在操作工业机械时，精度和准确度对于高效和安全的工作环境至关重要。通常，操纵杆用于帮助操纵各种行业的重型设备，包括建筑和农业。它们在机器的易用性和整体性能方面发挥着不可估量的作用。通过最大限度地提高操纵杆的可靠性，企业可以减少停机时间并从长远来看更节省资金。
（图片来源：Shutterstock）
有两种主要类型的工业级操纵杆。电位器操纵杆是一项成熟的技术，它通过电子电路的模拟输出进行操作。霍尔效应操纵杆使用传感器通过小磁场检测定位。霍尔效应操纵杆无摩擦，不会因与传感器接触而产生磨损。
霍尔效应最初是一种工业级技术，但它正开始在电子游戏控制器等商业级应用中得到普及。在这里，我们将解释霍尔效应可以用来制造更好的操纵杆的技术和应用。
霍尔效应传感器技术如何起作用？
霍尔效应以发现它的物理学家的名字命名，其原理是当电流垂直于外磁场通过半导体时，载流子发生偏转，垂直于电流和磁场的方向会产生一附加电场，从而在半导体的两端产生电势差。霍尔效应传感器是固态设备，它们利用磁体来检测磁场的方向和强度，将编码信息转换为电信号，并使它们能够由电子电路进行处理。
磁场有两个主要组成部分：磁通量密度和极性。霍尔效应传感器产生一个输出信号，该信号是周围磁场密度的函数。当密度超过预设阈值时，设备会产生“霍尔电压”，这是一种与磁场强度成正比的输出电压。这种传感器具有检测速度、接近和定位等应用。
霍尔效应与电位器操纵杆
- 与霍尔效应操纵杆的磁体不同，电位器操纵杆包含可以改变电子电路电阻大小的移动组件。
- 霍尔效应操纵杆不需要与传感器接触。这意味着随着时间的推移，它们不容易发生机械磨损。
- 虽然电位器操纵杆是精密工作的绝佳选择，但霍尔效应非常适合产生显著振动和冲击的用途。
- 与电位器不同，霍尔效应传感器的一个潜在缺点是它在电压可用性方面不够灵活。这会限制它可以安装使用的应用类型。
- 导致操纵杆漂移的条件。霍尔效应传感器更能抵抗振动和冲击，但对温度变化的抵抗力较弱。
预算、使用寿命和操作环境是为应用选择合适技术主要考虑的因素。霍尔效应操纵杆可能更适用于矿用卡车和挖掘机等设备，这些设备在使用过程中受到剧烈振动和冲击时仍能保持精确定位。但电位器操纵杆可能更适合雨淋日晒或预计在极端温度环境中运行的操纵杆。
霍尔效应操纵杆的商业应用
操纵杆最突出的商业用途通常是游戏。虽然控制器传统上包括电位器（模拟）操纵杆，但霍尔效应操纵杆通过消除“摇杆漂移”彻底改变了主机游戏。
摇杆漂移意味着操纵杆控制器随着时间的推移变得不那么精确。这些控制器甚至可以在没有输入的情况下检测到输入，从而导致游戏中的目标或角色“漂移”出其预期位置。这是电位器操纵杆中相当常见的缺陷，尤其是在受到振动、强烈冲击甚至仅仅使用数小时后。
霍尔效应操纵杆可以改进商业级控制器，就像它们有益于工业级控制器一样。无摩擦传感器意味着它们即使在使用数小时后也不会磨损，并且它们不太可能在振动或冲击后发生漂移。
所有主要的主机平台（包括 Xbox、任天堂、PC 和 PlayStation）都有可用或正在开发的选择。
霍尔效应操纵杆是否比电位器操纵杆好？
答案通常是肯定的。除非我们要求定期将霍尔效应操纵杆暴露在极端温度下，否则它可能会在更长的使用寿命内精确运行。但是，它们的成本可能更高，并且可能不适用于某些设备或应用。
(原文刊登于EDN姊妹网站Electronic Products，参考链接：How Hall-effect sensors can make better joysticks，由Ricardo Xie编译。)
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