【導讀】在操作工業機械時，精度和準確度對于高效和安全的工作環境至關重要。通常，操縱桿用于幫助操縱各種行業的重型設備，包括建筑和農業。它們在機器的易用性和整體性能方面發揮著不可估量的作用。通過最大限度地提高操縱桿的可靠性，企業可以減少停機時間并從長遠來看更節省資金。
霍爾效應傳感器為工業和商業級操縱桿提供多種優勢，例如抗沖擊和抗振動。
在操作工業機械時，精度和準確度對于高效和安全的工作環境至關重要。通常，操縱桿用于幫助操縱各種行業的重型設備，包括建筑和農業。它們在機器的易用性和整體性能方面發揮著不可估量的作用。通過最大限度地提高操縱桿的可靠性，企業可以減少停機時間并從長遠來看更節省資金。
（圖片來源：Shutterstock）
有兩種主要類型的工業級操縱桿。電位器操縱桿是一項成熟的技術，它通過電子電路的模擬輸出進行操作。霍爾效應操縱桿使用傳感器通過小磁場檢測定位。霍爾效應操縱桿無摩擦，不會因與傳感器接觸而產生磨損。
霍爾效應最初是一種工業級技術，但它正開始在電子游戲控制器等商業級應用中得到普及。在這里，我們將解釋霍爾效應可以用來制造更好的操縱桿的技術和應用。
霍爾效應傳感器技術如何起作用？
霍爾效應以發現它的物理學家的名字命名，其原理是當電流垂直于外磁場通過半導體時，載流子發生偏轉，垂直于電流和磁場的方向會產生一附加電場，從而在半導體的兩端產生電勢差。霍爾效應傳感器是固態設備，它們利用磁體來檢測磁場的方向和強度，將編碼信息轉換為電信號，并使它們能夠由電子電路進行處理。
磁場有兩個主要組成部分：磁通量密度和極性。霍爾效應傳感器產生一個輸出信號，該信號是周圍磁場密度的函數。當密度超過預設閾值時，設備會產生“霍爾電壓”，這是一種與磁場強度成正比的輸出電壓。這種傳感器具有檢測速度、接近和定位等應用。
霍爾效應與電位器操縱桿
與霍爾效應操縱桿的磁體不同，電位器操縱桿包含可以改變電子電路電阻大小的移動組件。
霍爾效應操縱桿不需要與傳感器接觸。這意味著隨著時間的推移，它們不容易發生機械磨損。
雖然電位器操縱桿是精密工作的絕佳選擇，但霍爾效應非常適合產生顯著振動和沖擊的用途。
與電位器不同，霍爾效應傳感器的一個潛在缺點是它在電壓可用性方面不夠靈活。這會限制它可以安裝使用的應用類型。
導致操縱桿漂移的條件。霍爾效應傳感器更能抵抗振動和沖擊，但對溫度變化的抵抗力較弱。
預算、使用壽命和操作環境是為應用選擇合適技術主要考慮的因素。霍爾效應操縱桿可能更適用于礦用卡車和挖掘機等設備，這些設備在使用過程中受到劇烈振動和沖擊時仍能保持精確定位。但電位器操縱桿可能更適合雨淋日曬或預計在極端溫度環境中運行的操縱桿。
霍爾效應操縱桿的商業應用
操縱桿最突出的商業用途通常是游戲。雖然控制器傳統上包括電位器（模擬）操縱桿，但霍爾效應操縱桿通過消除“搖桿漂移”徹底改變了主機游戲。
搖桿漂移意味著操縱桿控制器隨著時間的推移變得不那么精確。這些控制器甚至可以在沒有輸入的情況下檢測到輸入，從而導致游戲中的目標或角色“漂移”出其預期位置。這是電位器操縱桿中相當常見的缺陷，尤其是在受到振動、強烈沖擊甚至僅僅使用數小時后。
霍爾效應操縱桿可以改進商業級控制器，就像它們有益于工業級控制器一樣。無摩擦傳感器意味著它們即使在使用數小時后也不會磨損，并且它們不太可能在振動或沖擊后發生漂移。
所有主要的主機平臺（包括 Xbox、任天堂、PC 和 PlayStation）都有可用或正在開發的選擇。
霍爾效應操縱桿是否比電位器操縱桿好？
答案通常是肯定的。除非我們要求定期將霍爾效應操縱桿暴露在極端溫度下，否則它可能會在更長的使用壽命內精確運行。但是，它們的成本可能更高，并且可能不適用于某些設備或應用。
(原文刊登于EDN姊妹網站Electronic Products，參考鏈接：How Hall-effect sensors can make better joysticks，由Ricardo Xie編譯。)
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