قد يكون لميكانيكا الكم علاج لانجراف عصا التحكم

يتم تذكر مفتاح Nintendo بقدر ما يتم تشغيل الألعاب المحمولة ، بقدر ما سيفعله لمشكلات الأجهزة التي تؤثر على ملايين اللاعبين: عصا التحكم.

الانجراف هو المصطلح الأكثر شيوعًا للمشكلة حيث تجد عصا التحكم مدخلات خاطئة – حتى لو لم يلمس أحد وحدة التحكم – مما يسبب حركات غير مرغوب فيها في اللعبة. تؤثر هذه المشكلة أيضًا على وحدات تحكم Sony و Micros .F ومصنعو دعم الطرف الثالث.

ظهر مستشعر Hall L -Effect قبل بضع سنوات كحل محتمل للمشكلة ، ولكن هناك خيار أفضل يسهل إعادة ترتيبه في تصميم وحدة التحكم الحالية. إنها حلامات حلول مغناطيس Restins أو TMR ، وهي تقنية أحدثت ثورة في محركات الأقراص الصلبة باستخدام ميكانيكا الكم والمغناطيس قبل عقدين.

مثل مستشعرات Hall L -Effect ، يتجنب مستشعر TMR المشكلة الأساسية مع عصا التحكم الأكثر تقليدية: مستشعراتها تأتي إلى تصميمها. يتم بناء وحدات التحكم التي تحتوي على وحدة التحكم في Xbox القليلة الماضية ، PS4 و PS5 ، والمفاتيح حول أجهزة استشعار مثل هذه – المحتملة ، وهو مكون يمكن استخدامه لاستبدال أو قياس المقاومة الكهربائية.

متساوي أوضح في Ifixit 2021من بين الشخصين المحتملين الذين يستخدمون للعثور على حركات من جانب إلى جانب إلى جانب في كل عصا التحكم ، يوجد شريط نصف دائري من فيلم الكربون مع أطراف في كل طرف يمرر التيار الكهربائي من خلاله. يتم تحريك عصا التحكم ، وهو مكون يسمى ممسحة يتجه ذهابًا وإيابًا بجوار هذا الشريط ، ويقيس الجهد حيث يلامس. يختلف الجهد في طول الشريط المحتمل ، بحيث يمكن استخدام حجم الجهد للمساحات لقياس حركات عصا التحكم بدقة.

لكن الأشياء الصلبة التي تفركها ضد بعضها البعض ليست النهج المثالي لتوقع العمر المتوقع. يمكن أن تسقط إمكانات عصا التحكم كقار لفيلم الكربون مع مرور الوقت ، مما يؤثر على التدفق الحالي ودقة قياس الجهد. إن العثور على الأوساخ على الفيلم ، إما المكونات التالية أو الغبار ووحدة التحكم من الطعام ، يمكن أن يسهم أيضًا في قياسات غير دقيقة وانجراف.

هذا هو السبب في أن الشركات المصنعة للوحدات تتحول الآن إلى المستشعر الذي لا يعتمد على مكونات فرك في وقت واحد: القاعة L -Effect و TMR ، وكلاهما يعتمد على المغناطيسية. متساوي يشرح Ifixitتحل عصا التحكم في Hall L Effect محل الشرائط المقاومة والممسحة بالمغناطيس وأجهزة الاستشعار التي لا تتصل أبدًا ، باستخدام المرة الأولى التي اكتشفتها إدوين هول في عام 1879.

إن تأثير القاعة هو مادة موصلة داخل المستشعر المسمى “Hall L L Element” الذي يتدفق فيه التدفق الكهربائي عبره. بشكل عام ، تتدفق الإلكترونات مباشرة بواسطة هذا الناقل ، ولكن وجود حقل مغناطيسي ، مثل حاجز غير مرئي لتدفق المياه التناوب في التدفق ، يمكن أن يتداخل وتدوير الإلكترونات على كلا الجانبين. مع اقتراب المغناطيس المرتبط بموجب عصا التحكم عن أقرب وبعيدًا عن أقصى حد ، يقيس مستشعر تأثير القاعة تغييرات الجهد الناتجة في الموصل. تتم ترجمة هذه المعايير إلى حركات في لعبة ذات دقة وموثوقية أكبر مع potentimeter ، ودون أي ارتداء ودموع.

تم استخدام مستشعر Hall le Effect لمدة 50 عامًا ، كما تم استخدامه أيضًا في منتصف التسعينيات في وحدات تحكم Saturn 3D و Dreamcast بواسطة Sega. يعيد Gulikit بناء استخدام أجهزة استشعار Hall L -Effect في ملابس الألعاب الصلبة بعد ظهور وحدة التحكم في E3 2021. لكنها لا تزال غير مستخدمة على نطاق واسع في أجهزة الألعاب لأن مقاطع التحكم التي تعتمد على الجهد رخيصة للإنتاج. لديهم أيضًا المزيد من متطلبات الطاقة ، وهو أمر تحتاج مصنعو التحكم في الاعتبار.

يمكن أن يكون علاج ذلك مستشعر TMR ، والذي يخرج من أحدث اختراع. في عام 1988 ، اكتشف الفيزيائيون ألبرت فولت وبيتر جورج بشكل مستقل حدثًا يسمى تأثيرًا واسعًا للمغناطيس يعيد التأثير (GMR) ، الذين فازوا بجائزة نوبل للفيزياء في عام 2007. اتجاه تدور الإلكترونات وقدرتها على التدفق بسهولة من جانب من الفيلم إلى الآخر.

“إذا وضعت اثنين من المغناطيس بجوار بعضهما البعض … أحدهما قريب جدًا من بعضها البعض بمواد فاصل ، إذا كان المغناطيس هو تدور A والجانب الآخر على الجانب الآخر ، فمن السهل الذهاب إلى الجزء التالي للإلكترونات. حافة.

يعمل TMR بطريقة مشابهة جدًا لـ GMR. يضبط وجود حقل مغناطيسي اتجاه الدوران للإلكترونات ، مما يجعلها أسهل في التدفق من جانب إلى آخر. ولكن عندما يستخدم GMR طبقتين مغناطيسيين ، TMR ، السندويشات المتسابق ، فإنه يستخدم مادة عازلة تعمل كحاجز متعمد.

للتدفق من جانب واحد من الفيلم إلى الآخر ، يعتمد الإلكترون على الظاهرة الميكانيكية الكمومية ، والتي تسمى النفق الكمومي ، بحيث يمر عبر العازل في الوسط. ليس من السهل التفاف فكرة الجسيمات التي تمر عبر الحاجز حول رأسك ، ولكن يمكن أن يحدث ذلك عندما تكون بعض المواد – مثل الألومنيوم أو ثور المغنيسيوم – مجرد بضع ذرات. وبفضل الفيزيائيين مثل Ervin Srridinger ، فإن الحدث ليس سرًا كاملًا. لدينا معادلات يمكن أن تجعل تنبؤات دقيقة عندما تحدث.

ما الذي يجعل تأثير TMR مفيدًا في الإلكترونيات هو عدم ضبط نفسه. هو أن إضافة وإزالة المجال المغناطيسي يمكن أن يسبب تغييرات قابلة للقياس في المقاومة. على مر السنين ، وفقًا لـ Hard Drives Mandonsoa ، يعتمد السلك المستخدم في مكبرات الصوت والميكروفونات على الرأس بقراءة نفس التصميم مثل الملف. في عام 2005 ، اعتمدت Sigate TMR Technology في رؤوس القصب ، والتي لا يمكن أن تكون صغيرة جدًا فحسب ، بل أيضًا أكثر حساسية للعثور على وجود مجال مغناطيسي.

سمح ذلك بتكون البتات المغناطيسية على محركات الأقراص الصلبة صغيرة جدًا ، وزيادة بشكل كبير بمقدار 2.5 بوصة إلى 120 جيجابايت في قدرة الكثافة والتخزين. لا يزال من المتوقع استخدام أشكال مختلفة من تقنية TMR في تصنيع محرك الأقراص الصلبة للسنوات القادمة.

على الرغم من اختلاف Vijay الأساسي ، إلا أنه يمكن استخدام كل من Hall L-Effect ومستشعر TMR للكشف عن أنشطة عصا التحكم عن طريق استخدام المغناطيس غير الملامح ، ولكن هناك بعض الفوائد الرئيسية لمستشعرات TMR.

يقول جاك هي ، جولتيك: “عادةً ما تتمتع مستشعرات TMR بمزيد من الحساسية والتعليقات الخطية مقارنة بأجهزة استشعار Hall L -Effect”. يمكن أن يسمح باستخدام مغناطيس صغير ، مما يسهل إنتاج عصا التحكم TMR. لكن الاستفادة من الحساسية العالية لتحسين دقة عصا التحكم تعتمد على الشركات المصنعة والأجهزة التي يستخدمونها. يقول: “يستند القرار بشكل أساسي إلى دقة عينة MCU الخلفية ، ولا ترتبط ارتباطًا وثيقًا بحزم التحكم”.

بالمقارنة مع مستشعر القاعة L -Effect ، فإن مستشعر TMR عادة ما يكون له استهلاك أقل للطاقة ، ولكن لا توجد فائدة لعمر البطارية. “يستخدم التكوين الأصلي لوحدات التحكم في ألعاب Sony و Micros .FAT و Nintendo ، مع تصميم إمدادات الطاقة المستمرة ، تقنية عصا التحكم في الأفلام المقاومة التقليدية ، والتي تتمتع بقدرة محدودة تصل إلى حوالي 1.” يمكن لمستشعر القاعة L أن يشرب في أي مكان من 0.5 مللي أمبير إلى 2 مللي أمبير ، في حين أن مستشعر TMR لا يستغرق سوى ما بين 0.1 مللي أمبير و 0.3 مللي أمبير. يتيح ذلك تثبيت مقاطع التحكم مع أجهزة استشعار TMR على أجهزة وحدة التحكم الحالية “كبديل كامل 1: 1 دون أي تغيير آخر في الدائرة.” والتي يمكن أن تساعد في تبني المنتج وتقليل تكلفة التكنولوجيا.

يوفر مستشعر TMR أيضًا ثباتًا أكبر في الأداء في نطاق درجة حرارة واسعة – وهي ميزة مفيدة بشكل خاص للإنتاج ، وغالبًا ما يتم اكتشافها بأيدي ساخنة لعدة ساعات.

ومع ذلك ، لم يتم اعتماد تقنية TMR بعد من قبل شركات مثل Nintendo و Micros .FT و Sony ، وهناك العديد من مصنعي الطرف الثالث الذين باعوا بالفعل ألعاب ألعاب مع TMR ، بما في ذلك. وحدة تحكم سحق من ذيول PBGamesir’s Terentula Pro ، و 8 بتات ، والتي تستخدمها إلى وحدة تحكمها الجديدة 2 الجديدة. في عام 2024 ، كانت Gulicit أول شركة تقدم مجموعات تجلب تقنية TMR على وحدات التحكم PS5 و PS4 و Xbox و Switch.

ولكن لا يزال هناك بضع سنوات لتصبح سائدًا في أجهزة الألعاب لتكنولوجيا TMR. “غالبًا ما تكون مستشعرات TMR أغلى من مستشعر تأثير القاعة التقليدي ، وخاصة في أحجام صغيرة” ، يشير إلى ذلك. “ومع ذلك ، مع نضوج تقنية TMR ، من المتوقع أن ينخفض ​​الفرق في التكاليف.”