ホール効果スティック: どのように機能し、スティックのドリフトをどのように排除するのか？

コントローラーでこのような現象を経験したことがあるかもしれません。入力がないのにキャラクターが動き出し、静止しようとしているのに照準が上または横にずれ、コントローラーが常にほんの少し左に動こうとする幽霊に取り憑かれているかのように感じることが。この現象は「スティックドリフト」と呼ばれ、ゲームコントローラーでは非常によく見られます。特に激しいゲームプレイの後にコントローラーを落としたり、部屋の向こう側に投げたりしたからではありません。むしろ、これは市場に出回っているほとんどのコントローラーの背後にあるメカニズム、つまりポテンショメータ固有の設計上の欠陥です。

ポテンショメータは、可変電圧分割器を形成する可変抵抗器です。電気部品や理論に詳しくない場合、これはあまり意味がないかもしれません。知っておく必要があるのは、スティックの位置に応じて電圧分割器の出力が変化するということだけです。コントローラーはこの電圧を読み取り、座標に変換します。たとえば、0.1V は「下」、0.9V は「上」を意味します。中心は 0.5V と定義されるかもしれません。ポテンショメータはそれほど正確ではないため、これらの調整は通常工場で行われます。つまり、コントローラは常に 0.5V が中心であると想定します。

スティックを動かすと、導電性ワイパーが抵抗性接触パッドに接触し、抵抗が変化して出力電圧が変化します。スティックを上に動かすと、抵抗と出力電圧が増加します。スティックを下に移動すると、抵抗と出力電圧が減少します。各スティックには水平方向と垂直方向の移動用に 2 つのポテンショメータがあるため、コントローラは両方の電圧を読み取って、キャラクターをどこに移動させたいかを決定します。

問題は、これらの抵抗性接触パッドが摩擦により時間の経過とともに摩耗したときに発生します。このシステムが 1 時間のゲームで何回繰り返されるかは想像に難くありません。スティックを前後に動かすたびに、これらの接触パッドはわずかな量の材料を失います。時間が経つにつれて、接触パッドの抵抗が変化します。ニュートラル位置の抵抗値が変化すると、スティックがドリフトします。コントローラーは静止中に予想とは異なる電圧を読み取るため、スティックの入力として解釈され、その結果、あなたがスナックを食べている間にキャラクターはゆっくりと動き、崖から落ちます。

ここでホール効果センサーが登場します。ポテンショメータスティックは抵抗パッドとワイパーを使用して電圧を変化させますが、ホール効果スティックは非接触の代替手段である磁石を使用します。

ホール効果スティックでは、導電性ピン (ワイパー) が磁石に置き換えられ、抵抗接触ストリップが磁場に敏感な平らな導体 (「ホール素子」) に置き換えられています。

電子がこの材料を流れると、磁場は磁場の極性に応じて、電子を導電性材料の片側または反対側に効果的に「押し出します」。

スティックが動かされると、センサーは導電性材料のどの側に電子が押し出されたかを検出し、これを動きとして解釈します。これはすべて物理的な接触なしに行われるため、センサーの摩擦による摩耗の可能性がなくなります。

これで非接触のスティック入力方法の完成です！これにより、コントローラーの寿命が大幅に延び、ドリフトがはるかに少なくなります。ポテンショメータスティックは最終的には故障することがほぼ確実ですが、ホール効果スティックは、理論上はコントローラーの寿命全体にわたって持続する可能性があります。