手柄摇杆漂移背后的科学原理

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　　进灰，碳膜摇杆漂移的“元凶”

　　手柄的所有功能，包括按键和摇杆，都是通过电流信号来判断开关的，按键好理解，按下某个按键，电流通过，生成信号，游戏机接收信号，响应对应的指令，简单来说就是一个0 和1之间做选择的二极管。

　　摇杆则不同，它需要判断方向，而且现代手柄是类比摇杆，所以还需要获取推动的幅度信息，以确定角色是步行还是奔跑，方向盘转动的幅度等等。而当我们使用摇杆时，实际上是在转动两个分别代表前后/ 左右方向的小轮子，这两个小轮子会与电阻材料接触，摇杆转动的幅度越大，电流就需要通过越多的电阻材料，电流值就会发生变化，通过识别这两个小轮子的电流值，系统就会获知摇杆转动的方向和强度，再在游戏里体现为人物的移动或视角的转换。

　　这两个小轮子的正式名称是电位器，显然，电位器的信号是否受影响，就是摇杆是否漂移的根本原因，因为电位器需要配合电阻材料来判断电流，而当有灰尘进入摇杆内部且恰好附着在电子材料上，就会导致电流大小产生波动，进而输出不正常的信号值，形成漂移现象。

　　那么灰尘是哪里来的呢？有可能是外部吸入的，但更有可能是摇杆结构导致的，我们之前描述的这种摇杆被称为碳膜摇杆，电位器在移动时需要与碳膜电阻材料接触，这就意味着会产生摩擦，从而让碳膜上的碳层磨损脱落，从而造成漂移问题，从我们的经验来看，这个问题几乎无解，时间用久了碳膜摇杆漂移的概率非常高。

　　当碳膜手柄出现问题时，我们也可以尝试维修，因为原因非常简单就是进灰，所以要做的事情无非就是清灰而已。考虑到目前御三家：微软、索尼和任天堂第一方手柄都是碳膜摇杆，索尼甚至连精英手柄都是碳膜摇杆（难怪支持可拆卸更换），所以大多数玩家可能都需要自己动手维护，可以通过拆解手柄，使用WD-40 清洁剂或灌装压缩空气喷射的方式来清灰。但考虑到碳膜摇杆漂移的原理，清灰操作往往是治标不治本，故障复发的概率较高。

　　从根源解决问题的非接触式霍尔摇杆

　　既然接触摩擦是碳膜摇杆漂移的主要原因，那有没有不需要接触摩擦的摇杆方案呢？当然有，就是最近这一两年非常热门的霍尔摇杆，它通过霍尔效应来判断摇杆方向和强度，当摇杆移动时就会产生磁场，下方的霍尔元件会检测到这个磁场就会生成一个电信号，整个过程都不需要接触，自然就不存在漂移的问题，综合使用寿命更长，而且磁场感应的精度比碳膜电阻要高很多，而且不像碳膜电阻那样对温度十分敏感。

　　霍尔摇杆的起步较晚，但发展速度很快，在一年多以前还主要是高端游戏手柄采用，而现在的百元级手柄也开始普及全霍尔方案，成本已经下探到了主流水准。而且霍尔传感器不仅用于摇杆，同样也用于扳机键。传统的线性扳机需要连杆来推动电位器产生电信号，而霍尔扳机和霍尔摇杆一样，是通过非接触的霍尔效应来转换信号，因此精度更高的同时，手感还更加顺滑，更适用于需要使用扳机键精准操控油门刹车的赛车游戏。

　　对于手柄出现故障的玩家，如果手柄已经过保，对自己的动手能力有信心的话，与其清灰维护，还不如自己更换霍尔摇杆元件，御三家的手柄都有第三方霍尔摇杆可以买到，笔者近期更换了两只PS5 手柄的四个摇杆，总计花费也不过52 元，可以说是一劳永逸的解决方案了。