ระบบคอมพิวเตอร์

ก้านควบคุม (joystick)

ก้านควบคุม (joystick) เป็นอุปกรณ์นำข้อมูลเข้ารูปแบบหนึ่งของคอมพิวเตอร์ มีลักษณะเป็นคันโยกบนฐาน ใช้ควบคุมการเคลื่อนที่ของตัวชี้ หรือ pointer บนจอภาพ

โปรแกรมบางประเภท การใช้แป้นพิมพ์หรือ เมาส์ อาจไม่เหมาะสม เช่นโปรแกรมประเภทเกมด้วยแหตุนี้นี้เอง จึงได้มีการผลิตก้านควบคุม หรือ joystick ขึ้น ซึ่งสามารถใช้งานได้ง่ายขึ้น และทำให้การเล่นเกมสมจริงมากขึ้น ถ้าคุณกำลังเล่นเกมขับเครื่องบิน ถ้าคุณต้องการให้เครื่องบินไปทางซ้ายคุณก็โยกคันบังคับไปทางซ้าย
ตลอดเวลาที่ผ่านมา เกมคอนโทรลเลอร์มีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง โดยเริ่มแรก เป็นเพียงกล่องเล็ก มีปุ่มบังคับไม่กี่ปุ่ม จนในปัจจุบันมีการพัฒนาเกมคอนโทรลเลอร์ที่เฉพาะเจาะจงกับเกมบางประเภทมากขึ้น เช่น พวงมาลัยขับรถสำหรับเกมขับรถ เป็นต้น ก้านควบคุมบางอันอาจมีปุ่มเพิ่มเติมเพื่อใช้สั่งงานอื่นๆ

หลักการของก้านควบคุม
ก้านควบคุมหรือจอยสติ๊ก ออกแบบมาเพื่อบอกคอมพิวเตอร์่จะจัดการตำแหน่งของวัตถุในเวลาหนึ่งๆ ได้อย่างไรวิธีการก็คือ จอยสติ๊กจะส่ง ตำแหน่งพิกัดในแนวราบหรือในแนวตั้ง หรือ ตำแหน่งพิกัดใน แกน X-Y ไปยังคอมพิวเตอร์เพื่อประมวลผลต่อไปยังโปรแกรมที่กำลังใช้อยู่
ด้านล่างของคันบังคับเป็นไปอิสระ แกมคอนโทรลเลอร์อื่นๆ เช่น พวงมาลัย หรือ เกมแพด อาจจะมีลักษณะแตกต่างจากจอยสติ๊ก แต่หลักการกำเนิดสัญญาณจะคล้ายๆ กันกับจอยสติ๊ก
สวิตซ์ หรือปุ่มต่างๆ ที่ใช้สำหรับบังคับ เมื่อมีการกดปุ่ม ก็จะมีการส่งสัญญาณไปยังการ์ดอแดปเตอร์ เพื่อสร้างข้อมูลเช่น ถ้ากดปุ่ม ก็จะเปลี่ยนค่าข้อมูลเป็น 1 ถ้าไม่ได้กด ก็จะมีค่าเป็น 0 เป็นต้น การสร้างข้อมูลเหล่านี้ขึ้นอยู่กับแต่ละเกม

ตัวเซนเซอร์ตรวจจับตำแหน่งจะเชื่อมติดกับแต่ละแกนของจอยสติ๊กเพื่อตอบสนองกับพิกัด X-Y และส่งสัญญาณไปที่การ์ดอแดปเตอร์ของเกมซึ่งมีซอฟต์แวร์ที่จะนำข้อมูลสัญญาณที่ได้มาเปลี่ยนให้เป็นตำแหน่งของเกมคอนโทรลเลอร์ตัวเซนเซอร์ในจอยสติ๊กส่วนใหญ่จะทำจาก ตัวเก็บประจุ และ potentiometer หรือ POT ซึ่งประกอบด้วยตัต้านทานแบบปรับค่าได้ซึ่งควบคุมด้วยการเคลื่อนที่ทั้งสองทิศทางของจอยสติ๊ก กระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านจาก POT ไปยังตัวเก็บประจุ เมื่อประจุเพิ่มขึ้นจนเกิดศักย์ไฟฟ้าถึง 5 โวลต์ ตัวเก็บประจุจะคายประจุ

เมื่อจอยสติ๊กถูกดันไปในทิศทางหนึ่ง ความต้านทานจะเพิ่มขึ้น ทำให้ตัวเก็บประจุใช้เวลานานขึ้นในการชาร์จประจุเข้าไปและคลายประจุ เมื่อถูกดันไปในทิศทางอื่นๆ ค่าความต้านทานจะลดลงกระแสไฟฟ้าจะไหลไปที่ตัวเก็บประจุได้มากขึ้น ทำให้การชาร์จและคลายประจุทำได้เร็วขึ้น เกมอแดปเตอร์จะจับเวลาในหน่วยมิลลิวินาทีสำหรับการชาร์จและคลายประจุ จากนั้นจะคำนวณตำแหน่งของจอยสติ๊กทั้งสองแกน

เซ็นเซอร์ตำแหน่งอีกรูปแบบหนึ่งที่ใช้กับดิจิทัลจอยสติ๊ก เรียกว่า piezo electric sensor มักใช้กับส่วน top hat ของจอยสติ๊ก ภายในประกอบด้วยคริสตัลเพื่อสร้างกระแสไฟฟ้าเมื่อมีการกดหรือปล่อยสวิตซ์

optical grayscale position sensor จะใช้ LED (Lighe-Emitting Diode) และ CCD (Charge Coupled Device) ที่เปลี่ยนแสงจาก LED เป็นกระแสไฟฟ้า ระหว่าง LED กับ CCD เป็นฟิลม์ที่มีการไล่สีจากสว่างไปมืด จากปลายด้านหนึ่ง เมื่อจอยสติ๊กมีการเคลื่อนไหวฟิล์ม จะเคลื่อนไหวด้วยปริมาณของแสงที่ผ่านฟิล์มได้จะเปลี่ยนแปลงด้วย ซึ่งสามารถตรวจจับได้โดย CCD

อนาคตของจอบสติ๊ก
จอยสติ๊กแบบใหม่จะยังคงใช้เซ็นเซอร์ตำแหน่งคล้ายๆ กัน แต่ปริมาณของกระแสไฟที่ได้จากการเคลื่อนที่ของจอยสติ๊กนั้นจะส่งต่อไปยัง ADC (Analog-To-Digital) เพื่อเปลี่ยนค่าศักย์ไฟฟ้านี้ให้เป็นข้อมูลดิจิทัลที่โปรแกรมสามารถนำไปประมวลผลต่อได้ จอยสติ๊กในอนาคต ผู้ใช้สามารถบังคับทิศทางได้มากขึ้นจาก แนวตั้ง แนวนอนและแนวลึกได้อีกด้วย สิ่งที่สำคัญอีกประการหนึ่งก็คือ การเชื่อมต่อเข้ากับอมพิวเตอร์ โดยเปลี่ยนมาใช้ พอร์ตแบบ USB และยังมีการพัฒนาให้จอยสติ๊กสามารถตอบสนองได้มากขึ้น เช่น จอยสติ๊กสามารถสร้างแรงกระแทกเมื่อบังคับเกมรถแข่งแล้วเกิดการชน เป็นต้น