Игровые контроллеры позволяют нам удобно и точно воевать на виртуальных полях сражений, перемещаться открытыми мирами и наслаждаться впечатляющими сюжетами. И это было бы невозможно без небольшой металлической пластинки. А где в контроллере она размещена и что делает – разбираемся на наглядной анимации от канала Branch Education.
Выкрутив несколько винтов можно разделить пластиковые половины корпуса и получить доступ в внутренних компонентов. На некоторых из них размещаются пластиковые накладки, например, триггеры и D-пады.
Под каждой такой накладкой содержится электропроводящая резиновая деталь.
В центре контроллера находится тачпад, который работает с емкостным принципом, так же как тачпад ноутбука или сенсорный экран смартфона. Рядом с тачпадом размещается небольшой динамик.
Под тачпадом находится промежуточная рама, на которой закреплены вибромоторы. Это обычные электромоторы, на валу которых закреплена половина цилиндра. При обороте такая деталь вызывает сильный дисбаланс и деталь начинает вибрировать. По этой же причине вибрирует стиральная машина и такой же принцип у вибромоторов некоторых телефонов.
За промежуточной рамой находится материнская плата, под которой разместился литий-ионный аккумулятор.
На материнской плате находится главный процессор, пара аналоговых джойстиков, микросхема беспроводной коммуникации, антенна, разъем наушников, дополнительный порт EXT для подключения дополнительных аксессуаров и набор кнопок.
На обратной стороне материнской платы разместились коннекторы для шлейфов, микросхема обработки звука, микросхема гироскопа и акселерометра.
На задней половине пластикового корпуса также есть небольшая плата под названием «дочерняя плата» с размещенным на ней портом microUSB и свтлодіодами. Эти светодиоды обеспечивают яркую световую анимацию игрового контроллера приставки PlayStation 4.
Как работают кнопки
Каждая кнопка игрового контроллера состоит из трех частей. Первая-пластиковая накладка, которой прикасается пользователь. Вторая — резиновая электропроводящая деталь и третья – плата с контактами.
У контроллера DualShock 4 есть два типа кнопок — цифровые кнопки и аналоговые. Цифровые имеют только два состояния-нажат и не нажат. Они подходят для дискретных действий-лечь / встать, включить / выключить фары и т. д. Аналоговые кнопки позволяют дозировать действие, например, величину нажатия педали газа, силу удара и тому подобное.
Цифровые кнопки работают по простому принципу – процессор контроллера DualShock подает на плату с контактами постоянный ток с напряжением 3,3 вольи. Но ток не протекает, поскольку электрические дорожки на плате разорваны.
Когда пользователь нажимает кнопку, он прижимает резиновую электропроводную деталь к плате с дорожками. Это замыкает разорванное место и ток начинает протекать, а напряжение падает до нуля вольт. Процессор «видит» падение напряжения и считывает это как нажатие клавиши.
Упругий резиновый элемент возвращается в исходное положение когда пользователь перестает жать на кнопку. Дорожка разрывается и ток перестает протекать, а напряжение снова вырастает до 3,3 вольт. Процессор считывает это как не нажатую клавишу.
Так работает большинство кнопок в DualShock, кроме аналоговых триггеров L2 и R2. Они используют особенность некоторых материалов изменять свое электрическое сопротивление пропорционально приложенному давлению. Чем сильнее давит Пользователь, тем большее сопротивление материала и тем меньший ток протекает. Так процессор DualShock «понимает» степень нажатия.
Аналоговые стики
Отдельно в контроллере DualShock 4 размещаются аналоговые стики, которые отвечают, обычно, за перемещение героя в игре. Благодаря их аналоговости можно регулировать как быстро будет бежать или лететь персонаж, как сильно будет наклоняться и тому подобное.
Каждый аналоговый Сток состоит из более десятка элементов. На вершине находится пластиково-резиновая накладка, которой прикасается пользователь. Она насажена на пластиковый стержень, который, собственно, и является джойстиком.
Весь аналоговый Сток размещается в металлическом корпусе, который дополнительно ограничивает максимальные отклонения джойстика.
Перемещение джойстика на элементы считывания передаются пластиковыми скобами. Они размещены перпендикулярно друг другу и превращают движения джойстика во вращение.
Это вращательное движение передается на два потенциометра. Это резисторы, у которых можно изменять электрическое сопротивление, вращая его вал в центре. Подобные используются, например, в педали акселератора в автомобилях.
Измеряя текущее электрическое сопротивление на каждом потенциометре процессор DualShock 4 «понимает» как сильно и в какую сторону отклонен джойстик.
Ключевым элементом аналогового стика является металлический бегунок, который перемещается по резистивному слою потенциометра, обеспечивая надежный электрический контакт. Собственно, положение этой детали устанавливает текущее электрическое сопротивление, которое считывает процессор DualShock 4.
Неприятная особенность аналоговых стиков – постоянное трение бегунка по резистивном слоя постепенно стирает его и он начинает работать неточно. В китайских магазинах можно заказать аналоги, однако они зачастую не качественные и предоставляют еще меньше комфорта в использовании.
Существует годами отработанная технология оптических энкодеров с почти неисчерпаемым ресурсом на замену потенциометров. Сегодня он часто используется в колесах мышей и в педалях акселератора автомобилей.
