Dżojstik (ang. joystick) - urządzenie wejścia komputera, manipulator służący do sterowania ruchem obiektów na ekranie. W podstawowej wersji zbudowany z wychylnego drążka zamocowanego na podstawce. Przechylanie drążka w odpowiednim kierunku powoduje stosowną reakcję sterowanego obiektu.

Dżojstiki często wyposażone są w przyciski, załączające jakąś akcję, i dodatkowe funkcje sterujące. Joy.png

Historia

Pierwsze dżojstiki nie służyły do rozrywki (ang. joy), nazywano je wtedy (ang.) control stick (drążek do kontrolowania).

Odpowiednie przechylanie drążka powodowało zmianę lotu statku powietrznego. Od dawna w samolotach większych i szybkich nie stosuje się bezpośredniego połączenia mechanicznego między drążkiem sterowym a powierzchniami sterowymi, ze względu na występujące tu duże siły. Wychylenia drążka lub wolantu sterują tylko wejściami odpowiednich wzmacniaczy hydraulicznych lub elektromechanicznychwiększości. Coraz częściej stosuje się także układy sterowania zwane fly by wire (dosłownie: leć przy pomocy drutu), gdzie pilot wydaje polecenia systemowi komputerowemu przy pomocy swego organu sterowania, (którym może być wolant, ale może być joystick bardzo podobny do tego stosowanego przez miłośników gier komputerowych) system komputerowy interpretuje te polecenia i wychyla za pośrednictwem układów siłowych powierzchnie sterowe, realizując optymalne dla danej sytuacji prawa sterowania. Takie rozwiązania zapewniają poprawne sterowanie z mniejszym subiektywnym wpływem pilota, zmniejszając jego psychiczne obciążenie, zwłaszcza w sytuacjach trudnych. Stosowane w Concorde, F-16 i innych nowszych tej klasy, obecnie też w pasażerskich Airbusach. Aby awaria komputera nie była tu równoznaczna z katastrofą, stosuje się systemy wielokrotnie nadmiarowe (z samoczynnie włączającymi się rezerwami i diagnozą błędów). Ich niezawodność jest większa od mechanicznych.

joyatari.jpg Tradycyjny cyfrowy dżojstik firmy Atari z lat 80. z jednym przyciskiem, przeznaczony do Atari 2600, podłączany był przez port DB9. Specyfikacja tego złącza była przez wiele lat uważana za standard dla dżojstików cyfrowych.

W obecnie tworzonych dżojstikach dostępna jest często dodatkowa funkcja określana jako sprzężenie zwrotne ang. Force Feedback. Funkcja ta pozwala na odczuwanie przez osobę sterującą reakcji, jaką wywołuje otoczenie. Czyli np. lecąc samolotem wpadamy w turbulencję, na skrzydłach występują dodatkowe siły, rejestrowane przez odpowiednie czujniki, następnie komputer na podstawie sygnałów odebranych z czujnika, próbuje przekazać na drążek dżojstika drgania, pozwalające odczuć co dzieje się z powierzchniami sterowymi (tak jakby gracz leciał samolotem z II wojny światowej, z drążkiem bezpośrednio połączonym ze sterami), gdyby nie sprzężenie zwrotne nie czulibyśmy żadnej reakcji/oporu. Dżojstiki takie są przeważnie ok. pięć do dziesięciu razy droższe od tradycyjnych, ponieważ zawierają serwomechanizmy pełniące funkcje podobne do siłowników, które pozwalają komputerowi sterować ruchem drążka.

Na górę strony

Zastosowania

Ciekawą aplikacją dżojstika jest zastosowanie go w niektórych syntezatorach, [[elektroniczne instrumenty muzyczne|elektronicznych instrumentach muzycznych]]. Umieszczony obok klawiatury pozwalał na dodatkowe, płynne kształtowanie cech dźwięku.

Obecnie w niektórych firmach motoryzacyjnych testuje się zastosowanie dżojstika do sterowania samochodami, z wstępnych wyników tych obserwacji można wnioskować, że taki sposób prowadzenia pojazdu jest bardzo praktyczny, wygodniejszy od tradycyjnego i intuicyjny.

Użytkowanie

Więcej informacji przy powierzchniach sterowych.
Na górę strony

Typy

Analogowy

Dżojstik analogowy pozwala na wskazanie dowolnego azymutu (kierunku), czyli mamy do wyboru pełne 360°, z dokładnością do kilkudziesięciu minut kątowych.

Urządzenie to najczęściej jest wyposażone w dwie niezależne osie obrotu (X i Y), spotyka się również konstrukcje z trzema osiami obrotu (X, Y + Z) (oprócz możliwości przechylania na boki oraz od i do siebie, można przekręcać drążek w prawo lub w lewo wokół jego osi, co odpowiada ruchowi orczyka, który steruje wychyleniem steru kierunku, w rzeczywistym samolocie). Rockfire.jpg

Dżojstik analogowy oprócz wskazywania kierunku, umożliwia określenie "intensywności" pchnięcia przez rejestrowanie kąta wychylenia drążka- pomiar ciągłej zmiana rezystancji za pomocą potencjometru. Obrót potencjometru, przez odchylenie drążka wzdłuż danej osi, o pewien kąt, powoduje zmianę aktualnej wartości rezystancji potencjometru, co jest przeliczane na odpowiedni kąt wychylenia.

Dżojstik analogowy należy skalibrować przed użyciem, przez wskazanie programowi kalibrującemu maksymalnej i minimalnej wartości rezystancji, co odpowiada maksymalnym kątom wychylenia "+" i "-", od położenia neutralnego i podanie wartości środkowej, przez ustawienie drążka w pozycji neutralnej (prostopadle do podłoża). Kalibrację przeprowadza się dla każdej z osi obrotu drążka.

Budowa wewnętrzna dżojstika analogowego

Cyfrowy

• Przechylenie drążka w jednym z kierunków głównych (np. "S", patrz osiem dostępnych kierunków, poniżej), powoduje wciśnięcie jednego z czterech włączników (w naszym przykładzie dolnego włącznika: "S").
• Przechylenie drążka w dowolnym kierunku pośrednim (np. "NW"), między dwoma sąsiadującymi kierunkami głównymi (w przykładzie "W" i "N"), powoduje wciśnięcie dwóch włączników (górnego: "N" i lewego: "W"), odpowiadających obu kierunkom, pomiędzy którymi jest wybrany kierunek pośredni ("NW").

Dostępne w dżojstiku cyfrowym osiem kierunków:

Dżojstiki cyfrowe były szeroko stosowane przez graczy, na platformach ośmio- i szesnastobitowych, takich jak Commodore 64, Atari 800 czy ST, ZX Spectrum itp. W przypadku platformy PC, stosowane są dżojstiki analogowe.

Budowa wewnętrzna dżojstika cyfrowego

Budowa

zewnętrzna

1. Drążek - podstawowy element dżojstika; trzymając go jedną ręką wykonuje się nim ruchy przechylne (patrz rys.1.- strzałki X i Y), w niektórych modelach także skrętne (patrz. rys.1.- strzałki Z), wokół jego osi pionowej. Na drążku osadzone są dodatkowe przełączniki i minimanipulatory.

2. Podstawka - Element stanowiący punkt mocowania drążka, zawiera główny moduł elektroniki dżojstika. W podstawce montowana jest także dodatkowa oś (obrotowa, lub szyna z potencjometrem podłużnym)- przepustnica. Dodatkowo umieszcza się tu także inne elementy, jak np. przyciski.
3. Przycisk Fire(ang. ogień/tu strzelaj) - przycisk wyzwalający pewną akcję; w szczególności przycisk znajdujący się pod palcem wskazującym (z przodu drążka).
4. Przyciski dodatkowe - dodatkowe przyciski wyzwalające; najczęściej istnieje możliwość przyporządkowania konkretnej akcji danemu przyciskowi.
5. AutoFire - specjalny przełącznik, pozwalający na symulację ciągłego naciskania i puszczania wybranego przycisku (najczęściej przycisku Fire), .
6. Przepustnica - element analogowy, rezystancyjny, pozwalający na płynną zmianę wartości. Wykorzystywany w symulatorach lotu do sterowania, dopływem mieszanki paliwowej do silnika; można przypisać także inną funkcję (gdzie wymagana jest ciągła zmiana wartości). Przepustnica jest często realizowana w postaci osobnego urządzenia z dźwignią pozwalającą na ruch tylko wzdłuż osi Y (patrz rys.1.- białe strzałki)(tak jak w prawdziwych odrzutowcach).
7. Kapturek (ang. Hat Switch) - dodatkowy mały dżojstiki cyfrowy; manipulator; znajduje się na górnej części drążka, obsługiwany za pomocą kciuka. W symulatorach lotu pozwala na spoglądanie oczyma pilota na różne strony, lub do sterowania pociskami.
8. Mocowanie - pozwala na przytwierdzenie podstawy dżojstika do podłoża, w celu uniemożliwienia ślizgania się urządzenia. Najczęściej stosuje się gumowe przyssawki, lub gumowe paski antypoślizgowe. W niektórych modelach podstawa dżojstika jest tak ciężka, iż nie istnieje potrzeba specjalnego mocowania urządzenia do podłoża.
9. Oś Z - pozwala na obroty skrętne drążkiem wokół osi pionowej (patrz rys.1.- strzałki Z); pełni funkcję orczyka z rzeczywistych samolotów. Orczyk jest to element przypominający pedały samochodowe, przez pchanie orczyka lewą nogą (lewy pedał) uzyskuje się wychylenie steru kierunku w lewo, analogicznie dla sytuacji pchania orczyka prawą nogą (prawy pedał). Funkcję tę można uzyskać stosując osobne pedały, dostępne często z niektórymi kierownicami do gier.

wewnętrzna

1. Sprężyny - używane do utrzymania drążka w położeniu neutralnym.

2. Potencjometry (rezystory) - elementy odpowiedzialne za pomiar wychylenia drążka i innych osi obrotowych.
3. Serwomechanizm - elementy służące do poruszania drążkiem, wykorzystywane w dżojstikach z siłowym sprzężeniem zwrotnym ang. Force Feedback.
4. Styki - cztery włączniki stykowe w dżojstikach cyfrowych, służące do wykrywania kierunku, ale nie natężenia, przechylenia drążka.
5. Przełączniki - przyciski montowane pod przyciskami, służą do wyzwalania zaprogramowanych akcji.

Dalsza część w przygotowaniu.

Na górę strony

Funkcjonowanie

Porty

DB-9

Poniżej przedstawione są przypisania poszczególnych pinów dla dżojstików, w najpopularniejszych komputerach ośmio-, szesnastobitowych (Atari (130, 800XE, 800XL, 2600, 7200), Amiga, Commodore 64, Amstrad CPC, Sinclair ZX Spectrum), (na schemacie obok, dla DB9, widok wtyczki):

• ogólny standard

1. w przód
2. w tył
3. w lewo
4. w prawo
5. brak przypisania
6. przycisk 1
7. brak przypisania
8. masa (GND)
9. brak przypisania

• Atari 2600

1. w przód
2. w tył
3. w lewo
4. w prawo
5. brak przypisania
6. przycisk 1
7. +5V (opcjonalny;
   często wykorzystywany
   do funkcji autofire)
8. masa (GND)
9. brak przypisania

• Atari 130, 800(XL/XE)

1. w przód
2. w tył
3. w lewo
4. w prawo
5. brak przypisania
6. przycisk 1
7. +5V, zasilanie
8. masa (GND)
9. brak przypisania

• Commodore 64

1. w przód
2. w tył
3. w lewo
4. w prawo
5. oś analogowa Y
   (POT AY)
6. przycisk 1
   (BUTTON A/LP)
7. +5V max. 100mA,
   autofire
8. masa (GND)
9. oś analogowa X
   (POT AX)

• MSX

1. w przód
2. w tył
3. w lewo
4. w prawo
5. power
6. przycisk 1
7. przycisk 2
8. wyjście 3
9. masa (GND)

• Amstrad CPC

1. w przód
2. w tył
3. w lewo
4. w prawo
5. brak przypisania
6. przycisk 1
7. przycisk 2
8. masa (GND)
9. brak przypisania

Inne spotykane wykorzystania portu DB9

• Dżojstik cyfrowy

1. w przód
2. w tył
3. w lewo
4. w prawo
5. brak przypisania
6. przycisk 1
7. +5V (opcjonalny)
8. masa (GND)
9. przycisk 2 (opcjonalnie)

• Dżojstik analogowy

1. przycisk 3 (opcjonalne)
2. brak przypisania
3. przycisk 1
4. przycisk 2
5. oś analogowa X
6. brak przypisania
7. +5V
8. masa (GND)
9. oś analogowa Y

• Pokrętło sterujące (Paddle)

1. brak przypisania
2. brak przypisania
3. lewy przycisk
4. prawy przycisk
5. oś analogowa prawa
6. brak przypisania
7. +5V
8. masa (GND)
9. oś analogowa lewa

• Commodore 64

1. biały
2. niebieski
3. zielony
4. brązowy
5. ?
6. pomarańczowy
7. czerwony
8. czarny
9. ?

DB9 przez LPT(IEEE 1284)

ADB (Apple Desktop Bus^TM)

Sygnały na poszczególnych pinach:

1. ADB - dwukierunkowa szyna danych
2. PSW - włącznik prądu (do włączania komputera)
3. +5V - zasilanie max. 500mA, każde urządzenie max. po 100mA, linia zabezpieczona bezpiecznikiem
4. GND - masa

Linki zewnętrzne:

• OpenMac

GamePort

USB

"Przejściówki" GamePort - USB

Kalibracja

Program kalibrujący prosi nas o odpowiednie ustawianie drążka w pozycji neutralnej, następnie w pozycjach skrajnych, przez co rejestruje parametry związane z tymi sytuacjami, pozycje pośrednie są, podczas użytkowania urządzenia, obliczane przez aproksymację aktualnego wyniku w porównaniu do wartości skrajnej w danym kierunku i położenia neutralnego.

Standard portu gier przewiduje maksymalną wartość rezystancji na 100kΩ (chociaż spotyka się odstępstwa). Przy czym w dżojstikach wykorzystuje się najczęściej standardowe potencjometry o wartości ok. 470kΩ i kącie obrotu ok. 270°, stąd wykorzystuje się pewien zakres funkcjonalności tych elementów od 0Ω do ok. 100-120kΩ, który odpowiada wychyleniom ok. 60° / 90° zakresu możliwego kąta skrajnych wychyleń drążka wzdłuż jednej osi. Kalibracja pozwala więc na poinformowanie programu (gry), jak ma interpretować odpierane wartości, co jest ważne dla uzyskania precyzji ruchu i wykorzystania pełnego zakresu pracy danej osi dżojstika.

Na rys. 3. mamy przedstawiony potencjometr jednej z osi, którego zmianę rezystancji wywołuje odpowiednie wychylenie drążka, co powoduje przemieszczenie 3" target="_blank" >^*" target="_blank" >Okablowanie podłączone jest do początku ścieżki z jednej strony (kolor czerwony) i do ruchomego styku (kolor niebieski). Następnie odpowiednie [4 układy wykrywają zmianę wartości parametrów zależnych od oporu i przekazują wyniki w odpowiedniej postaci zdyskretyzowanych (zamiana ciągłej zmiany parametrów napięcia/prądu, na wartości z pewnego tylko zakresu liczb, z pewną dokładnością- komputer może interpretować tylko dane cyfrowe/dyskretne, a nie pełen nieskończony zakres liczb rzeczywistych z nieskończoną precyzją) wartości do oprogramowania, które na podstawie wcześniej zebranych podczas kalibracji danych podejmuje decyzję, w którą stronę i jak bardzo został wychylony drążek.

Na górę strony

urządzenia wskazujące Lotnictwo

Joystick | Joystick | Joystick | Joystick (jeu vidéo) | ג'ויסטיק | Joystick | ジョイスティック | Joystick | Джойстик | Styrspak