Sakelar Nintendo dapat diingat sebanyak mungkin untuk mengganti gaming portabel seperti halnya untuk masalah perangkat keras yang mempengaruhi jutaan gamer: Joystick Drift.
Melayang adalah istilah yang paling umum untuk masalah di mana joystick mendeteksi input palsu – bahkan ketika tidak ada yang menyentuh pengontrol – menyebabkan gerakan yang tidak diinginkan terjadi dalam permainan. Masalah ini juga memengaruhi pengontrol dari Sony, Microsoft, dan pembuat aksesori pihak ketiga.
Sensor Efek Hall Muncul beberapa tahun yang lalu sebagai solusi potensial untuk masalah ini, tetapi ada pilihan yang lebih baik di luar sana yang lebih mudah untuk retrofit ke desain pengontrol yang ada. Solusi itu adalah tunneling magnetoresistance, atau TMR, sebuah teknologi yang merevolusi hard drive dua dekade lalu menggunakan mekanika kuantum dan magnet.
Seperti sensor efek Hall, sensor TMR menghindari masalah mendasar dengan joystick yang lebih tradisional: sensor mereka lelah sebagai masalah desain mereka. Pengontrol yang dikirimkan dengan beberapa konsol Xbox terakhir, PS4 dan PS5, dan semua sakelar dibangun di sekitar sensor seperti ini – potensiometer, komponen yang dapat digunakan untuk mengubah atau mengukur hambatan listrik.
Objek solid yang saling menggosok bukanlah pendekatan yang ideal untuk umur panjang
Sebagai Ifixit dijelaskan pada tahun 2021di dalam dua potensiometer yang digunakan untuk mendeteksi gerakan naik-turun dan sisi-ke-sisi dalam setiap joystick adalah strip film karbon setengah lingkaran dengan terminal di setiap ujung yang melewati arus listrik melalui itu. Saat joystick dipindahkan, komponen yang disebut wiper meluncur bolak -balik di sepanjang strip ini, mengukur tegangan di mana ia melakukan kontak. Karena tegangan yang dapat diprediksi berubah di seluruh strip, pengukuran tegangan wiper dapat digunakan untuk secara akurat mengukur pergerakan joystick.
Tapi benda -benda padat yang saling menggosok bukanlah pendekatan yang ideal untuk umur panjang. Strip film karbon di dalam potensiometer joystick dapat lelah seiring waktu, mempengaruhi aliran arus dan keakuratan pengukuran tegangan. Kotoran pada film, baik dari komponen bergerak yang memudar atau debu dan remah -remah makanan menemukan jalan mereka di dalam pengontrol, juga dapat berkontribusi pada pengukuran dan penyimpangan yang tidak akurat.
Itulah sebabnya produsen pengontrol sekarang beralih ke sensor yang tidak mengandalkan komponen yang digosok bersama: efek Hall dan TMR, yang keduanya bergantung pada magnetisme. Sebagai Ifixit menjelaskanHall Effect Joystick menggantikan strip resistif dan wiper dengan magnet dan sensor yang tidak pernah melakukan kontak, menggunakan fenomena yang pertama kali ditemukan oleh Edwin Hall pada tahun 1879.
Di dalam sensor efek aula adalah bahan konduktif yang disebut “elemen aula” yang memiliki arus listrik yang mengalir melaluinya. Biasanya, elektron mengalir lurus melalui konduktor ini, tetapi keberadaan medan magnet dapat mengganggu dan mengalihkan elektron ke kedua sisi, seperti rintangan yang tidak terlihat mengalihkan aliran air dalam aliran. Ketika magnet melekat pada joystick bergerak lebih dekat dan lebih jauh, sensor efek Hall mengukur perubahan tegangan yang dihasilkan dalam konduktor. Pengukuran tersebut diterjemahkan ke dalam gerakan dalam permainan dengan lebih akurat dan keandalan daripada yang Anda dapatkan dengan potensiometer, dan tanpa keausan.
Sensor efek Hall telah digunakan selama lebih dari 50 tahun-dan bahkan digunakan oleh Sega di Saturnus 3D dan pengendali Dreamcast yang memulai debutnya di pertengahan tahun 90-an. Gulikit mengganti penggunaan Sensor efek hall dalam perangkat keras game Setelah memulai debutnya pengontrol di E3 2021. Tetapi mereka masih belum banyak digunakan dalam perangkat keras game karena joystick berbasis potensiometer lebih murah untuk diproduksi. Mereka juga memiliki tuntutan daya yang lebih tinggi, yang merupakan sesuatu yang perlu diperhitungkan oleh produsen pengontrol.
Apa yang membuat efek TMR bermanfaat dalam elektronik bukanlah terowongan itu sendiri
Solusi untuk itu mungkin sensor TMR, yang keluar dari penemuan yang lebih baru. In 1988, physicists Albert Fert and Peter Grünberg independently discovered a phenomenon called the giant magnetoresistance effect (GMR), which earned them both the Nobel Prize for physics in 2007. They found that the presence of a magnetic field applied to ultra-thin films made up of a conductor — such as copper or aluminum just a few nanometers thick — sandwiched between two magnetic materials akan mempengaruhi arah putaran elektron dan kemampuannya untuk dengan mudah mengalir dari satu sisi film ke sisi lain.
“Jika Anda meletakkan dua magnet tepat di sebelah satu sama lain … sangat dekat satu sama lain dengan bahan spacer, jika magnet yang satu ini memiliki putaran A dan putaran yang sama ada di sisi lain, mudah bagi elektron untuk pindah ke yang berikutnya. Tetapi jika yang lain memiliki sumur yang tidak selaras … elektron ingin bergerak, tetapi tidak ada cara yang mudah untuk menggerakkan dengan baik, dan elektron yang tidak ada yang menaati, dan penolakan yang tidak ada pada elektron yang tidak selaras, dan penolakan yang tidak ada pada elektron, tetapi tidak ada elektron yang tidak masuk akal, dan elektron yang tidak selaras, tetapi tidak ada. insinyur di Seagate, dijelaskan kepada The Verge.
TMR bekerja dengan cara yang sangat mirip dengan GMR. Kehadiran medan magnet menyelaraskan arah spin elektron, membuatnya lebih mudah bagi mereka untuk mengalir dari satu sisi ke sisi lain. Tetapi sementara GMR menggunakan bahan konduktif yang diapit di antara dua lapisan magnetik, TMR, berlawanan dengan intuisi, menggunakan bahan isolasi yang bertindak sebagai penghalang yang disengaja.
Untuk mengalir dari satu sisi film ke yang lain, elektron mengandalkan fenomena mekanik kuantum yang disebut tunneling kuantum untuk melewati isolator di antara itu. Gagasan partikel yang melewati penghalang yang seharusnya tidak dapat mereka lakukan tidak mudah untuk membungkus kepala Anda, tetapi itu bisa terjadi ketika bahan -bahan tertentu – seperti aluminium atau magnesium oksida – hanya beberapa atom tebal. Dan terima kasih kepada fisikawan seperti Erwin Schrödinger, fenomena ini bukanlah misteri yang lengkap. Kami memiliki persamaan yang dapat secara akurat memprediksi kapan itu akan terjadi.
Apa yang membuat efek TMR bermanfaat dalam elektronik bukanlah terowongan itu sendiri. Itu menambah dan menghapus medan magnet menghasilkan perubahan resistensi yang terukur. Selama bertahun -tahun, hard drive mengandalkan kepala baca dengan desain yang mirip dengan kumparan kawat yang digunakan dalam speaker dan mikrofon, menurut Mendonsa. Pada tahun 2005, Seagate mengadopsi teknologi TMR di kepala baca, yang tidak hanya dapat dibuat jauh lebih kecil tetapi juga jauh lebih sensitif dalam mendeteksi keberadaan medan magnet.
“Sensor TMR umumnya memiliki sensitivitas yang lebih tinggi dan respons linier yang lebih banyak dibandingkan dengan sensor efek Hall.”
Ini memungkinkan bit magnetik pada hard drive juga dibuat jauh lebih kecil, secara dramatis meningkatkan kapasitas kepadatan dan penyimpanan drive 2,5 inci menjadi 120GB. Berbagai bentuk teknologi TMR diharapkan masih digunakan dalam pembuatan hard drive untuk tahun -tahun mendatang.
Meskipun sains yang mendasarinya berbeda, efek Hall dan sensor TMR keduanya dapat digunakan untuk mendeteksi gerakan joystick melalui penggunaan magnet non-kontak, tetapi sensor TMR memiliki beberapa keunggulan utama.
“Sensor TMR umumnya memiliki sensitivitas yang lebih tinggi dan respons linier yang lebih banyak dibandingkan dengan sensor efek Hall,” kata Jack He, direktur bisnis Gulikit. Itu bisa memungkinkan penggunaan magnet yang lebih kecil, membuat joystick TMR lebih mudah diproduksi. Tetapi meningkatkan sensitivitas yang lebih tinggi untuk peningkatan akurasi joystick akan tergantung pada produsen dan perangkat keras yang mereka gunakan. “Resolusi tersebut terutama tergantung pada ketepatan pengambilan sampel dari MCU backend, dan tidak terkait erat dengan joystick itu sendiri,” katanya.
Dibandingkan dengan sensor efek Hall, sensor TMR biasanya memiliki konsumsi daya yang lebih rendah, tetapi keuntungan tidak ada daya tahan baterai. “Desain asli pengontrol Sony, Microsoft, dan Nintendo Game menggunakan teknologi joystick film resistif tradisional dengan desain catu daya yang konstan, dengan kapasitas daya terbatas sekitar 1 Ma,” katanya. Sensor Hall dapat mengkonsumsi di mana saja dari 0,5mA hingga daya hingga 2mA, sedangkan sensor TMR hanya mengkonsumsi antara 0,1mA dan 0,3mA. Ini memungkinkan joysticks dengan sensor TMR dipasang pada perangkat keras pengontrol saat ini “sebagai pengganti 1: 1 yang sempurna tanpa modifikasi sirkuit lainnya.” Itu bisa membantu mempercepat adopsi dan menurunkan harga teknologi dengan menyederhanakan manufaktur.
Sensor TMR juga menawarkan lebih banyak stabilitas kinerja pada kisaran suhu yang lebih luas – keuntungan yang sangat berguna untuk suatu produk yang sering dicengkeram oleh tangan hangat selama beberapa jam.
Meskipun teknologi TMR belum diadopsi oleh perusahaan seperti Nintendo, Microsoft, dan Sony, ada beberapa produsen pihak ketiga yang sudah menjual gamepad dengan joystick TMR, termasuk PB Ekor CROSH CONTROLER, Tarantula Pro Gamesirdan 8bitdo, yang menggunakannya di dalamnya Pengontrol Ultimate 2 Baru. Pada tahun 2024, Gulikit adalah perusahaan pertama Kit Peningkatan Rilis Membawa Teknologi TMR ke PS5, PS4, Xbox, dan pengontrol sakelar.
Tetapi masih akan menjadi beberapa tahun bagi teknologi TMR untuk menjadi arus utama dalam perangkat keras game. “Sensor TMR seringkali lebih mahal daripada sensor efek aula tradisional, terutama dalam volume yang lebih kecil,” katanya. “Namun, seiring dengan matang teknologi TMR, perbedaan biaya diperkirakan akan menurun.”
