джойстик для чего предназначен
Что такое джойстик
В геймерских кругах уже давно не утихают споры о том, что же лучше – клавиатура с мышью или джойстик. Эта тема практически настолько же актуальна, как препирания приверженцев консолей и ПК. Однако многие геймеры и не догадываются, что используют неправильное название своего любимого контроллера. Ведь джойстик и геймпад – разные вещи.
Джойстик – это вовсе не привычный игровой манипулятор с двумя стиками, бамперами и четырьмя кнопками. То, что ошибочно зовут джойстиком, на самом деле называется геймпадом или же джойпадом. Но что в таком случае джойстик?
Описание
Джойстик – это устройство ввода, выглядит как подвижная вертикальная ручка. Он больше всего похож на рычаг коробки передач или на рукоять управления авиационной техникой. Чаще всего на нем присутствуют кнопки, слайдеры и переключатели. Они расположены на верхушке ручки и на устойчивом основании. Некоторые модели крепятся на поверхность с помощью присосок или просто держаться за счёт своего веса.
Данный вид контроллеров делится на три категории:
Также джойстики делятся на аналоговые и дискретные. Аналоговые предназначены для более тонкого контроля, а потому могут оценивать силу нажатия. Проще говоря, чем сильнее отклонён рычаг – тем больше будет скорость или угол наклона при движении. Дискретные же могут получать сигнал только в виде нуля или единицы, то есть «включён» или «выключен». Из-за своего несовершенства аналоговые контроллеры практически не используются.
Назначение
Первые джойстики использовались в стационарных аркадных игровых автоматах или как дополнительный контроллер для домашних приставок. В те времена игры были гораздо проще по своей механике. Управление в них чаще всего требовало лишь движения по одной-двум осям и пары кнопок для простых действий, вроде стрельбы. Поэтому такие контроллеры были достаточно распространены.
Со временем игры становились всё сложнее, но потребность в джойстиках не отпала. Несмотря на то, что клавиатуры или пресловутые геймпады подходят для любых игр, в определённых жанрах предпочтительнее использовать именно джойстики. Чаще всего этим жанром являются разнообразные авиасимуляторы или гонки. Рычаги управления используются в них для более реалистичного и удобного управления.
Иногда в связи с джойстиками используются педали и дополнительный рычаг. Определённую популярность имела и связка таких манипуляторов с очками виртуальной реальности. Используя всё это оборудование, геймеры могут достигать максимально реалистичного ощущения от управления техникой в играх.
Откуда такое название
Многие геймеры задаются вопросом – почему данный из манипуляторов называется именно так? Конечно, можно обратиться к прямому переводу английского названия. Joystick дословно переводится как «палочка радости» (joy – радость, stick – палка). Однако это ничего не проясняет.
Впервые данное слово было использовано в среде авиаторов для обозначения штурвала управления некоторых летательных средств. Неудивительно, что именно он дал джойстику характерную форму и строение. Однако этимология остаётся неизвестной. Это слово просто начали применять, никак не объясняя его строение или происхождение.
Две самые распространённые версии возникновения названия крутятся вокруг имени изобретателя и радости полёта. Первая предполагает, что изначально устройство назвали «George stick», в честь изобретателя Артура Джорджа, а потом слегка видоизменили название. Вторая же основывается на том, что пилотам просто было радостно летать.
Джойстик
Джо́йстик (англ. joystick — «ручка управления самолётом») — устройство ввода информации, которое представляет собой качающуюся в двух плоскостях ручку. Наклоняя ручку вперёд, назад, влево и вправо, пользователь может передвигать что-либо по экрану. На ручке, а также в платформе, на которой она крепится, обычно располагаются кнопки и переключатели различного назначения. Помимо координатных осей X и Y, возможно также изменение координаты Z, за счет вращения рукояти вокруг оси, наличия второй ручки, дополнительного колёсика и т. п.
Широкое применение джойстик получил в компьютерных играх, мобильных телефонах. В английском языке словом « joystick » называют любую качающуюся ручку управления, в русском языке значение более узкое: помимо компьютерного контроллера, «джойстиком» называют в разговорной речи миниатюрную электрическую ручку — в отличие от традиционной механической.
Содержание
Типы джойстиков
По количеству степеней свободы и, соответственно, плоскостей, в которых возможно изменение положения контролируемого объекта, джойстики подразделяются на:
Технологии джойстиков
Джойстики можно разделить на два вида:
Ранее джойстики для ПК подключались к нему через игровой порт, далее полностью произошёл переход к стандартному интерфейсу USB.
Долгое время у игровых приставок джойстики подключались через специализированный разъём, специфичный для каждой фирмы-производителя, поэтому джойстик для одной приставки не подходил к другой или же к ПК. В настоящее время джойстики имеют стандартный интерфейс USB, поэтому могут подключаться как к приставке, так к персональному компьютеру.
Устройство качающегося узла
Аналоговые датчики бывают одноосными и двухосными. Если датчик одноосный, ручка крепится на карданном подвесе: например, каретка качается влево-вправо, а ручка на ней — вверх-вниз. Качание ручки относительно каретки и каретки относительно основания фиксируется датчиками.
Двухосные датчики (обычно магнитные и оптические) состоят из закреплённого на ручке магнита (лазера) и неподвижной следящей микросхемы. Помимо карданного подвеса, может применяться шаровой шарнир.
У дискретных джойстиков шарнирно закреплённая ручка в четырёх крайних положениях замыкает контакты. Шарнир может быть любым: карданным, шаровым и даже — в наиболее дешёвых моделях — комбинацией выступов и вырезов.
Дополнительные органы управления
Трёхмерные джойстики
Данные устройства позволяют осуществлять управление перемещением контролируемого объекта в трёх плоскостях. Наибольшее применение нашли в системах автоматизированного проектирования и трёхмерного моделирования, однако сейчас проникают и в игровую сферу. Имеется много разнообразных прототипов, но коммерческие продукты выпускают лишь несколько фирм, в частности:
Force Dimension http://www.forcedimension.com/
Novint Technologies http://home.novint.com/
к их числу можно отнести и манипуляторы фирмы 3Dconnexion http://www.3dconnexion.com/
HOTAS
HOTAS (аббревиатура от англ. Hands on Throttle and Stick ) — комплект из педалей и двух ручек с кнопками, предназначенный для полноценного управления авиасимулятором. Комплект имитирует средства управления настоящего самолёта — ручку управления самолетом (РУС) и рычаг управления двигателем (РУД).
Происхождение
Слово joystick применительно к качающейся ручке управления встречается уже у первых авиаторов: так, Роберт Лорен (1910) пишет: [1]
 | Чтобы он случайно не поднялся в воздух, центральный рычаг — по-другому «колпак» или «джойстик» — подвинут вперёд и привязан. |  |
В 2001 году близ Чарльстона (Южная Каролина) подняли подлодку конфедератов, в которой для управления рулями использовалась качающаяся ручка. [1] Это считается первым применением качающегося узла; достоверно неизвестно, как эта ручка называлась. Первый электрический джойстик приписывается нацистам — в 1943 году на вооружение поставлена ракета Henschel Hs 293, управлявшаяся джойстиком. Массовое применение джойстиков началось в 1960-е годы — в радиоуправляемых авиамоделях и электрических инвалидных колясках.
Периферия | Джойстик
Джойстик (англ. joystick — «ручка управления самолётом») — устройство ввода информации в персональный компьютер, которое представляет собой качающуюся в двух плоскостях вертикальную ручку. Основная необходимость применения джойстика — это возможность управления виртуальным объектом в виртуальном трёхмерном пространстве (координаты по осям «X-Y-Z»).
По количеству степеней свободы и, соответственно, плоскостей, в которых возможно изменение положения контролируемого объекта, джойстики подразделяются на:
Первые контроллеры для видеоигр появились в семидесятых годах прошлого века. Но на самом деле, история джойстика началась еще в начале XX века. В 1907 году был зарегистрирован патент на рукоять управления самолетом, которую можно считать прародителем компьютерного джойстика. Точность управления резко повысилась, когда в контроллерах начали использоваться потенциометры, регистрирующие силу и интенсивность нажатия. Именно тогда, контроллеры начали использоваться в авиасимуляторах. Оттуда технология манипуляторов проникла в технологичную среду компьютерных игр.
Первый игровой джойстик был изобретен создателем Magnavox Odyssey Ральфом Баером в 1967 году. Первый джойстик с кнопкой стрельбы (англ. fire button) был создан компанией Sega в 1969 году для аркадной машины «Missile».
Логическое развитие джойстика привело к тому, что стандартный контроллер с ручкой управления уже не удовлетворял растущие потребности игровых вселенных. Набор кнопок вкупе с крестообразным контроллером легко заменял собой привычный манипулятор, позволяя расширить возможности передвижения в виртуальном пространстве.
Telstar — серия игровых приставок производства Coleco, основу составляли клоны консоли Pong компании Atari. Первая модификация Telstar выпущена в 1976 году.
В начале нынешнего столетия практически все геймпады, предназначенные для использования с персональными компьютерами, получили столь привычный для пользователей USB-интерфейс, разработанный в 1996 году. Смена интерфейса стала настоящим прорывом в развитии игровых устройств, позволив значительно увеличить скорость работы джойпадов, разгрузить слабый по тем временам центральный процессор и убрать ограничение на максимальное количество используемых кнопок.
Игровая консоль Teletenis была почти точной копией суперпопулярной на тот момент приставки Atari
Портативная игровая консоль Casio стала предвестником современных GameBoy и Play Station Vita
Atari VCS, позже названная Atari 2600, появилась на Рождество 1977 и стала доминирующей игровой приставкой конца 1970-х — начала 1980-х. Она стала первой успешной приставкой с играми на картриджах. В 1980-х в США слово «Atari» воспринималось как синоним «Atari 2600». Модель обычно поставлялась с двумя джойстиками либо двумя paddle-контроллерами, и одной игрой — сначала это была Combat, а затем Pac-Man.
Nintendo Entertainment System (NES в США, Famicom (FAMIly COMputer — семейный компьютер) в Японии, Dendy (неофициальный клон на постсоветском пространстве) — восьмибитная игровая консоль, популярная во второй половине 1980-х и начале 1990-х годов. В PAL-версии используется процессор Ricoh RP2C07 с тактовой частотой 1,66 МГц (1 662 607 Гц), а в NTSC-версии процессор RP2C02 с тактовой частотой 1 789 773 Гц. Максимальное разрешение — 256×240, палитра в 52 цвета, из которых 26 одновременно выводятся на экран.
SEGA Master System — 8-битная игровая приставка, выпущенная компанией SEGA в 1986 году в США, и в 1987 году — в Европе и Японии.
Первый Game Boy был выпущен ещё в 1989 году как продолжение к известным карманным играм Nintendo Game & Watch (известным в СССР и России по копиям под названиями «Ну, погоди!», «Тайны океана» и др.) Это была первая популярная портативная игровая система, и многие компании пытались повторить успех Game Boy, но никому сделать этого так и не удалось.
Sega Mega Drive — 16-битная игровая приставка, выпущенная фирмой SEGA в 1988 году в Японии, и в 1990 году — в Европе и прочих странах. В Северной Америке приставка была выпущена под именем Genesis, так как Sega не смогла зарегистрировать там торговую марку Mega Drive.
Sega Game Gear — портативная игровая консоль, выпущенная компанией Sega в 1990 году в качестве ответа консоли Game Boy компании Nintendo. Она стала третьей портативной консолью с цветной графикой, после Atari Lynx и TurboExpress.
Super Nintendo Entertainment System, так же известная как Super Nintendo, Super NES и SNES — 16-разрядная игровая приставка, выпущенная Nintendo в США, Бразилии, Европе и Австралии. В Японии она известна под названием Super Famicom (Super Family Computer). В Южной Корее она называлась Super Cowboy и распространялась Hyundai Electronics. Super Nintendo Entertainment System стала второй домашней консолью Nintendo, вслед за NES (в Японии выпускалась как Famicom). Система приобрела большую популярность в большой части Азии, но, тем не менее, не смогла достичь популярности своего предшественника в Юго-Восточной Азии и Северной Америке из-за большой конкуренции со стороны Sega Mega Drive. Несмотря на свой поздний старт, SNES стала наиболее хорошо продаваемой консолью 16-битной эры, но лишь после того, как Sega ушла с рынка 16-битных систем, сфокусировавшись на 32-битном рынке.
Nintendo 64 (Ultra 64, N64) — 64-разрядная игровая приставка. Разрабатывалась японской компанией Nintendo совместно с Silicon Graphics. Была выпущена в 1996 году (23 июня в Японии и 29 сентября в США) и стала ответом на приставки конкурентов Sony PlayStation и Sega Saturn. Тактовая частота центрального процессора — 93,75 МГц, графического — 62,5 МГц. Оснащалась оперативной памятью объёмом 4,5 МБ. Максимальное разрешение равнялось 640×480 при 24-битной глубине цвета. Благодаря участию Silicon Graphics, в этой приставке появилась масса новшеств, связанных с трёхмерной графикой: сглаживание текстур, MIP-mapping и др. В качестве игрового носителя был выбран картридж объёмом до 64 МБ.
Sega Saturn — игровая приставка с разрядностью 32 бита. Она была выпущена 22 ноября 1994 года в Японии, в мае 1995 года в США и 8 июля 1995 года в Европе. 170 000 экземпляров было распродано в первый же день запуска в Японии. Но всего лишь 5000 экземпляров было продано в уикенд в США. Наиболее популярной консоль оказалась во Франции.
Sony PlayStation — игровая приставка, разработанная компанией Sony Computer Entertainment под руководством Кэна Кутараги и впервые выпущенная в середине 1990-х. PlayStation — 32-разрядная система, ставшая первой в серии широко распространившихся игровых систем. Выход PlayStation в Японии состоялся 3 декабря 1994 г., в США приставка появилась 9 сентября 1995 г., а в Европе — 29 сентября 1995 г. Приставка оказалась очень популярной, обеспечив Sony прорыв в игровой индустрии, где до того момента безраздельно властвовали Nintendo и Sega. На сегодняшний день в мире продано более 100 млн. экземпляров PlayStation.
Nintendo GameCube — изначально во время разработки называлась Dolphin; официальная аббревиатура GCN) — четвёртая игровая приставка компании Nintendo, относящаяся к шестому поколению игровых систем. GameCube сама по себе была самой компактной и самой дешёвой игровой приставкой в шестом поколении. GameCube был выпущен в продажу 14 сентября 2001 в Японии, 18 ноября 2001 в Северной Америке по цене 199,95 дол.; 3 мая 2002 в Европе; и 17 мая 2002 в Австралии.
PlayStation 2 (PS2) — вторая игровая приставка, выпущенная компанией Sony, наследница PlayStation и предшественница PlayStation 3. О начале разработки было объявлено в марте 1999 г., продажа консоли в Японии началась 4 марта 2000 г., в Северной Америке — 26 октября 2000 г. и в Европе — 24 ноября 2000 года. PS2 — игровая приставка шестого поколения, ставшая наиболее быстро продаваемой и, возможно, самой популярной игровой консолью в истории компьютерных игр. На 2008 год в мире продано более 140 миллионов экземпляров PS2.
Xbox — игровая приставка, разработанная и производившаяся компанией Microsoft. Впервые поступила в продажу 15 ноября 2001 года. Это первое самостоятельное выступление компании Microsoft на рынке игровых приставок после совместного с компанией SEGA проекта по разработке версии операционной системы Windows CE для игровой приставки Dreamcast. Microsoft Xbox напрямую конкурировала с Sony PlayStation 2 и Nintendo GameCube. Наследницей Xbox стала приставка Xbox 360.
Nintendo Wii — игровая приставка 7-го поколения, 5-я домашняя консоль фирмы Nintendo и наследник Nintendo GameCube. До 27 апреля 2006 г., когда было объявлено официальное название консоли, она носила кодовое имя Revolution. Как игровая система 7-го поколения, является прямым конкурентом Microsoft Xbox 360 и Sony Play Station 3. Хотя компания Nintendo не позиционирует свою приставку Wii как соперника PlayStation 3 и Xbox 360, её причисляют к седьмому поколению по времени выхода (период между релизами Xbox 360 и PS3), а также инновационным игровым контроллерам. Nintendo утверждает, что ее консоль ориентирована на более широкую аудиторию, чем у обоих конкурентов. Отличительной чертой консоли является беспроводной контроллер Wii Remote, реагирующий на движения игрока.
Sony Play Station 3 — игровая приставка седьмого поколения. С помощью PS3 можно играть, смотреть фильмы, слушать музыку, отправлять почту и открывать веб-страницы. Также с момента запуска PS3 поддерживает большинство игр для PlayStation и PlayStation 2.
DualShock 4 – новая версия геймпада компании Sony, которая совместима с PS4, и частично с PS3. Новый геймпад оснащен тачпадом, акселерометром подвеской, гироскопом, возможностью вибрации, USB-портом, моно-спикером, кнопкой Share, которая позволяет быстро делиться с другими пользователями скриншотами или записями игрового процесса, по средствам глобальной сети. Однако далеко не во всех играх предусмотрена функция размещения, здесь все зависит от разработчиков. Возможность использования разных цветов на подвески позволяет игрокам четко идентифицировать себя в игре. Подсветку выключить нельзя. Это связано с тем, что контроллер производился с учетом того, что в скором будущем выйдет специальный шлем, а подсветка позволит ориентироваться в пространстве.
Геймпад создавался с учетом того, что он очень часто будет использоваться в FPS, ведь на контроллер 3 было очень много жалоб от геймеров, что данный геймпад совершенно не пригоден для игр такого жанра. В один из моментом компания Sony уже была готова добавить в новый контроллер био-сенсоры, но уже на финише данная идея была отброшена из-за ненадобности.
До прошивки 2014 году DualShock можно было применять только с проводом с PS3, однако после прошивки использование контроллера стало возможным и без провода.
Подводя итог, хочется отметить, что контроллеры, выпускаемые компанией Sony уже довольно-таки плотно вошли в умы многих геймеров, как нечто неразрывное с консолями PlayStation. Уложить у себя в голове работу консоли Sony с геймпадами других компаний просто нереально. Контроллеры получили всемирную любовь за простоту использования и комфортность. Ведь в них абсолютно ничего нет лишнего.
Значение слова «джойстик»
Джо́йстик (англ. joystick — «ручка управления самолётом») — устройство ввода информации в персональный компьютер, которое представляет собой качающуюся в двух плоскостях вертикальную ручку. Основная необходимость применения джойстика — это возможность управления виртуальным объектом в виртуальном трехмерном пространстве (координаты по осям «X-Y-Z»). Наклон ручки вперёд-назад, чаще всего, приводит к изменению виртуальной оси «Y», влево-вправо к изменению виртуальной оси «X». Помимо координатных осей «X» и «Y», некоторые джойстики способны предоставлять координаты оси «Z», посредством вращения ручки джойстика вокруг её оси (распространенное название «твист»), либо с помощью дополнительного управляющего элемента на основании джойстика. Программное обеспечение, получив информацию о координатах «X-Y-Z», позволяет пользователю управлять неким виртуальным объектом, отображаемым на мониторе. На ручке джойстика и на его основании обычно располагаются кнопки, переключатели, слайдеры и другие управляющие элементы различного назначения. На большинстве джойстиков на ручке расположены специальные кнопки D-Pad и Hat-switch.
Широкое применение джойстик получил в компьютерных играх, мобильных телефонах. В английском языке словом «joystick» называют любую качающуюся ручку управления, в русском языке значение более узкое: помимо компьютерного контроллера, «джойстиком» называют в разговорной речи миниатюрную электрическую ручку — в отличие от традиционной механической.
джо́йстик
1. комп. тип игрового манипулятора в виде наклоняющегося рычага
2. комп. вообще любой игровой манипулятор, опознающийся в системе как комбинация осей и кнопок ◆ Джойстик для Playstation.
Делаем Карту слов лучше вместе
Привет! Меня зовут Лампобот, я компьютерная программа, которая помогает делать Карту слов. Я отлично умею считать, но пока плохо понимаю, как устроен ваш мир. Помоги мне разобраться!
Спасибо! Я обязательно научусь отличать широко распространённые слова от узкоспециальных.
Насколько понятно значение слова геккон (существительное):
Игровые рули и джойстики – технологии XXI века в игровых устройствах
Статья писалась для журнала «Компьютер билд» и потому текст сознательно упрощен. Журнал статью не принял, вот публикую тут.
XX век был веком аналоговых технологий. Радио, телевидение, телефония – все было построено на создании в месте передачи электрических аналогов звуковой и видео информации и воссоздании ее на месте приема. Это был век ламп, реле и потенциометров.
Рождение транзистора дало начало веку полупроводников, а полупроводники дали миру цифровые технологии и к веку XXI цифровые технологии все быстрее вытесняют аналоговые из нашей жизни. Не так уж долго осталось жить аналоговому телевидению, аналоговая телефония быстро сдает позиции перед цифровой сотовой связью. Нет ни малейшего сомнения в том, что XXI век будет веком цифровых технологий и полупроводников.
Давайте посмотрим, как отразилась всемирная эволюция технологий на устройствах для управления компьютерными играми.
Рассмотрим 2 больших класса игровых устройств – джойстики и игровые рули. Мы не будем рассматривать внешний вид и эргономику устройств – об этом предостаточно сказано в огромном количестве статей в журналах и сети, а заглянем внутрь и попробуем понять, куда движутся технологии в устройствах лидеров рынка.
Джойстики
По-видимому, джойстики были первыми устройствами для управления компьютерными играми. Первые джойстики были весьма примитивны – фактически это были просто 4 кнопки, собранные в одном корпусе, которые нажимались при отклонении ручки джойстика в ту или иную сторону. Зачастую для подключения таких джойстиков не было даже предусмотрено никакого интерфейса, и контакты устройства просто напрямую подпаивались к кнопкам клавиатуры.
Думаю, многие еще помнят такие джойстики для ZX Spectrum: 
Их принято называть «дискретными», т.к. они способны выдавать только значения 0 или 1, вкл/выкл.
С появлением IBM PC появились и первые серьезные авиасимуляторы. К примеру, игра F-19 Stealth Fighter дала «путевку в небо» многим виртуальным пилотам.
Конечно, всплеск интереса к виртуальным полетам не мог пройти мимо производителей игровых устройств.
И вот начали появляться джойстики для IBM PC.
Типичный представитель джойстиков тех лет: 
Что интересно – эти модели продаются до сих пор!
В отличие от джойстиков дискретных, эти джойстики были АНАЛОГОВЫМИ. Теперь, отклоняя ручку, пользователь получал на выходе не 0 и 1, а диапазон значений от 0 до 255, а внутри обосновались аналоговые датчики – потенциометры. Диапазон значений, которые выдавал датчик игре, был связан с разрядностью контроллера – 8 bit.
Аналоговые оси дали игрокам возможность намного точнее управлять играми, приблизили управление виртуальным самолетом к самолету реальному.
Однако сразу же выявились и первые проблемы. Угол отклонения ручки определяется при помощи потенциометра, закрепленного на оси вращения. Вспоминаем школьный курс физики – потенциометр построен на трении движка о резистивный слой: 
По изменению сопротивления между крайними и центральным выводом и определяется угол, на который отклонена ручка джойстика.
Т.к. движок скользит по резистивному слою, то срок службы потенциометра ограничен временем, за которое сотрется резистивное вещество. Производители потенциометров честно предупреждают об этом, указывая в характеристиках такой параметр, как «количество циклов», которое прослужит датчик, грубо говоря – сколько раз можно его повернуть до того момента, когда он перестанет нормально работать. Для большинства потенциометров, которые применяются в игровых устройствах эта цифра составляет от 500 тыс до миллиона циклов. Кажется, что это немало, однако давайте посчитаем. В среднем игрок совершает 1 движение в секунду, а значит, через 500 тыс секунд игры устройство перестанет нормально работать. А 500 тыс секунд – это всего 138 часов. Т.е. если играть по 1 часу в день, то меньше чем через полгода такой джойстик гарантированно, по всем законам физики должен выйти из строя.
Но производители джойстиков об этой особенности конструкции деликатно умалчивают, ни на одном джойстике вы не увидите надписи «Рассчитан на 500 тыс циклов». Зато есть цифры гарантийного срока – от 6 до 12 месяцев. Гарантийный срок в данном случае четко привязан к ресурсу потенциометра, поэтому в случае с джойстиком он же является и сроком жизни устройства.
Открытие для пользователей оказалось неприятным – играть, так уж играть, и не по часу в день, менять же джойстики раз в полгода накладно. Что делать? Умелые руки наших граждан быстро освоили разборку джойстиков и смазку потенциометров специальными смазками типа WD-40, что позволило сильно продлить ресурс потенциометров.
Со своей стороны производители стали решать проблему, применяя более дорогие потенциометры с большим ресурсом, но было понятно, что это полумеры.
Нужно было искать бесконтактное решение, и оно было предложено в виде оптических датчиков.
Первыми такое решение предложил Microsoft в джойстике Microsoft SideWinder Precision Pro. С появлением оптических сенсоров для мышей, Microsoft попытался применить ту же технологию внутри джойстика, однако решение оказалось не удачным и больше джойстиков с такими датчиками не выпускалось.
Более простым и надежным оказался простой оптический энкодер (как в обычной мышке с шариком):
На таком принципе построен, к примеру, джойстик Cyborg 3D Force Stick: 
Применение таких датчиков позволило поднять ресурс джойстиков на новый уровень.
Но такой датчик имеет и недостатки. Минимальный угол поворота оси джойстика равен ширине прорези энкодера, а требования к точности джойстика росли вместе с появлением новых авиасимуляторов, и многим игрокам в «Ил-2 Штурмовик», к примеру, такой точности оказалось совершенно недостаточно. Множество игроков отказались от вечного датчика на оптическом энкодере в пользу более точного на потенциометрах.
Требовался датчик не просто бесконтактный и долговечный, но и точный.
Решение было найдено в магнитных датчиках. С этого момента цифровые полупроводниковые технологии XXI века пришли и в игровые устройства. Со всей уверенностью можно сказать, что магнитные технологии – это будущее датчиков игровых устройств.
Первым массовым устройством на магнитных датчиках Холла стал джойстик Saitek X52 
Датчики Холла придуманы для измерения напряженности магнитного поля. Грубо говоря, датчик может точно определять расстояние до постоянного магнита. Таким образом, разместив магниты на ручке джойстика, приближая или удаляя магнит от датчика, можно определить, насколько сместилась ручка. При этом расстояние измеряется с высокой точностью, которая определяется разрядностью контроллера. Контроллер на 10bit позволяет позиционировать джойстик с точностью 1024 отсчета на ось.
Казалось, что решение найдено – получен джойстик на вечных бесконтактных датчиках с высокой точностью позиционирования. Однако уже первые пользователи выяснили неприятную особенность датчиков Холла – данные на выходе изменяются нелинейно, а это приводит к неверному измерению угла отклонения ручки джойстика в средних положениях ручки.
Следующим этапом развития данной технологии стало применение 3D датчиков Холла. Эти датчики определяют не напряженность поля, а направление на источник магнитного поля. Впервые такой датчик был применен в джойстике Thrustmaster T.16000: 
Новый датчик бесконтактный и абсолютно линейный. Точность 16 394 отсчета на ось оставляет далеко позади все джойстики, которые выпускались до этого.
К сожалению, разработчики Thrustmaster T.16000 не учли один важный момент – 3D Холл крайне чувствителен к точности перемещения магнита. Т.к. они закрепили его на пластиковой полусфере, то неизбежный износ пластика приводит к тому, что магнит начинает двигаться не по идеальной полусфере, а со «скачками», что приводит к проблемам с точностью позиционирования.
Данную проблему попытался решить Logitech, установивший оси джойстика Logitech Flight System G940 на подшипники.
Теперь магнит гарантированно перемещается по абсолютно правильной траектории, без люфтов и скачков, но непродуманная система обратной связи, реализованная на этой модели отпугнула многих пользователей (не говоря уже о цене в 13 000 рублей).
Радикально решить вопрос точности и долговечности датчиков, а также ресурса механических деталей джойстика решила компания Saitek в модели X65F:
Подведем промежуточный итог.
За последние 20 лет джойстики превратились из примитивных дискретных переключателей в высокотехнологичные устройства, использующие самые современные технологии XXI века. В новых джойстиках применяются самые передовые датчики для измерения углов – магнитные, что позволяет делать устройства с очень большим ресурсом и высочайшей точностью позиционирования.
Сегодня покупателю доступны джойстики со всеми типами датчиков – на потенциометрах, оптических энкодерах, датчиках Холла и 3D Холлах. Возьму на себя смелость утверждать, что достаточно скоро потенциометры и оптика уйдут в прошлое – как только магнитные датчики станут дешевле, а производители учтут ошибки первых устройств на новой технологии.
Игровые рули
Игровые рули родились позже джойстиков. Сначала казалась, что для игр-гонок хватит наличия джойстика, а то и просто клавиатуры, т.к. первые игры-гонки не отличались высоким уровнем реализма.
Однако игр-гонок становилось все больше, физическая модель автомобилей все усложнялась, и многие игроки захотели получить устройство управления приближенное к реальному автомобилю. Так появились первые рули и педали для игр-гонок.
Обычный комплект для игр-гонок состоит из непосредственно руля, педального блока (2, реже 3 педали) и иногда блока коробки передач и ручного тормоза.
Итак, с помощью каких датчиков измеряют угол отклонения рулевого колеса и педалей современные массово продаваемые игровые комплекты для игр-гонок? Их не так много, как в джойстиках.
Первый тип это, конечно же, потенциометр. Подавляющее большинство представленных сегодня на рынке игровых комплектов для игр-гонок выполнены на потенциометрах с 8bit контроллером. Это естественно – производители просто механически перенесли систему измерения углов с джойстика на руль.
Однако устройства эти далеко не равнозначны и основное отличие руля от джойстика – угол поворота. Если в джойстиках он обычно составляет не более 40 градусов, то в рулях минимальный угол это 180 градусов, а нормой считается 250-270 градусов. А если говорить о полной симуляции управления автомобилем, то угол поворота рулевого колеса должен достигать 900 градусов!
Поэтому применение потенциометров принесло в рули еще больше проблем, чем в джойстики.
Про проблему ограниченного ресурса потенциометров мы помним, рули и педали с таким датчиком это «бомба с часовым механизмом» — можно точно сказать, когда она «рванет», т.е. когда руль и педали перестанут нормально работать из-за разрушения резистивного слоя.
Вторая проблема состоит в том, что если джойстик с 8bit контроллером (256 значений на ось) при отклонении ручки на 40 градусов позволяет измерять угол отклонения ручки с точностью 40/256=0,15 градуса, то та же система в руле с углом поворота 250 градусов дает точность 250/256=1 градус. Маловато для точного управления! Повернуть руль на 0,5 градуса уже не получится.
И это еще не все. Большинство недорогих потенциометров работают на углах от 180 до 200-т. А что делать, если руль поворачивается на 250 градусов? Производители пошли по простейшему пути – потенциометр установлен не прямо на оси руля, а подключен к ней через шестерню. Но т.к. такой редуктор требует высокой точности подгонки шестерен, которую довольно сложно обеспечить при массовом производстве недорогих продуктов, то в итоге пользователь получает еще и дополнительный люфт в центральном положении: 
Этот люфт приводит к тому, что в центральном положении рулевого колеса есть мертвая зона примерно в 5-8 градусов, в которой руль не работает вообще.
В сумме применение потенциометров в игровых рулях следует признать весьма неудачным решением. Единственное, что оправдывает их применение – низкая цена игрового комплекта.
Второй тип датчиков, которые применяются в игровых рулях, это оптические энкодеры, о которых мы также говорили выше.
Они бесконтактные (а значит надежные), не имеют ограничений на угол поворота, а значит, не создадут проблем ни для поворота на 250, ни даже на 900 градусов.
Казалось бы – вот идеальное решение для руля. Но, к сожалению, все не так просто, как кажется на первый взгляд.
Первая проблема состоит в том, что оптический энкодер не имеет никакого стартового положения. Все, что он умеет – передавать значения вкл/выкл через определенный угол поворота. И как тогда определить, где центральное положение рулевого колеса? Руль на оптическом энкодере требует калибровки при каждом включении.
Для того чтобы система знала, где находится центральное положение, руль надо повернуть в одну сторону до упора, потом в другую сторону до упора, система подсчитает, сколько прорезей прошло перед фотоэлементом, разделит это значение на 2, это и будет центр.
Логично поручить работу по калибровке специальному исполнительному механизму. В результате рули обзавелись собственным электродвигателем, который при каждом включении калибровал руль, вращая его туда-сюда. Наличие электродвигателя также позволило использовать в рулях систему активной обратной связи, т.н. Force Feedback, когда руль реагировал на ситуацию в игре как руль реального автомобиля, пытаясь вырваться из рук игрока при езде по неровной дороге, при потере сцепления колес с асфальтом руль начинает вращаться мягче и т.п.
Следующая проблема оптического энкодера – точность, которой не хватало даже для джойстика с его 40 градусами вращения. Как мы помним, минимальный угол, на который можно повернуть руль, определяется шириной прорези. Чтобы повысить точность можно:
а) сделать прорезь ỳже, а сам диск больше
б) считать, что, например, 10 прорезей = 1 градусу поворота в игре, тогда минимальный угол поворота игрового руля составит 0,1 градуса, что уже вполне достаточно для точного управления.
По первому пути не пошел никто из производителей – большой диск это увеличение габаритов, сужение прорезей – это проблемы с работой фотоэлемента, хотя такое решение позволило бы устанавливать диск с прорезями прямо на ось руля, не потребовался бы никакой редуктор.
Все пошли по второму пути – стали устанавливать небольшой диск с широкими прорезями, но не напрямую на ось руля, а через шестеренчатый редуктор.
Вроде бы проблема точности и долговечности руля была решена, но что делать с педалями? Места в корпусе педалей несравнимо меньше, чем в корпусе руля. Установить в педали оптический диск и редуктор – не тривиальная задача, особенно если учесть борьбу за цену конечного изделия. Дешевыми педали с точным редуктором точно не будут. В результате большинство производителей остановилось на компромиссном варианте – руль на оптике, педали на потенциометрах. В итоге пользователи этих рулей тоже досконально изучили внутреннее устройство своих педалей и потенциометров в них и пишут инструкции другим пользователям, как разбирать потенциометры и смазывать их WD-40.
На сегодня на рынке есть только одна модель – Saitek R660GT, в которой оптические энкодеры установлены и в руле и педалях. Но за это пришлось платить точностью. Рулевое колесо имеет всего 128 отсчетов на 270 градусов вращения, педали – 60 отсчетов на 15 градусов. 
Все остальные модели, вплоть до весьма недешевых Logitech G25 и G27, имеют педали на потенциометрах.
Таким образом, применение вроде бы простого оптического датчика повлекло за собой усложнение конструкции руля – потребовался электродвигатель, сложный контроллер, дополнительный блок питания и редуктор, да к тому же мало кому удалось поставить оптику в педали.
Кажется логичным, что решение проблем долговечности и точности руля и педалей лежит, так же как и у джойстиков, в области магнитных датчиков – они и компактные и высокоточные.
Однако напрямую перенести технологии джойстиков в рули оказалось невозможно – датчики Холла, которые применяются в джойстиках, неприменимы в рулях. По весьма банальной причине – они не могут измерять углы больше 45 градусов.
Кажется логичным применить в руле оптический сенсор, а в педалях – датчики Холла, однако сращивание оптических технологий и технологий магнитных в одном устройстве приведет к резкому усложнению контроллера, а он и так не простой, ведь он еще и должен управлять электродвигателем.
Но у каждой проблемы есть решение и оно найдено. Магнитные датчики, способные измерять большие углы, давно созданы и успешно применяются в автомобильной промышленности. Однако применению их в игровых устройствах мешает высокая цена, к примеру, бесконтактный датчик угла поворота HRS100SSAB090 от компании HONEYWELL стоит от 30$, а на руль их надо минимум 3 шт.
Пока решить эту проблему пока смогла только компания Gametrix, которая недавно вышла на российский рынок.
В первой модели, получившей название Gametrix Viper, и на руле и на педалях установлены бесконтактные магнитные датчики, получившие название MaRS. Эти датчики обладают бесконечным ресурсом, т.к. в них нет никаких трущихся частей.
Датчики реализованы на базе магнитных резисторов от компании NXP-Philips, которые давно и успешно применяются в автомобилестроении.
Они позволяют измерять любые углы с высочайшей точностью. К примеру, 12bit контроллер Gametrix Viper позволяет измерять углы поворота рулевого колеса с точностью 0.05 градуса!
Думаю, не будет преувеличением сказать, что и в игровых рулях, как и в джойстиках, будущее за магнитными технологиями.
Подведем итоги.
Прогресс происходит на наших глазах, технологии сменяют друг друга все быстрее и быстрее. На рынке игровых устройств сегодня мы наблюдаем удивительную ситуацию: в магазинах представлены все поколения игровых устройств – от примитивных джойстиков и рулей начала 90-х до устройств на самых совершенных технологиях 21 века.
Надеюсь, эта статья поможет Вам сделать правильный выбор при покупке.
Извините за большие картинки, жать каждую вручную некогда, а как автоматизировать процесс не знаю.
Схемы брал у уважаемого Бумбурума тут. Надеюсь, он меня за это простит.