(lái)看更節省資金。
（圖片來(lái)源：Shutterstock）
有兩種主要類(lèi)型的工業(yè)級操縱桿。電位器操縱桿是一項成熟的技術(shù)，它通過(guò)電子電路的模擬輸出進(jìn)行操作?；魻栃倏v桿使用傳感器通過(guò)小磁場(chǎng)檢測定位?；魻栃倏v桿無(wú)摩擦，不會(huì )因與傳感器接觸而產(chǎn)生磨損。
霍爾效應最初是一種工業(yè)級技術(shù)，但它正開(kāi)始在電子游戲控制器等商業(yè)級應用中得到普及。在這里，我們將解釋霍爾效應可以用來(lái)制造更好的操縱桿的技術(shù)和應用。
霍爾效應傳感器技術(shù)如何起作用？
霍爾效應以發(fā)現它的物理學(xué)家的名字命名，其原理是當電流垂直于外磁場(chǎng)通過(guò)半導體時(shí)，載流子發(fā)生偏轉，垂直于電流和磁場(chǎng)的方向會(huì )產(chǎn)生一附加電場(chǎng)，從而在半導體的兩端產(chǎn)生電勢差?；魻栃獋鞲衅魇枪虘B(tài)設備，它們利用磁體來(lái)檢測磁場(chǎng)的方向和強度，將編碼信息轉換為電信號，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?；魻栃獋鞲衅鳟a(chǎn)生一個(gè)輸出信號，該信號是周?chē)艌?chǎng)密度的函數。當密度超過(guò)預設閾值時(shí)，設備會(huì )產(chǎn)生“霍爾電壓”，這是一種與磁場(chǎng)強度成正比的輸出電壓。這種傳感器具有檢測速度、接近和定位等應用。
霍爾效應與電位器操縱桿
與霍爾效應操縱桿的磁體不同，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。
霍爾效應操縱桿不需要與傳感器接觸。這意味著(zhù)隨著(zhù)時(shí)間的推移，它們不容易發(fā)生機械磨損。
雖然電位器操縱桿是精密工作的絕佳選擇，但霍爾效應非常適合產(chǎn)生顯著(zhù)振動(dòng)和沖擊的用途。
與電位器不同，霍爾效應傳感器的一個(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用類(lèi)型。
導致操縱桿漂移的條件?；魻栃獋鞲衅鞲艿挚拐駝?dòng)和沖擊，但對溫度變化的抵抗力較弱。
預算、使用壽命和操作環(huán)境是為應用選擇合適技術(shù)主要考慮的因素?；魻栃倏v桿可能更適用于礦用卡車(chē)和挖掘機等設備，這些設備在使用過(guò)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計在極端溫度環(huán)境中運行的操縱桿。
霍爾效應操縱桿的商業(yè)應用
操縱桿最突出的商業(yè)用途通常是游戲。雖然控制器傳統上包括電位器（模擬）操縱桿，但霍爾效應操縱桿通過(guò)消除“搖桿漂移”徹底改變了主機游戲。
搖桿漂移意味著(zhù)操縱桿控制器隨著(zhù)時(shí)間的推移變得不那么精確。這些控制器甚至可以在沒(méi)有輸入的情況下檢測到輸入，從而導致游戲中的目標或角色“漂移”出其預期位置。這是電位器操縱桿中相當常見(jiàn)的缺陷，尤其是在受到振動(dòng)、強烈沖擊甚至僅僅使用數小時(shí)后。
霍爾效應操縱桿可以改進(jìn)商業(yè)級控制器，就像它們有益于工業(yè)級控制器一樣。無(wú)摩擦傳感器意味著(zhù)它們即使在使用數小時(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。
所有主要的主機平臺（包括 Xbox、任天堂、PC 和 PlayStation）都有可用或正在開(kāi)發(fā)的選擇。
霍爾效應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操縱桿暴露在極端溫度下，否則它可能會(huì )在更長(cháng)的使用壽命內精確運行。但是，它們的成本可能更高，并且可能不適用于某些設備或應用。
(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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