"Hall Effect" เทคโนโลยีที่จะทำให้ปัญหา จอยดริฟต์ หมดไป

"Hall Effect" เทคโนโลยีที่จะทำให้ปัญหาจอยดริฟต์หมดไป

ปัญหา "จอยดริฟต์ (Joy Drift)" หรือ "จอยเดินเอง" เป็นปัญหาชวนหัวที่อยู่คู่กับจอยสติ๊ก (JoyStick) หรือเกมคอนโทรลเลอร์ (Game Controller) ที่มี "ปุ่ม Analog" มาอย่างยาวนาน ถ้าโชคดีหน่อย การทำความสะอาด หรือหยอดน้ำมันก็สามารถแก้ปัญหาได้ หรือหากมีความรู้ด้านช่าง ก็อาจจะซื้อ "ปุ่ม Analog" มาแกะเปลี่ยนใหม่เอง แต่คนส่วนใหญ่ก็มักจะจบลงด้วยการซื้อจอยสติ๊กอันใหม่มาใช้ เสียเงินกันไปอีก

ข้อมูลเพิ่มเติม : วิธีแก้ปัญหา Joy-Con ดริฟต์ จอยคอนเดินเอง บนเครื่องเกม Nintendo Switch

แต่ในตอนนี้ เริ่มมีผู้ที่พยายามแก้ปัญหาเรื่องความทนทานของ "ปุ่ม Analog" ด้วยการนำหลักการ "Hall Effect" มาใช้ ซึ่งในตอนนี้ก็มีจอยสติ๊กบางรุ่นในท้องตลาดที่ใช้เทคโนโลยีนี้แล้ว

Hall Effect คืออะไร ? แล้วมันช่วยแก้ไขปัญหาจอยดริฟต์ได้อย่างไร ? มาหาคำตอบกันในบทความนี้กันเลย

ปัญหาจอยดริฟต์คืออะไร ?
(What is Joy Drift ?)

สำหรับ "ปุ่ม Analog" บนจอยสติ๊ก เป็นปุ่มที่ถูกนำมาใส่ในตัวจอยสติ๊ก หลังจากที่เกมบนเครื่องคอนโซลได้ก้าวเข้าสู่ยุคกราฟิกแบบ 3 มิติ เพราะปุ่มทิศทางแบบเดิม (D-Pad) นั้นไม่เหมาะกับการควบคุมความเคลื่อนไหวของตัวละครในโลก 3 มิติเท่าไหร่นัก

โดยเครื่องเกมตัวแรกที่นำ "ปุ่ม Analog" ออกมาใช้คือ เครื่อง Atari 5200 ที่เปิดตัวในปี ค.ศ. 1982 (พ.ศ. 2525) แต่เครื่องเกมที่ทำ "ปุ่ม Analog" ออกให้ใช้งานได้ดีเป็นเครื่องแรกต้องยกให้จอยสติ๊กของเครื่อง Nintendo 64 ที่เปิดตัวในปี ค.ศ. 1996 (พ.ศ. 2539) ความเจ๋งของมันทำให้ทาง Sony ถึงกับทำออกจอยสติ๊กรุ่นใหม่ DualShock Analog ที่มาพร้อมกับ "ปุ่ม Analog" ในปีถัดมาทันที

จอยสติ๊กของเครื่อง Nintendo 64
ภาพจาก : https://en.wikipedia.org/wiki/Nintendo_64_controller

การทำงานของ "ปุ่ม Analog" จะมีความซับซ้อนกว่าปุ่มอื่น ๆ ที่อยู่บนจอยสติ๊ก เพราะปุ่มทั่วไป เราแค่กดให้ปุ่มมันลงไปแตะกับตัวจับสัญญาณบนแผ่น Printed Circuit Board (PCB) ก็สามารถทำงานได้ แต่ "ปุ่ม Analog" มันจะมีความเคลื่อนไหวถึง 3 แกนทิศทาง จึงต้องมีกลไกที่สามารถจับความเคลื่อนไหวเพิ่มเติม

อย่างเช่นภาพด้านล่างนี่จะเป็นกลไกที่ใช้ใน "ปุ่ม Analog" ของจอยสติ๊กเครื่อง Nintendo 64 ที่อาศัยชุดเฟือง และสปริงในการทำงาน แน่นอนว่าเมื่อเราเล่นไปนาน ๆ ตัวสปริงก็จะเริ่มเสื่อม หรือฟันเฟืองเกิดสึกหรือ อาการจอยดริฟต์ก็จะเริ่มมาเยือนทันที

กลไกในปุ่มอนาล็อกของจอยสติ๊กเครื่อง Nintendo 64
ภาพจาก : https://www.thingiverse.com/thing:3053523

ส่วน "ปุ่ม Analog" ของจอยสติ๊กในเครื่องเกมคอนโซลสมัยนี้ จะมีความคงทนมากขึ้น เพราะไม่ได้ใช้ชุดเฟืองในการทำงานแล้วเพื่อลดความซ้อน และเพิ่มความละเอียดในการตรวจจับการใช้แผ่นเซนเซอร์, ชุดจานหมุน และสปริงในการทำงานแทน

กลไกในปุ่มอนาล็อกของจอยสติ๊กของเครื่องเกมคอนโซลในยุคปัจจุบัน
ภาพจาก : https://www.youtube.com/watch?v=vQesgAtr2e4

อย่างไรก็ตาม ไม่ว่าจะออกแบบมาดีอย่างไร ? กลไกที่มีเคลื่อนไหว เมื่อผ่านเวลาไปนานเข้า มันก็จะมีโอกาสเกิดข้อผิดพลาดขึ้นอยู่ดี ซึ่งปัญหาที่มักจะเกิดขึ้นคือ ตรวจจับความเคลื่อนไหวผิดพลาด หรือที่นิยมเรียกกันว่าจอยดริฟต์ (บ้างก็เรียกว่าอาการจอยเดินเอง)

ปัญหาจอยดริฟต์ เป็นอาการที่ "ปุ่ม Analog" ของจอยสติ๊กทำงานผิดปกติ โดยมันจะเหมือนผู้ใช้ได้กดเดินค้างเอาไว้ไปในทิศทางใดทิศทางหนึ่ง ทั้ง ๆ ที่ความจริงแล้วผู้ใช้งานยังไม่ได้แตะค้นโยกของ "ปุ่ม Analog" เลย

ส่วนใหญ่แล้ว สาเหตุจะมาจากการเสื่อมสภาพของกลไกหลังจากที่จอยสติ๊กถูกใช้ไปเป็นเวลานาน หรือไม่ก็มีฝุ่นเข้าไปติดภายในตัวกลไก ทำให้เซนเซอร์จับความเคลื่อนไหวทำงานผิดพลาด

เพื่อแก้ไขปัญหาดังกล่าว จึงมีการคิดหาทางทำวิธีตรวจจับความเคลื่อนไหวของ "ปุ่ม Analog" แบบใหม่ขึ้นมา และทางออกที่ผู้ผลิตเลือกขึ้นมาก็คือ การใช้ "Hall Effect"

Hall Effect คืออะไร ?
(What is Hall Effect ?)

Hall Effect เป็นปรากฏการณ์ทางวิทยาศาสตร์รูปแบบหนึ่ง มันไม่ใช่การค้นพบใหม่ มันถูกค้นพบโดยเอ็ดวิน ฮอลล์ (Edwin Hall) นักฟิสิกส์ชาวอเมริกันตั้งแต่ปี ค.ศ. 1981 (พ.ศ. 2524)

เอ็ดวิน ฮอลล์ ได้ค้นพบว่า ความต่างศักย์ของกระแสไฟฟ้าจะเกิดความเปลี่ยนแปลง เมื่อกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านตัวนำถูกคลื่นสนามแม่เหล็กไฟฟ้ารบกวนในแนวตั้งฉาก

ปรากฏการณ์ Hall Effect
ภาพจาก : https://www.youtube.com/watch?v=wpAA3qeOYiI&t=4s

ปรากฏการณ์ Hall Effect ถูกนำมาใช่ประโยชน์มากมาย โดยส่วนใหญ่จะใช้ในการตรวจจับความเคลื่อนไหว ในรถยนต์ที่เราใช้งานกันอยู่ทุกวันนี้ การวัดรอบเครื่อง หรือความเร็วในการหมุนของล้อ ก็มีการใช้เซนเซอร์ Hall Effect ในการนับจำนวนรอบ

หลักการก็ไม่มีอะไรซับซ้อน เมื่อมีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าตัดผ่านตัวเซนเซอร์ Hall Effect ค่าความต่างศักย์จะเปลี่ยนไป มันก็รู้ทันทีว่ามีความเคลื่อนไหวเกิดขึ้น ที่เหลือก็ขึ้นกับการออกแบบของวิศวกรแล้ว

ตัวอย่างการทำงานของเซนเซอร์ Hall Effect
ภาพจาก : https://en.wikipedia.org/wiki/Hall_effect_sensor

Hall Effect กับการแก้ไขปัญหาจอยดริฟต์
(Hall Effect in fixing Joy Drift problem)

จากหลักการทำงานของเซนเซอร์ Hall Effect เราจะเห็นได้ว่า มันอาศัยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในการทำงาน มันสามารถตรวจจับความเคลื่อนไหวได้โดยที่ไม่มีชิ้นส่วนต้องสัมผัสกัน ด้วยการใช้แม่เหล็กถาวร เคลื่อนที่ผ่านเซนเซอร์ Hall Effect ในการตรวจจับความเคลื่อนไหว

เมื่อไม่การสัมผัสกัน อัตราการเสื่อมสภาพของกลไกการทำงานจึงน้อยมาก เมื่อเทียบกับกลไกแบบเก่าที่นิยมใช้งานกันในจอยสติ๊กปัจจุบัน

GuliKit Electromagnetic Stick
ภาพจาก : https://www.gulikit.com/newsinfo/521065.html

ข้อเสียของ Hall Effect
(Hall Effect Cons)

ในทางทฤษฏีการใช้เซนเซอร์ Hall Effect ควรจะสามารถแก้ปัญหาจอยดริฟต์ได้อย่างถาวร แต่ในทางปฏิบัติมันก็ยังมีโอกาสเกิดปัญหาได้อยู่ดี เพราะวัสดุต่อให้ไม่มีการสัมผัสโดยตรง มันก็โดนกาลเวลาทำให้เสื่อมสภาพได้เช่นกัน เพียงแต่ว่าอายุการใช้งานของมันยาวนานมาก มีการคาดการณ์ว่ามันสามารถใช้งานได้อย่างปกติเกือบ 10 ปี เมื่อเทียบกับกลไกแบบเก่าที่มีอายุหลักร้อย x00 ชั่วโมง ก็ถือว่าดีกว่าเดิมมาก

อีกปัญหาหนึ่งคือ ตัวเซนเซอร์ Hall Effect สามารถได้รับผลกระทบจากอุณหภูมิที่สูง หรือต่ำเกินไปได้อีกด้วย อย่างไรก็ตาม ก็คงไม่มีใครไปนั่งเล่นเกมที่ขั้วโลกเหนือ หรือกลางทะเลทรายหรอกเนอะ

ในส่วนของข้อดี นอกจากความคงทนแล้ว มันยังไม่ได้รับกระทบจากฝุ่น, สิ่งสกปรก หรือความชื้น เหมือนกับกลไกแบบเก่า ในภาพรวมแล้ว สามารถกล่าวได้ว่าจอยสติ๊กที่ใช้เซนเซอร์ Hall Effect นั้นดีกว่าจอยสติ๊กแบบกลไกเกือบทุกด้าน

ทำไมจอยสติ๊กส่วนใหญ่ ถึงไม่ใช้เซนเซอร์ Hall Effect ?
(Why most of joysticks don't use the Hall Effect sensor ?)

เซนเซอร์ Hall Effect มีมานานแล้วก็จริง แต่เซนเซอร์ Hall Effect ที่ออกแบบมาให้ใช้งานกับตัว "ปุ่ม Analog" ของจอยสติ๊กได้นั้นเป็นเทคโนโลยีใหม่ ที่เพิ่งเข้าสู่ท้องตลาดได้ไม่นาน

ในตอนนี้มีผู้ผลิตที่ทำ "ปุ่ม Analog" แบบ Hall Effect ออกมาวางจำหน่ายให้ผู้ใช้ซื้อ เพื่อนำไปเปลี่ยนใส่ในจอยสติ๊กที่มีอยู่เดิมได้ รวมไปถึงมีจอยสติ๊ก และเครื่องเกมบางรุ่นที่นำมาใช้งานแล้วเช่นกัน อย่างเครื่อง Ayaneo Air เป็นต้น

ต้นทุนก็มีส่วนเช่นกัน แม้ว่าเซนเซอร์ Hall Effect จะมีต้นทุนสูงกว่าเซนเซอร์แบบเดิมอยู่ไม่กี่บาท แต่การผลิตก็ต้องสร้างเครื่องจักรแบบใหม่ขึ้นมา และในสินค้าที่มีสเกลการผลิตขนาดใหญ่หลายล้านชิ้น ต้นทุนที่เพิ่มเพียงไม่กี่บาทต่อชิ้น หากผลิตหลายล้านชิ้น มันก็เป็นการเพิ่มต้นทุนที่เยอะอยู่

อย่างไรก็ตาม เชื่อว่าในอนาคตอันใกล้นี้ จะมีผู้ผลิตให้ความสนใจ และเปลี่ยนมาใช้เซนเซอร์ Hall Effect ในจอยสติ๊กมากขึ้น มันเป็นช่วงเปลี่ยนผ่านของเทคโนโลยีที่ต้องใช้เวลา อาจจะปีหน้า หรือปีมะรืน แต่เราเชื่อว่ามันมาแน่ เหมือนกับที่เมาส์ลูกกลิ้งหายไปจากท้องตลาด และเหลือแต่เมาส์แบบ Optical