Pelihalliohjainten piirilevyjen valmistus ja kokoonpano digitaalisiin, Hall-ilmiöön perustuviin ja analogisiin ohjausjärjestelmiin

Pelihalliohjaimen ilmeisin liikkuva osa on joystick, mutta sen piirilevy usein määrää, tuleeko liikkeestä puhdas ja toistettava sähköinen tulo. Neli- tai kahdeksanasentoinen mikrokytkinvipu, Hall-joystick, analoginen potentiometrimoduuli ja kompakti peukalo-ohjain voidaan kaikki kuvailla "pelihalliohjainohjaimeksi", mutta ne vaativat erilaiset syöttö-, suodatus-, kalibrointi- ja tuotantotestit. Highleap Electronics rakentaa asiakkaan julkaisemia pelihalliohjainten piirilevy- ja piirilevykokoonpanoja varsinaisen anturin tai kytkimen mekanismin, kotelon geometrian ja isäntäliitännän ympärille sen sijaan, että olettaisi yhden universaalin joystick-piirin olevan käytössä.

Aloita joystick-mekanismista, älä liittimen nimestä

Kaksi joystick-moduulia voi käyttää samaa määrää johtoja, mutta käyttäytyä täysin eri tavalla. Digitaalinen vipu voi tarjota neljä kytkimen sulkeutumista. Hall-joystick voi tuottaa analogisia jännitteitä, digitaalista kulmadataa tai muuta anturipiirin määrittelemää rajapintaa. Potentiometri-joystick saattaa vaatia vakaan herätteen ja analogiamuunnoksen. Jopa mikrokytkimen suunnittelussa portin ja toimilaitteen geometria määräävät, sulkeutuvatko diagonaalit molemmat tarkoitetut kytkimet oikeassa kohdassa liikettä.

Digitaalisen pelihallin joystickin piirilevy: Kytkinkartoitus, joustinjäljitys ja suuntayhdistelmät

Perinteisen pelihallivivun sähköinen suunnittelu voi olla äärimmäisen pieni, mutta testin ei pitäisi olla. Ylös-, alas-, vasen- ja oikea-suuntaisten vipujen yksi kerrallaan tarkistaminen havaitsee avoimet piirit ja kartoitusvirheet, mutta se voi jättää huomiotta väärän yhteisen paluun tai matriisiongelman, joka ilmenee vain diagonaaliliikkeen aikana. Hyödyllisen kiinnittimen tai isäntädiagnostiikan tulisi paljastaa raakat suuntatilat, jotta tuotanto voi nähdä tarkalleen, mitkä sähköiset tulot sulkeutuvat kussakin portin asennossa.

• Kytkimen suunta: Jos kytkimet on asennettu piirilevylle, toimilaitteen korkeus ja vivun kohdistus ovat toiminnallisia mittoja.
• Yhteismaadoitusjohtosarjat: Ketjutetut palautukset vähentävät johdotusta, mutta muodostavat yhden heikon puristus- tai liitinkontaktin, joka voi vaikuttaa useisiin suuntiin.
• Hylkääminen: Komponenttien arvojen ja laiteohjelmiston ajoituksen tulisi pysyä julkaistun suunnittelun mukaisina. Käyttäjät eivät saa säätää yksiköitä erikseen kytkimien tärinän peittämiseksi.
• Samanaikaiset suunnat: Tuotteet voivat käsitellä vastakkaisia ​​tai vinoja syötteitä eri tavalla. Tehtaan tulisi toteuttaa asiakkaan määrittelemää toimintaa, ei keksiä pelisääntöjä.
• Maadoitus ja ESD: Metalliakseleita ja -paneeleja voidaan koskettaa jatkuvasti. Vapautettu suojaus ja alustarakenne on säilytettävä lopulliseen kokoonpanoon asti.

Pöydässä toimiva joystick voi silti pettää portilla

Toimilaite saattaa sulkea kytkimet oikein käsin liikuteltaessa, mutta käyttäytyä eri tavalla, kun se on asennettu paksun metalli- tai akryylipaneelin alle. Akselin korkeus, asennuslevyn asento ja portin geometria voivat muuttaa pistettä, jossa suunta sulkeutuu. Pelihalliohjainten piirilevykokoonpanon ensimmäisessä artikkelissa tulisi siksi olla hyväksytty asennuslevy, vipu, portti, paneelin paksuus ja johtosarja. Sähkötestaus ilman tätä pinoa ei voi validoida varsinaista pelaajan ohjausta.

Hall-ilmiön ja analogisen joystickin piirilevyjen kalibrointi

Hall- ja analogisissa joystick-malleissa käytetään jatkuvia arvoja yksinkertaisten sulkeutumisten sijaan. Valmistuksessa on määriteltävä selkeästi, mitä "keskitetty" tarkoittaa ja tallennetaanko kalibrointitiedot anturiin, paikalliseen MCU:hun, pääohjaimeen vai isäntäohjelmistoon. Piirilevytoimittajan ei pitäisi olettaa universaalia keskipistettä tai jännitealuetta, koska magneetin voimakkuus, anturin integroitu piiri, syöttöjännite, mekaaninen liike ja laiteohjelmiston skaalaus ovat kaikki suunnittelukohtaisia.

Jos joystick-kortti käyttää analogisia ADC-tuloja, referenssivakaus ja paluuvirran ohjaus ovat tärkeitä. LED-valaistuksen, langattomien moduulien tai muiden kytkentäkuormien ei tulisi jakaa kohinaista paluuvirtaa, joka siirtää näennäistä keskipistettä. Julkaistua asettelua voidaan tarkastella piirilevyn tehon eheyden ja DFM-vaatimusten perusteella, kun taas toiminnallinen hyväksyntä perustuu asiakkaan akselirajoihin.

Matalan latenssin USB-pelihalliohjainten joystick-kortit tarvitsevat mitattavia testirajoja

Pelaajat ovat usein kiinnostuneita syötteen vasteesta, erityisesti taistelu- ja rytmipeleissä, mutta "nollalatenssi" ei ole hyödyllinen valmistusspesifikaatio. Ohjaimen MCU:n skannaussilmukka, heilahtelunvaimennus, USB-raportointiväli, isäntäpino ja peliohjelmisto vaikuttavat kaikki kokonaisvasteeseen. Piirilevyvaiheessa hyödyllinen lähestymistapa on mitata julkaistun laitteiston ja laiteohjelmiston ohjaamaa osuutta asiakkaan määrittelemää rajaa vasten.

1. Käynnistä tunnettu joystick-syöte sähköisesti tai mekaanisesti.
2. Tallenna kortin sisäinen diagnostiikka-aikaleima tai USB/isäntäraportti hyväksytyllä menetelmällä.
3. Toista useiden tulojen ja useiden piirilevyjen välillä laiteohjelmiston, kellon tai kokoonpanon vaihteluiden havaitsemiseksi.
4. Kirjaa kortti-/laiteohjelmistoversio tulosten kera ylös, jotta myöhempiä muutoksia voidaan verrata.

Jos suunnittelussa käytetään USB:tä, Highleap voi tarkistaa luetteloinnin ja raportoida toiminnan mukana toimitetulla isäntäapuohjelmalla. USB-liittimen tyypin, ESD-verkon ja liitännän toteutuksen tulee noudattaa julkaistua suunnittelua, ja ne voidaan sovittaa yhteen USB-liitännän elektroniikan valmistusohjainten kanssa.

Johtosarja, liitin ja mekaaninen luotettavuus vivun ympärillä

Ohjainkokoonpanoja huolletaan, vaihdetaan ja säädetään useammin kuin monia sisäisiä piirilevymoduuleja. Liittimien toistuva käsittely voi olla suurempi luotettavuusriski kuin SMT-liitokset. Kokoonpanopiirustuksessa tulee näkyä vedonpoisto, liittimien kiilaus ja kaapelien reititys, jotta huoltoteknikko ei voi vetää pientä piirilevyn liitintä sivuttain vipua irrottaessaan.

• Läpivientireikien kokoojat: Tarkista juotostäyte ja mekaaninen ankkurointi, kun johdinsarjaan kohdistetaan toistuvaa työntövoimaa.
• FPC tai pieni kaapeli: määrittää asetussyvyyden ja lukitustilan, erityisesti kompakteissa ohjausmoduuleissa.
• Tytärlevyt: merkitse X/Y- tai suuntakanavat, jotta visuaalisesti identtisiä levyjä ei voida vaihtaa havaitsematta.
• Kiinnitysruuvit: varmista, etteivät ne taivuta piirilevyä tai muuta Hall-anturien välistä etäisyyttä.
• Puhdistus: Pidä juoksutusaine tai puhdistusjäämät poissa paljaista kytkinkoskettimista ja liikkuvien mekanismien pinnoista.

Pelihalliohjainten piirilevyjen valmistus yhdysvaltalaisille, eurooppalaisille ja aasialaisille pelilaitteistotiimeille

Kiinassa toimiva räätälöityjen pelihalliohjainten piirilevyjen valmistaja on hyödyllisin ulkomaiselle laitevalmistajalle, kun suunnittelutiedot kulkevat piirilevytietojen mukana. Yhdysvalloissa tai Kanadassa toimiva kehittäjä voi lähettää varsinaisen joystick-moduulin, paneelin piirustuksen ja USB-diagnostiikan yhdessä Gerber- ja BOM-tiedostojen kanssa. Isossa-Britanniassa, Saksassa tai Ranskassa toimiva pelilisävarustetiimi voi toimittaa saman paketin sekä varianttisäännöt eri painikkeille tai liitinsarjoille. Japanissa tai Etelä-Koreassa kehitetyille ohjelmille hallittu joystick-moduulin versio ja mekaaniset tiedot voivat olla erityisen tärkeitä, kun paikallinen mekanismitoimittaja ja piirilevytehdas ovat eri yrityksiä.

Sijainti ei muuta sähköisiä hyväksymiskriteerejä: julkaistu joystick ja asiakkaan testi muuttavat. Highleap Electronics voi tukea prototyyppien pelihallijoystickin piirilevykokoonpanoa, suunnittelunäytteitä ja toistuvia tuotantoja pitäen hyväksytyn moduulin, laiteohjelmiston, kaapelin ja piirilevyn version linkitettynä samaan valmistuskokoonpanoon.

NPI ja toiminnallinen testi arcade-joystickin piirilevylle

Hyvä NPI-rakenne tallentaa sekä sähköiset arvot että mekaanisen tuntuman muuttamatta subjektiivista tuntumaa hallitsemattomaksi tehdassäädöksi. Digitaalisten vipujen tapauksessa tallenna kytkimen sulkeutuminen ja suuntakartta. Hall- tai analogisten vipujen tapauksessa tallenna raakakeskipisteet/päätepisteet ennen kalibrointia ja sen jälkeen. Tarkista sitten valmis ohjain todellisen isäntäliitännän kautta.

1. Piirilevyjen tarkastus ja ohjelmointi: AOI/tarkastus tarpeen mukaan, MCU-ohjelmointi ja virran tarkistus.
2. Raakasyötetesti: Vahvista kytkinten tilat tai anturien arvot ennen lopullista mekaanista kalibrointia.
3. Mekanismin asennus: Kokoa hyväksytty vipu, portti, magneetin/anturin pidike ja johtosarja.
4. Täysi matka: pyyhkäise jokaista suuntaa tai akselia ja vahvista asiakkaan määrittämät keski-/pääterajat.
5. Isäntäraportti: Tarkista USB/upotettu lähtö ja kaikki tarvittavat laitteen tunnistetiedot.
6. Toistettavuusnäyte: Käännä vipua sen verran, että se pysäyttää löysät liittimet, epävakaan keskiön tai kokoamisen jälkeen siirtyvän mekaanisen pysäyttimen.

Tarjouspyyntöpaketti

Lähetä piirilevyjen valmistustiedot, osaluettelot, poiminta-ja-sijoitus, kokoonpanopiirustukset, joystick-/anturitietolomakkeet, magneetin tai portin mekaaniset tiedot, kotelon/paneelin tiedot, laiteohjelmisto, kalibrointisäännöt ja isäntäpuolen diagnostiikka. Varsinaisen vivun tai kultaisen mekanismin sisällyttäminen tekee ensimmäisestä kokoonpanosta huomattavasti hyödyllisemmän kuin pelkän joystick-liittimen pinnien lähettäminen.

Joystick-anturien lähdekoodin ja revisioiden muutokset vaativat toiminnallisen tarkastelun

Joystick-anturia tai -kytkintä ei tule vaihtaa vain siksi, että kotelo, liitin tai ääriviiva näyttävät yhteensopivalta. Hall-kytkimet voivat erota toisistaan ​​lähtöalueen, magneettisen herkkyyden, suodatuksen ja käynnistyskäyttäytymisen suhteen. Potentiometrit voivat erota toisistaan ​​resistanssin, kartion, pyörimisajan ja akselin geometrian suhteen. Mikrokytkimet voivat erota toisistaan ​​käyttövoiman, yliliikkeen ja koskettimien kokoonpanon suhteen. Nämä erot voivat muuttaa soittimen ohjausta, vaikka piirilevy fyysisesti hyväksyisi uuden osan.

Highleap voi hankkia tuotteita hyväksytyn osaluettelon ja vaihtoehtoisen luettelon perusteella elektronisten komponenttien hankinnan kautta . Jos vaihtoehtoista komponenttia ehdotetaan, teknisen vertailun tulisi sisältää joystick-mekanismi ja asiakkaan toiminnalliset rajat. Hyödyllinen ensimmäisen artikkelin vertailu tallentaa raakana keskipisteen, päätepisteen, siirtymän tai kytkimen ajoituksen sekä alkuperäiselle että ehdokasosalle sen sijaan, että luotettaisiin vain datalehtipakettien yhteensopivuuteen.

Suunnittelu testattavuuden varmistamiseksi kompakteissa pelihallien joystick-levyissä

Pienissä joystick-tytärkorteissa on usein rajoitetusti tilaa kiinnittimille, mutta muutama helposti saavutettavissa oleva solmu voi lyhentää vikaantumisanalyysiä huomattavasti. Analoginen X/Y-lähtö, anturin syöttö, maadoitus, kytkimen yhteinen johdin ja ohjelmointialueet riittävät yleensä määrittämään, onko viallinen akseli peräisin piirilevyltä vai mekanismista. Jos joystickissa on paikallinen MCU, raaka-anturin diagnostiikkatila on erityisen hyödyllinen ennen kalibrointiarvojen kirjoittamista.

• Anturin syöttö: Varmistaa, että Hall- tai potentiometrikanava saa virtaa oikein.
• Raaka X/Y: erottaa mekaanisen/magneettisen alueen isäntäpuolen skaalauksesta.
• Vaihda yleisiä: auttaa tunnistamaan digitaalisten vipujen avoimen jaetun tuoton.
• Laiteohjelmistoversio: estää vanhan kalibrointialgoritmin sekoittamisen laitteistomuutokseen.

Kenttäoireet, jotka viittaavat eri syihin

Keskellä ajautuva joystick voi johtua anturin siirtymästä, magneetin liikettä, analogisesta kohinasta tai virheellisestä kalibrointitietueesta. Jos joystickista puuttuu vain yksi lävistäjä, kyseessä voi olla todennäköisemmin portti-/kytkingeometria tai kartoitus. Jos joystick toimii, kunnes paneeli on kiristetty, se viittaa piirilevyn taipumiseen, liittimien venymiseen tai muuttuneeseen anturien väliseen etäisyyteen. Tuotantovirhekoodien tulisi säilyttää nämä erot, joten korjaavat toimenpiteet kohdistuvat itse prosessiin.