Analógicos de Efeito Hall: Como funcionam e como eliminam o drift

Você provavelmente passou por isso com seus controles: seu personagem começa a se mover sem que você insira um comando, sua mira desliza pra cima ou para o lado enquanto você tenta mantê-la parada, seu controle parece estar possuído por um fantasma que tenta constantemente se mover, nem que seja só um pouquinho pra esquerda. Esse fenômeno é chamado de "joystick drift" e é extremamente comum em controles para jogos. Não foi porque você derrubou o controle ou largou ele em algum canto depois de uma jogatina intensa. Na verdade isso é uma falha de projeto intrínseco a um componente presente na maioria dos controles no mercado: o potenciômetro.

Um potenciômetro é simplesmente um resistor variável que resulta em um divisor de tensão que permite ajustes. Isso pode não significar muito se você não possui familiaridade com componentes eletrônicos e teoria. Tudo o que você precisa saber é que a tensão na saída depende da posição do stick. Seu controle lê essa tensão e traduz ela em uma coordenada. Digamos que 0.1V represente baixo e 0.9V signifique cima. O meio pode ser definido como 0.5V. Potenciômetros não são muito precisos então essas calibrações são geralmente feitas ainda na fábrica, portanto o controle sempre espera que 0.5V seja o centro.

À medida que você move o joystick, move um contato deslizante sobre um ''pad" resistivo que varia a resistência, e consequentemente a tensão na saída. Você move o "joystick" para cima e a tensão de saída aumenta. Você move o "joystick" para baixo e a tensão na saída diminui. Existem dois potenciômetros em cada analógico para leitura dos movimentos horizontais e verticais, então seu controle lê as tensões nos dois eixos para determinar onde você quer levar seu personagem.

O problema aparece quando esses "pads" resistivos se desgastam com o tempo devido ao atrito. Você pode imaginar por quantas repetições esse sistema passa depois de apenas uma hora de uso. Todas as vezes que você move o "joystick" esses "pads" perdem uma pequena quantidade de material. Com o tempo isso altera a resistência desses contatos. Uma vez que o valor da resistência da posição neutra é modificado... "joystick drift". Devido ao seu controle estar lendo uma tensão diferente da esperada enquanto está em repouso, ele interpreta como um comando, resultando no seu personagem andando lentamente na direção do penhasco enquanto você faz um lanche.

É aqui que os Sensores de Efeito Hall entram. Enquanto os joystick com potenciômetro usam um "pad" resistivo e um contato para variar a tensão, um "joystick" com sensor de efeito hall usa uma alternativa sem contato direto: imãs.

Em um "joystick" com sensores de efeito hall, o contato elétrico deslizante é substituído por um imã e o pad de resistência variável por um condutor achatado (elemento hall), que é sensível a campos magnéticos.

À medida que os elétrons circulam através desse material, o campo magnético literalmente empurra eles de um lado para o outro dentro do material condutor dependendo da polaridade do campo.

Quando o "joystick" é movido, o sensor detecta para qual lado os elétrons foram empurrados no material condutor e interpreta isso como um movimento. Isso tudo acontece sem contato físico direto eliminando qualquer chance de desgaste do sensor por atrito.

Voila! Um método de entrada de comando no joystick sem contato físico - Algo que pode aumentar significativamente a vida útil do seu controle e é muito menos propenso ao "drift". Enquanto um "joystick" com potenciômetro está basicamente fadado a falhar eventualmente, um com sensores hall poderia hipoteticamente durar toda a vida útil do controle.