Anwendung der kapazitiven Sensortechnologie in Steuerschaltungen für Videospiele

　　Grafik und Verarbeitungsgeschwindigkeit können den Entwicklungsstand von Software in Spielen einschränken oder zeigen, wodurch sie am ehesten die Aufmerksamkeit von Konsumenten und Kritikern auf sich ziehen. Der Konsolencontroller ist ebenso wichtig. Die Schnittstellenmethoden von Videospielcontrollern werden ständig aktualisiert, um eine effektivere Interaktion mit den auf dem Bildschirm angezeigten Szenen zu ermöglichen.

　　Obwohl sich die meiste Videospielentwicklung auf Software und Prozessoren konzentriert, beziehen sich viele wichtige kreative und zukunftsorientierte Ideen auf Controller. Da Spielsysteme und Peripherie-Entwickler bestroben sind, die Interaktion der Spieler mit ihren Systemen zu verbessern, werden kontinuierliche Entwicklungen und Verbesserungen in Ergonomie, Stil, Funktionalität und einzigartigen Funktionen vorgenommen.

　　Suche nach neuen Modellen

　　Wir erinnern uns vielleicht alle an die frühesten Atari-Controller mit quadratischen Basen, mit einem zentralen Joyckey und einem Knopf daneben – ein Design, das damals für Videospiele völlig ausreichend war. Damals brauchte man nur grundlegende Richtungssteuerungen und eine Select-Taste zum Spielen, und dieser Controller erfüllte diese Anforderungen vollständig. Später brachte Nintendo das Nintendo Entertainment System mit einem quadratischen Controller heraus, bei dem die Pfeiltaste den Spielstick ersetzte und eine zweite Taste hinzufügte – eine bedeutende Änderung, die mit der bestehenden Technologie entwickelt wurde.

　　Von diesem Zeitpunkt an wurde der Controller immer komplexer. Heute verfügen Standard-Konsolencontroller über mehr Tasten als je zuvor, und jede Taste bietet leistungsstärkere Funktionen. Tasten mit druckempfindlicher Unterbrechung bieten eine bessere Kontrolle über den Trigger-Effekt, was besonders nützlich für Brems- und Beschleunigungskontrolle in Fahrvideospielen ist.

　　In Kampfspielen verwenden Kondensator-zu-Spannungs-Wandler Schaltkondensator-Technologie. Die Rumble-Packs-Funktion ermöglicht es den Spielern, realistische Empfindungen zu erleben, statt nur Sound- und Lichteffekte. Dank der herausragenden Simulationsmöglichkeiten des Joysticks erwacht er auf den neuesten Controllern zum Leben. Die kapazitative Sensortechnologie (kapazitive Touch-Sensorik) ist die neueste Schnittstellentechnologie, die die Benutzerfreundlichkeit von Spielcontrollern verbessert und die beeindruckendsten mechanischen Designs bietet.

　　Überblick über kapazitive Sensortechnologie

　　Kapazitive Sensoren werden am häufigsten auf PC-Touchpads und tragbaren Medienplayern verwendet. Auch Mobiltelefonhersteller haben begonnen, in deren Nutzung zu investieren und mehrere Modelle zum Verkauf entwickelt. Einfache Architektur, Geräteabdichtung und robustes mechanisches Design sind allesamt äußerst attraktive Merkmale kapazitiver Sensorschnittstellen.

　　Methode

　　Es gibt mehrere Möglichkeiten, kapazitive Sensoreffekte zu erzielen, aber die grundlegenden Elemente bleiben unverändert. Darunter sind kapazitive Sensoren einfach Kupferpads, die mit der Steuerschaltung auf einer Leiterplatte verbunden sind. Die Kombination aus Sensortasten und deren Verbindungskabeln erzeugt die Kapazität um sie herum.

　　Die Erdungsebene, Metallstützgeräte sowie andere elektronische und mechanische Bauteile, die während der Konstruktion berücksichtigt werden, beeinflussen alle den Kapazitätswert des Sensors. Es wird allgemein angenommen, dass der Kapazitätswert des Sensors dem Wert zwischen ihm und der Massefläche entspricht. Wenn sich ein leitfähiges Abzugsmaterial (wie ein Finger) dem Sensor bis zu einem gewissen Grad nähert, steigt der Kapazitätswert. Das liegt daran, dass der Leiter selbst mehr mögliche Wege zwischen Sensor und Massefläche erzeugt, und je mehr Wege vorhanden sind, desto mehr Feldlinien entstehen, was wiederum den Gesamtkapazitätswert erhöht.

　　Am vorderen Ende eines kapazitiven Sensors befinden sich geschaltete Kondensatoren, eine interne Stromquelle oder eine Spannungsquelle mit externen Widerständen. Diese Methoden sind alle dazu gedacht, Spannungswerte in den Messkondensator einzugeben. Dieser Spannungswert kann vom ADC oder einer aus Komparatoren bestehenden Messschaltung der Ladezeit verarbeitet und dann an den Zähler oder Timer übertragen werden. Wenn digitale Ausgangswerte für Datenverarbeitung und Entscheidungsfindung in kapazitiven Sensorsystemen verwendet werden, durchlaufen sie Transformationen im ADC-Ausgangswert oder analoge Änderungen des Zählwerts im Kondensator. Später werden wir auf zwei häufig verwendete Methoden eingehen: den Relaxationsoszillator und die Methode der sukziven Approximation.

　　Tatsächliches Design

　　Einen kapazitiven Sensor im eigentlichen Design zu bauen, ist nicht schwierig. Wie oben erwähnt, setzen kapazitive Sensoren einfach eine Leiterplatte auf die Leiterplatte, meist eine Kupferplatte. Diese Leiterplatte wird durch ein Material – meist einen Finger – ausgelöst und kann direkt mit den Steuerkomponenten verbunden werden; Und du kannst direkt mit ihm interagieren. Die Induktionsplatte wird auf einer Überlagerungsfläche direkt unter dem Sensorbereich platziert. Es ist am besten, sicherzustellen, dass keine Luft zwischen Sensor und Overlay ist, und ein nicht-leitender Klebstoff sollte verwendet werden, um das Sensorsubstrat fest am Overlay zu befestigen.

　　Die Steuerschaltung kann in der Nähe des Sensors eingestellt werden, und je näher, desto besser. Die mechanischen, strukturellen Anforderungen der Sensoren bestimmen die Konfiguration der Steuerkreise. Je weiter der Sensor und die Steuerschaltung sind, desto höher ist die primäre Kapazität zwischen Sensor und Masseebene, da der Leiter mit der Umgebung wechselwirkt und dadurch die Kapazität erhöht; Je länger die Entfernung, desto ausgeprägter war der Zuwachs.

　　Obwohl es nicht einfach ist, den maximalen Abstand festzulegen, gelten im Allgemeinen 6 bis 12 Zoll als funktionales Limit. Das Substrat kapazitiver Induktionsgeräte ist nicht festgelegt; Unter diesen ist das gebräuchlichste Design die einfache FR4-Leiterplatte mit Kupferdrähten. Zusätzlich sind elastische Leiterplatten mit Kupferblechen (meist mit Polyimamidfilm – Kapton) ebenfalls verbreitet. Elastische Substrate erleichtern das mechanische Design, besonders auf gekrümmten Oberflächen. Mit leitfähiger Tinte wie Kohlenstoff oder Silber auf elastischen Materialien gedruckt, können kapazitive Sensoren extrem kostengünstig hergestellt werden, aber dieser Prozess erfordert die Steuerung der Leiterplatte und der Steckverbinder, da das elastische Material nicht gelötet werden kann.

　　Transparente leitfähige Materialien wie Indiumzinnoxid (Indiumzinnoxid; ITO wurde auch schnell und weit verbreitet in Touchscreen-Anwendungen eingesetzt. ITO-Sensoren werden auf Glas- oder Polyethylenterephthalat-(PET)-Folien gedruckt und anschließend mit dem endgültigen Design kombiniert. Obwohl Chip-on-Glass heute zur Steuerung solcher Anwendungen verfügbar ist, ist der Einsatz elastischer Steckverbinder oder Heißstablöten auf Leiterplatten ein wirtschaftlicherer Ansatz.