Где используется джойстик

Что такое джойстик для компьютера

Компьютерные игры играют огромную роль в развитии современной техники. Благодаря им разрабатываются новейшие устройства для улучшения параметров системы, а также совершенствуются способы ввода и вывода информации. При этом отдельного внимания заслуживает такое популярное приспособление, как джойстик для компьютера.

Его предназначение заключается в том, чтобы заменить собой другие устройства ввода данных, объединяя некоторые их функции в удобное для пользователя положение. При этом стоит отметить, что используют джойстик для компьютера не только в тех играх, где его применение является наиболее распространенным (симуляторы автомобиля, танка, самолета, вертолета и т.д.), но и там, где они кажутся на первый взгляд неуместными. Это связано с тем, что многие геймеры настолько привыкают к такому манипулятору, что практически не могут нормально использовать мышь с клавиатурой.

Такое устройство ввода данных позволяет пользователю глубже погрузиться в атмосферу игры, приближая его действия к реальности. Особенно это относится к многочисленным симуляторам полета или управления тяжелой техникой. В таких играх джойстик для компьютера наиболее сильно приближен к реальным манипуляторам, находящимся на настоящей технике. При этом его использование позволяет игроку реагировать на происходящую ситуацию практически молниеносно, что дает ему преимущество над другими.

Для соединения устройства с компьютером обычно используют USB-порт. Вставив в него разъем от джойстика, пользователь запустит автоматический процесс определения устройства и поиск драйверов. В большинстве случаев такая установка произойдет без проблем и дополнительных действий. Настоящие геймеры рекомендуют дополнительно запустить диск, который поставлялся в комплекте с устройством. На нем не только находятся необходимые драйвера, но и специальная программа для точной синхронизации манипулятора с операционной системой и играми.

Как настроить джойстик

Большинство программ и игр, которые предполагают использование джойстика, в своих настройках имеет пункт, который и подключает все опции манипулятора. При этом можно задавать на каждую кнопку свое действие и другие параметры. Если же в игре такое устройство не предусмотрено, то следует использовать программу, которая поставлялась в комплекте. Благодаря ей джойстик для компьютера можно настроить таким образом, чтобы его кнопки и управляющие функции соответствовали стандартным значениям клавиатуры и мыши. При этом следует отметить, что использовать такой манипулятор можно даже для работы с операционной системой, а при установке виртуальной клавиатуры он может полностью заменить все привычные устройства ввода данных. Одной из особенностей джойстика является то, что для нормального его использования необходима практика, благодаря которой можно полностью изучить все особенности управления. При этом, поняв все его преимущества, пользователь уже не захочет возвращаться к старому методу ведения игры.

Как устроен и работает джойстик

Первые упоминания слова «джойстик» в контексте повествований о качающемся элементе управления в авиации встречаются, например, у Роберта Лорена, который в 1910 году писал о привязываемом, во избежание случайного взлета, центральном рычаге. Одна из версий названия этого рычага гласит, что джойстик получил его в честь изобретателя по фамилии Джордж – George stick, а потом стали называть более кратко – «joystick» — палочка радости, как символ радости полета.

Первое применение наклоняющегося узла такого рода было реализовано еще на подлодках конфедератов для рулевого управления. В 1943 году электрический джойстик использовали нацисты для управления ракетой типа кнюппель. Позже, в 1960-е, электрические джойстики стали внедрять повсеместно, начиная с авиамоделей на радиоуправлении, заканчивая инвалидными креслами с электроприводом.

Сегодня джойстик более всего ассоциируется с устройством ввода данных в компьютер, представляющим собой ручку, способную качаться в двух вертикальных плоскостях. Вы можете при помощи джойстика управлять, например, перемещением виртуального самолета на экране в трехмерном или двухмерном пространстве симулятора. Изредка джойстики допускают вращение их ручки вокруг вертикальной оси.

Практически электроника интерпретирует положение ручки, передавая через ПО компьютера информацию о текущих значениях трех пространственных координат, и таким образом изменять положение объекта на мониторе. Кроме непосредственно палочки, джойстик часто имеет еще и кнопки, тумблеры, слайдеры и прочие вспомогательные элементы управления, сильно расширяющие его функционал. Джойстики находят применение в компьютерных играх, мобильных телефонах, роботах и т. д.

Джойстики различаются по количеству рабочих плоскостей, в которых с его помощью изменяется положение управляемого объекта. Одномерные джойстики позволяют перемещать объект вверх-вниз, вперед-назад, влево-вправо. Двумерные допускают движение в двух плоскостях. Трехмерные — во всем трехмерном пространстве.

Принцип анализа положения ручки джойстика может быть разным. Есть дискретные сенсоры, способные воспринимать одно из двух положений, интерпретируемых как «0» или «1». Ручка в полностью отведенном положении — инициирует код своего направления.

Если ручка продолжает удерживаться в этом положении, то код повторяется непрерывно. Такие джойстики можно встретить на корпусах мобильных телефонов, на игровых автоматах, у простейших игровых приставок.

Аналоговые сенсоры реагируют более широко, ибо все пространство угла наклона джойстика как-бы устелено воспринимаемыми сигналами от нуля до максимума: ручка отклонена дальше — значение кода больше, ограничение накладывается только чувствительностью и разрешением сенсоров, причем доступна калибровка по координатам, что позволяет указывать абсолютную позицию курсора.

Типы сенсоров джойстиков

Аналоговые сенсоры в джойстиках реализуются различными путями. Устройства с потенциометром и аналого-цифровым преобразователем не имеют особенных требований к механике, но качество питания здесь крайне важно, а датчик недолговечен.

Решения с энкодером — оптическим датчиком, таким как зубчатое колесо, прерывающее световой луч внутри «мыши», – достаточно точны и надежны, но имеют малую дискретность шага (всего 150 шагов на ход джойстика). Для повышения точности позиционирования применяют мультипликаторы или высокоточные энкодеры.

Тензометрические сенсоры служат в джойстиках ноутбуков и даже некоторых самолетов, но в игровых средствах распространены мало, ибо здесь необходимо устойчивое и жесткое крепление.

Джойстики с оптической матрицей, как в оптической мыши, имеют высокую точность и надежность, но размер хода относительно мал.

Датчики на основе эффекта Холла надежны и долговечны, они хороши тогда, когда работают совместно со схемой компенсации погрешностей сборки при производстве.

Большинство современных джойстиков имеют интерфейс подключения USB, поэтому сопрягаются как с ПК, так и с игровыми приставками.

Среди аналоговых встречаются одноосные и двухосные датчики джойстиков. С одноосным датчиком ручка закреплена на карданном подвесе, когда каретка качается вправо и влево, а ручка на каретке — вверх и вниз. Моменты качания ручки относительно каретки, а каретки относительно основания джойстика — отмечаются сенсорами.

Двухосные оптические и магнитные сенсоры включают в себя закрепленный на ручке магнит или лазер, движущийся около следящей за его положением микросхемы. Вместо кардана в основании ручки может быть установлен шаровой шарнир.

Дискретный джойстик с шарниром устроен очень просто — он в четырех крайних положениях замыкает контакт. Шарнир может быть упрощенным, и представлять собой просто комбинацию шипов и пазов, либо это может быть кардан или шаровой шарнир.

Дополнительные кнопки и переключатели на игровом джойстике могут иметь различное назначение. Например тумблер автоматического огня, располагаемый под пальцем, позволяет зафиксировать режим стрельбы. Компактно размещенные кнопки «шляпа» используются реже, но служат для управления и навигации в меню или переключения вида.

Колесико, ползунок или рычажок — для управления двигателем виртуального автомобиля. Педали или просто поворотная ручка (упрощенный вариант) — для симуляции вождения. Есть модели и с педалями, и с ручкой. Более дорогие джойстики имеют дополнительные ползунки, например для регулировки шага винта в авиасимуляторе.

Джойстики находят самое широкое применение не только в играх, но и в системах автоматизированного проектирования и трехмерного моделирования. Здесь популярны трехмерные джойстики, позволяющие перемещать объекты в трех плоскостях. Существует множество прототипов таких джойстиков, но всего несколько фирм выпускают подобные продукты серийно. Среди них: Force Dimension, Novint Technologies, 3Dconnexion.

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:

• одномерные (управление перемещением объекта либо вверх-вниз, либо влево-вправо)
• двухмерные (управление объектом в двух плоскостях)
• трёхмерные (управление объектом во всех трёх плоскостях)
• также джойстиками ошибочно называют геймпады (например: PS3, Xbox.)

Технологии джойстиков

Джойстики можно разделить на два вида:

• дискретные — сенсоры таких джойстиков могут принимать два значения: «0» или «1», включён/выключен и т. д. При этом каждое нажатие выдает один управляющий импульс и смещает курсор на одну позицию (длительное нажатие приводит к автоповтору команды), диапазон смещения курсора при этом неограничен и определяется только количеством нажатий. Джойстики такого типа считаются устаревшими в ПК, но широко применяются в простых игровых приставках, мобильных телефонах и прочих устройствах.
• аналоговые — у таковых выходной сигнал плавно меняется от нуля до максимума в зависимости от угла отклонения рукоятки: чем больше рукоять отклонена, тем больше уровень сигнала. Диапазон перемещения курсора ограничен ходом ручки джойстика и разрешением применённых сенсоров. После калибровки, подобные джойстики можно применять для указания абсолютной позиции курсора.
  Существует несколько технологий аналоговых джойстиков.
  • Потенциометр и аналогово-цифровой преобразователь. Преимущества: нет особых требований к механике. Недостатки: требователен к качеству питания и АЦП, сам датчик при этом недостаточно долговечен. Интересно, что в игровом порту АЦП находится в компьютере, а не в джойстике.
  • Энкодер — оптический датчик наподобие тех, что применяются в компьютерных мышах (зубчатое колесо, при вращении пересекающее луч от светодиода к фотодиоду). Преимущества: очень чёткий ход, датчик практически вечен. Недостатки: чтобы датчик имел достаточное количество шагов дискретности (примерно 500 шагов на оборот руля, или 150 на движение джойстика от края до края, или 100 на ход педали), нужен или дорогой высокоточный энкодер, или качественный редуктор (мультипликатор).
  • Тензометрические датчики. Применяются в ноутбуках, в некоторых самолётах. В игровых устройствах распространения не получили: тензодатчики практичны только когда джойстик надёжно прикручен к столу.
  • Оптическая матрица. Такие джойстики действуют аналогично оптической мыши и совмещают высокую точность с высокой надёжностью. Недостаток: применимо только для устройств с небольшим ходом ручки.
  • Магнитные датчики — магниторезистивные и на эффекте Холла. Те и другие надёжны и долговечны; распространение получили только когда в датчиках стали располагать схемы, компенсирующие допуски сборки и люфт механики.

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

• Тумблер автоматического огня — делает, чтобы основная кнопка стрельбы (как правило, находящаяся под указательным пальцем) была постоянно «нажата». Применяется в основном в скролл-леталках.
• Мини-джойстик (hat switch, в просторечии «хатка», «шляпа») — позволяет компактно разместить 4—8 редко используемых кнопок; также удобен для управления меню или переключения видов (вперёд, назад, вбок).
• Ползунок, колесо или отдельный рычаг газа — управляет работой двигателей.
• Педали или поворотная ручка — для управления рулём направления. Педали удобнее; ручка, поворачивающаяся вокруг своей оси — дешёвый заменитель педалей. В некоторых дорогих джойстиках (часть моделей Saitek) игрок, докупив педали, может зафиксировать поворотную ручку.
• Дополнительные колёса/ползунки, встречающиеся в дорогих джойстиках и предназначенные для управления различными дополнительными параметрами авиасимуляторов (например, шаг винта)

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 https://www.forcedimension.com/
Novint Technologies https://home.novint.com/
к их числу можно отнести и манипуляторы фирмы 3Dconnexion https://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]

Откуда это слово произошло — остаётся загадкой [1] . Одна из версий: ручка получила имя George stick, по имени одного из изобретателей Артура Джорджа (en) [2] , впоследствии пилоты переименовали её в joystick. По другой версии, ручку назвали Joyce stick , в честь американца Джеймса Генри Джойса [1] . По третьей — просто от радости полёта [3] (примерно в то же время появилось слово joyride). Различные субкультуры называли «джойстиком» «косяк» с марихуаной [4] и пенис [3] [4] . Но первое упоминание «джойстика» в значении «пенис» датируется 1916 годом [3] — так что, вероятно, истоки у слова чисто авиационные.

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.

Источники:

https://www.syl.ru/article/79072/chto-takoe-djoystik-dlya-kompyutera
https://electrik.info/device/1636-kak-ustroen-i-rabotaet-dzhoystik.html
https://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/40708