Ігрові контролери дозволяють нам зручно і точно воювати на віртуальних полях битв, переміщатися відкритими світами та насолоджуватися вражаючими сюжетами. І це було б неможливо без невеликої металевої пластинки. А де в контролері вона розміщена і що робить – розбираємося на наочній анімації від каналу Branch Education.
Викрутивши кілька гвинтів можна розділити пластикові половини корпусу та отримати доступ в внутрішніх компонентів. На деяких з них розміщуються пластикові накладки, наприклад, тригери та D-пади.
Під кожною такою накладкою міститься електропровідна гумова деталь.
В центрі контролера знаходиться його тачпад, який працює за ємнісним принципом, так само як тачпад ноутбука або сенсорний екран смартфона. Поруч із тачпадом розміщується невеликий динамік.
Під тачпадом знаходиться проміжна рама, на якій закріплені вібромотори. Це звичайні електромотори, на валу яких закріплена половина циліндра. При оберті така деталь викликає сильний дисбаланс і деталь починає вібрувати. З цієї ж причини вібрує пральна машина і такий же принцип у вібромоторів деяких телефонів.
За проміжною рамою знаходиться материнська плата, під якою розмістився літій-іонний акумулятор.
На материнській платі знаходиться головний процесор, пара аналогових джойстиків, мікросхема бездротової комунікації, антена, роз’єм навушників, додатковий порт EXT для підключення додаткових аксесуарів та набір кнопок.
На зворотній стороні материнської плати розмістилися конектори для шлейфів, мікросхема обробки звуку, мікросхема гіроскопа та акселерометра.
На задній половині пластикового корпусу також є невелика плата під назвою «дочірня плата» із розміщеним на ній портом microUSB та свтлодіодами. Ці світлодіоди забезпечують яскраву світлову анімацію ігрового контролера приставки PlayStation 4.
Як працюють кнопки
Кожна кнопка ігрового контролера складається з трьох частин. Перша – пластикова накладка, якої торкається користувач. Друга – гумова електропровідна деталь та третя – плата з контактами.
У контролера DualShock 4 є два типи кнопок – цифрові кнопки та аналогові. Цифрові мають лише два стани – натиснутий та не натиснутий. Вони підходить для дискретних дій – лягти/встати, включити/виключити фари тощо. Аналогові кнопки дозволяють дозувати дію, наприклад, величину натиснення педалі газу, силу удару тощо.
Цифрові кнопки працюють за простим принципом – процесор контролера DualShock подає на плату з контактами постійний струм з напругою 3,3 вольт. Але струм не протікає, оскільки електричні доріжки на платі розірвані.
Коли користувач натискає кнопку, він притискає гумову електропровідну деталь до плати з доріжками. Це замикає розірване місце і струм починає протікати, а напруга падає до нуля вольт. Процесор «бачить» падіння напруги та зчитує це як натиснення клавіші.
Пружний гумовий елемент повертається у початкове положення коли користувач перестає тиснути на кнопку. Доріжка розривається і струм перестає протікати, а напруга знову виростає до 3,3 вольт. Процесор зчитує це як не натиснуту клавішу.
Так працює більшість кнопок у DualShock, окрім аналогових тригерів L2 та R2. Вони використовують особливість деяких матеріалів змінювати свій електричний опір пропорційно прикладеному тиску. Чим сильніше тисне користувач, тим більший опір матеріалу і тим менший струм протікає. Так процесор DualShock «розуміє» ступінь натиснення.
Аналогові стіки
Окремо в контролері DualShock 4 розміщуються аналогові стіки, які відповідають, зазвичай, за переміщення героя в грі. Завдяки їхній аналоговості можна регулювати як швидко бігтиме чи летітиме персонаж, як сильно нахилятиметься тощо.
Кожен аналоговий стік складається із понад десятка елементів. На вершині знаходиться пластиково-гумова накладка, якої торкається користувач. Вона насаджена на пластиковий стрижень, який, власне, і є джойстиком.
Увесь аналоговий стік розміщується в металевому корпусі, який додатково обмежує максимальні відхилення джойстика.
Переміщення джойстика на елементи зчитування передається пластиковими скобами. Вони розміщені перпендикулярно одна одній та перетворюють рухи джойстика в обертання.
Цей обертальний рух передається на два потенціометра. Це резистори, у яких можна змінювати електричний опір, обертаючи його вал в центрі. Подібні використовуються, наприклад, в педалі акселератора в автомобілях.
Вимірюючи поточний електричний опір на кожному потенціометрі процесор DualShock 4 «розуміє» як сильно та в який бік відхилений джойстик.
Ключовим елементом аналогового стіку є металевий бігунок, який переміщується по резистивному шару потенціометра, забезпечуючи надійний електричний контакт. Власне, положення цієї деталі встановлює поточний електричний опір, який зчитує процесор DualShock 4.
Неприємна особливість аналогових стіків – постійне тертя бігунка по резистивному шару поступово стирає його і він починає працювати неточно. В китайських магазинах можна замовити аналоги, однак вони часто не якісні та надають ще менше комфорту у використанні.
Існує роками відпрацьована технологія оптичних енкодерів з майже невичерпним ресурсом на заміну потенціометрів. Сьогодні вона часто використовується в коліщатах мишей та в педалях акселератора автомобілів.
