1 简介

在游戏控制器、遥控器或云台相机等操纵杆应用中，需要传感器元件或器件来检测操纵杆的移动。传感器将原始机械位移信号转换为电信号，并与主机 MCU 通信以更新感应电信号。然后，通过利用来自传感器的信息，MCU 提供对更大型系统的用户控制。

5D 开关和碳膜电阻器操纵杆均已用作操纵杆应用中的直接机械接触检测方法。

5D 开关在操纵杆周围设置了 5 个机械触发器。当机械结构按下或由操纵杆移动触发时，连续高电平信号从开关输出，以指示移动的方向。该方法只能输出高电平或低电平信号，无法检测倾斜角或移动速度，因而无法提供更精确的检测。

碳膜电阻器操纵杆会改变每个轴相对于操纵杆移动的电阻。碳膜具有良好的线性响应，但这需要更大的机械封装，经常使用会导致电阻变化，引起操纵杆漂移问题，从而限制产品寿命。

图 1-1 碳膜电阻器操纵杆和 5D 开关操纵杆

最近，从基于机械接触的设计转向基于霍尔效应的设计受到越来越多的关注，后者提供免接触式位置感应，并帮助解决在产品寿命期间出现的漂移问题。根据操纵杆设计，标准 1D（单轴灵敏度）和 3D（x、y、z 灵敏度）均可用于实现此目的。

3D 霍尔效应传感器采用单个塑料封装，将三个霍尔元件集成到一个芯片中，尺寸超小并且成本低，同时保持良好的性能设计。TI 新一代 3D 线性霍尔传感器 TMAG3001 的尺寸可实现 0.83mm x 1.32mm 的封装尺寸。

采用霍尔效应传感器的操纵杆和控制杆设计应用手册中详细介绍了使用霍尔效应传感器的操纵杆配置。

图 1-2 TI TMAG3001 EVM

在操纵杆应用中，单个 3D 线性霍尔效应传感器可用于替代碳膜或 5D 机械开关。如 3D 霍尔效应传感器简介中所述，霍尔效应元件以彼此正交的方式排列，这样可以检测整个磁场。通过使用 TMAG3001 集成 CORDIC 引擎输出的角度计算，主机 MCU 可以快速确定操纵杆的位置。除了能够跟踪 XY 角度输入，使用 3D 霍尔效应传感器还可以通过捕获磁场矢量的幅度阶跃来实现按钮按下检测。