قد يكون للميكانيكا الكمومية حل الانجراف
قد يتم تذكر مفتاح Nintendo بنفس القدر لإعادة تهيئة الألعاب المحمولة بقدر ما ستؤثر على ملايين اللاعبين: عصا التحكم الانجراف. تؤثر القضية أيضًا على وحدات التحكم من صانعي Sony و Microsoft و Threed Threctory.أجهزة استشعار تأثير القاعة ظهر قبل بضع سنوات كحل محتمل للمشكلة ، ولكن هناك خيار أفضل من الأسهل إعادة التعديل إلى تصميمات وحدة التحكم الحالية. هذا الحل هو المقاومة المغناطيسية للنفق ، أو TMR ، وهي تقنية أحدثت ثورة في الدافع الصلب قبل عقدين من الزمن باستخدام ميكانيكا الكم والمغناطيس. على غرار مستشعرات تأثير القاعة ، تتجنب أجهزة استشعار TMR المشكلة الأساسية مع المزيد من عصا التحكم التقليدية: أجهزة استشعارها تتراكم كمسألة من تصميمها. يتم بناء وحدات التحكم التي تشحن مع لوحات المفاتيح القليلة الماضية Xbox و PS4 و PS5 والمفتاح حول أجهزة استشعار مثل هذا – أجهزة قياس الجهد ، وهو مكون يمكن استخدامه لتغيير أو قياس المقاومة الكهربائية. أوضح Ifixit في عام 2021، داخل مقاييس الجهد التي يتم استخدامها لاكتشاف الحركات لأعلى ولأسفل وجانبي في كل عصا التحكم ، يعد شريطًا نصف دائري من فيلم الكربون مع أطراف في كل طرف يمرر تيارًا كهربائيًا من خلاله. عند نقل عصا التحكم ، ينزلق مكون يسمى ممسحة ذهابًا وإيابًا على طول هذا الشريط ، ويقيس الجهد حيث يقوم بالاتصال. نظرًا لأن الجهد يتغير بشكل متوقع عبر طول الشريط ، يمكن استخدام قياسات الجهد التابعة للمساحات لقياس حركات عصا التحكم بدقة. يمكن أن يرتفع هذا الشريط من فيلم الكربون داخل مقياس الجهد في عصا التحكم مع مرور الوقت ، مما يؤثر على تدفق التيار ودقة قياسات الجهد. يمكن أن تسهم الأوساخ على الفيلم ، إما من مكونات متحركة ترتدي أو تجد الفتات الغبار والغذاء داخل وحدة التحكم ، في القياس غير الدقيق والانجراف. ولهذا السبب يتحول مصنعو وحدة التحكم الآن إلى أجهزة استشعار لا تعتمد على المكونات التي تفرك معًا: Hall Effect و TMR ، وكلاهما يعتمد على المغناطيسية بدلاً من ذلك. مثل يشرح Ifixit، تحل عصا التحكم في Hall Effect محل الشرائط والممسحة المقاومة بالمغناطيس وأجهزة الاستشعار التي لا تتواصل أبدًا ، باستخدام ظاهرة اكتشفتها أولاً من قِبل إدوين هول في عام 1879. عادة ، تتدفق الإلكترونات مباشرة من خلال هذا الموصل ، لكن وجود مجال مغناطيسي يمكن أن يتدخل في الإلكترونات وتحويلها إلى أي من الجانبين ، مثل عقبة غير مرئية تحويل تدفق الماء في تيار. مع اقتراب المغناطيس المرتبط بموجب عصا التحكم ، يقيس مستشعر تأثير القاعة تغييرات الجهد الناتجة في الموصل. تتم ترجمة هذه القياسات إلى حركات في لعبة ذات دقة وموثوقية أكبر مما تحصل عليه مع أجهزة قياس الجهد ، وبدون أي أي تآكل. تم استخدام أجهزة استشعار تأثيرها منذ أكثر من 50 عامًا-وحتى تم استخدامها من قبل Sega في Saturn 3D ووحدات Dreamcast التي ظهرت لأول مرة في منتصف التسعينات. غوليكيت يعيد استخدام استخدام أجهزة استشعار تأثير القاعة في أجهزة الألعاب بعد ظهور وحدة تحكم معها في E3 2021. لكنها لا تزال غير مستخدمة على نطاق واسع في أجهزة الألعاب لأن عصا التحكم القائمة على الجهد أرخص للتصنيع. لديهم أيضًا متطلبات طاقة أعلى ، وهو شيء يحتاج مصنعو التحكم إلى حسابه. ما الذي يجعل تأثير TMR مفيدًا في الإلكترونيات ليس هو النفق في حد ذاته ، قد يكون حل أجهزة استشعار TMR ، والتي تأتي من اكتشافات أحدث. في عام 1988 ، اكتشف الفيزيائيون ألبرت فولت وبيتر جرنبرغ بشكل مستقل ظاهرة تسمى تأثير المقاومة المغناطيسية العملاقة (GMR) ، التي حصلت عليها على جائزة نوبل للفيزياء في عام 2007. وجدوا أن وجود حقل مغناطيسي يتطبقان على ما يقرب من طابعه ، مثلما كان هناك عدد قليل من الحقل المشترك. من شأنه أن يؤثر على اتجاه تدور الإلكترونات وقدرتها على التدفق بسهولة من جانب واحد من الفيلم إلى الآخر. “إذا وضعت مغناطيستين بجوار بعضها البعض … قريب جدًا من بعضهما البعض مع مادة فاصل ، إذا كانت المغناطيس على هذا الدوران قد تدور حولها ، فمن السهل أن تتنقل الإلكترونات إلى أخرى ، ولكنها أخرى ، لا يمكن أن تتحرك الإلكترون. حسنًا ، وهذا يسبب تغيير المقاومة “، أوضح ريان ميندوسونا ، كبير مهندسي الموظفين في Seagate ، في Verge.TMR بطريقة مشابهة جدًا مع GMR. يزيد وجود حقل مغناطيسي من اتجاه الدوران للإلكترونات ، مما يسهل عليها أن تتدفق من جانب إلى آخر. ولكن في حين أن GMR يستخدم مادة موصلة محصورة بين طبقتين مغناطيسيين ، فإن TMR ، على نحو مضاد ، يستخدم مادة عازلة تعمل كحاجز متعمد. للتدفق من جانب من الفيلم إلى الآخر ، تعتمد الإلكترونات على ظاهرة ميكانيكية الكم تسمى أنفق الكم للمرور عبر ذلك. إن فكرة الجسيمات التي تمر عبر حاجز لا ينبغي أن تكون قادرة على التفاف رأسك حولها ، ولكن يمكن أن يحدث ذلك عندما تكون بعض المواد – مثل الألومنيوم أو أكسيد المغنيسيوم – مجرد بضع ذرات. وبفضل الفيزيائيين مثل إروين شرودنجر ، فإن الظاهرة ليست لغزًا كاملاً. لدينا معادلات يمكن أن تتنبأ بدقة بموعد حدوثها. ما الذي يجعل تأثير TMR مفيدًا في الإلكترونيات ليس هو النفق نفسه. إن إضافة وإزالة مجال مغناطيسي ينتج تغييراً ملموساً في المقاومة. لسنوات ، اعتمدت محركات الأقراص الصلبة على رؤوس القراءة بتصميم مشابه لملفات الأسلاك المستخدمة في مكبرات الصوت والميكروفونات ، وفقًا لما ذكره Mendonsa. في عام 2005 ، اعتمدت Seagate تقنية TMR في رؤوس القراءة ، والتي لا يمكن أن تكون أصغر بكثير فحسب ، بل كانت أيضًا أكثر حساسية بكثير في اكتشاف وجود مجال مغناطيسي. من المتوقع أن يتم استخدام أشكال مختلفة من تقنية TMR في تصنيع محرك الأقراص الصلبة لسنوات قادمة. على الرغم من أن العلم الأساسي يختلف ، يمكن استخدام تأثير القاعة وأجهزة استشعار TMR للكشف عن حركات عصا التحكم من خلال استخدام مستشعرات غير متتالية ، لكن أجهزة استشعار الجوز. يمكن أن يسمح ذلك باستخدام مغناطيس أصغر ، مما يجعل تصنيع عصا التحكم TMR أسهل. لكن الاستفادة من الحساسية العالية لتحسين دقة عصا التحكم سيعتمد على الشركات المصنعة والأجهزة التي يستخدمونها. يقول He.Cloded to Hall Effect Sensors: “القرار يعتمد بشكل أساسي على دقة أخذ العينات من الواجهة الخلفية MCU ، ولا يرتبط ارتباطًا وثيقًا بموجب عصا التحكم نفسها” ، وعادة ما يكون لأجهزة استشعار TMR استهلاك الطاقة ، لكن الميزة لا تُحسّن عمر البطارية. يقول: “يستخدم التصميم الأصلي لجهاز التحكم في لعبة Sony و Microsoft و Nintendo تقنية مقاومة للأفلام المقاومة مع تصميم مستمر لتوفير الطاقة ، مع قدرة طاقة تقتصر على حوالي 1 مللي أمبير”. يمكن أن تستهلك أجهزة استشعار القاعة في أي مكان من 0.5mA إلى 2ma من الطاقة ، بينما تستهلك أجهزة استشعار TMR فقط بين 0.1mA و 0.3ma. هذا يسمح بتثبيت مقاطع التحكم مع أجهزة استشعار TMR على أجهزة وحدة التحكم الحالية “كبديل مثالي 1: 1 دون أي تعديلات دائرة أخرى.” يمكن أن يساعد ذلك في تسريع التبني وخفض سعر التكنولوجيا عن طريق تبسيط التصنيع. كما توفر مستشعرات TMR مزيدًا من الاستقرار في الأداء على نطاق درجة حرارة أوسع-وهي ميزة مفيدة بشكل خاص للمنتج الذي يتم إمساكه في كثير من الأحيان بواسطة أيدي دافئة لعدة ساعات. PB Tails 'Crush Controllerو Gamesir's Tarantula Pro، و 8BitDO ، الذي يستخدمه في وحدة تحكم Ultimate 2 الجديدة. في عام 2024 ، كانت غوليكيت أول شركة إطلاق مجموعات الترقية التي تجلب تقنية TMR إلى PS5 و PS4 و Xbox و Switch Controllers. ولكن سيظل بضع سنوات حتى تصبح تقنية TMR سائدة في أجهزة الألعاب. “غالبًا ما تكون مستشعرات TMR أغلى من مستشعرات تأثير القاعة التقليدية ، وخاصة في أحجام أصغر” ، كما يشير. “ومع ذلك ، مع نضوج تقنية TMR ، من المتوقع أن ينخفض فرق التكلفة.” (tagstotranslate) الترفيه (T) Gaming (T) Tech
المصدر
