手柄摇杆技术详解：碳膜、HALL与TMR摇杆对比分析

手柄摇杆技术详解：碳膜、HALL与TMR摇杆对比分析

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/weixin_47160879/article/details/143092915

手柄摇杆是一种用于游戏控制的输入设备，主要用于提供精确的方向控制和按钮操作，从而增强游戏体验。摇杆通常设计为街机游戏、飞行模拟等类型游戏使用，具有高度的仿真度和操作精度。它们通常采用飞机飞行控制杆的原型设计，能够进行前后左右拨动以调整方向，并且配备了多种功能按钮，如发射子弹或导弹等操作。

一、当前市面上摇杆厂家

1. 日本的阿尔卑斯APLS；
2. 中国深圳的控银；
3. 中国台湾的普耀；
4. 中国深圳的谷粒
   等等

二、摇杆的分类

当前市面上常见的摇杆有碳膜摇杆、HALL摇杆、TMR摇杆、电容摇杆等。

1、碳膜摇杆

其工作的基本原理通俗点说，就是一个滑动变阻器，通过摇杆内部的机械结构，带动金属触点在碳膜上转动，转动的方向不同，其电阻阻值不同，转换成电压信号，也是不同的。

优点

1. 碳膜技术，工艺成熟，成本低；
2. 电阻直接分压，延时小。

缺点

1. 长时间摩擦使用金属触点会在碳膜表面刮起碳粉，游离的碳粉，随机吸附在金属触点上，从而改变原有的电阻值，导致，常说的摇杆漂移问题。
2. 由于其工艺以及物理接触的工作原理，导致使用寿命偏短，常见200万次左右。

当前碳膜摇杆做的最好的厂家是 日本的ALPS，主要是受限于碳膜上的碳浆以及其生产工艺，ALPS的碳膜摇杆寿命/性能高于其他厂商。

应用

Sony的Dual Sense手柄，Dual Sense edge手柄等。

2、HALL摇杆

其工作的基本原理通俗点说，就是使用HALL传感器。一块永磁体+一颗电磁HALL IC，通过位置的变化，将电磁变化产生的信号转变为数字信号。

优点

1. 磁感应技术，解决了碳膜摇杆存在的漂移现象（在工作过程中，永磁体和电磁HALL IC之间不会产生任何物理接触）；
2. 寿命高达500万次。

缺点

1. 将磁铁放在摇杆附近，摇杆会产生漂移（受磁场影响较大，需要额外注意电磁干扰，做好防护）；
2. 中心灵敏度偏低；
3. 摇杆曲线不够线性；
4. 手感整体偏顿（霍尔效应本身中心磁感应偏弱）；
5. 功耗高于碳膜；
6. 延迟高，圆周率差，斜角信号缺失；
7. 价格比碳膜摇杆贵。

注：HALL摇杆相关性能主要依赖于所使用的HALL IC的性能（文章中相关参数仅供参考）。

应用

小鸡T4幻影手柄，小鸡G7 SE XBOX手柄等。

3、TMR摇杆

其工作的基本原理通俗点说，就是使用TMR传感器IC（TMR传感器，是铁磁层/隧道隔离层（非磁性材料）/铁磁层的三明治结构）替换了HALL传感器IC。

TMR摇杆是基于磁性多层膜材料的隧道磁电阻效应原理，当转动摇杆时，磁场的大小和方向会改变，作用于TMR传感器时，铁磁层的磁矩会发生变化，从而改变隧道结构中的自旋极化程度，进而影响隧道电阻值，达到类似碳膜结构电阻值变化的效果，通过测量隧穿电阻，即可输出摇杆值。

优点

1. TMR摇杆传感器比HALL传感器，灵敏度和分辨率更高；
2. 从结构上，TMR摇杆具备了HALL摇杆的高寿命和不漂移特性；
3. 从原理上，TMR摇杆具备了碳膜摇杆的高精确性和低功耗性；
4. 不像HALL摇杆受电磁场影响较大。

缺点

价格高于HALL摇杆。

应用

小鸡九尾狐，北通鲲鹏40等。