myle.vnreview
Writer
Ngày càng có nhiều bàn phím và bộ điều khiển trò chơi điện tử sử dụng cảm biến hiệu ứng Hall, nhưng công nghệ này thực sự là gì?
Cảm biến hiệu ứng Hall (Hall effect) hiện có ở khắp mọi nơi. Bàn phím, bộ điều khiển trò chơi và bộ dụng cụ tự làm sử dụng chúng để có đầu vào chính xác hơn.
Hiệu ứng Hall là gì?
Hiệu ứng Hall là một nguyên lý về từ trường được Edwin Hall phát hiện vào năm 1879. Ông phát hiện ra rằng đặt một nam châm bên cạnh dòng điện chạy qua một dây dẫn sẽ khiến các electron chuyển động theo vị trí của nam châm. Điều này ảnh hưởng đến điện áp của dòng điện khi các electron bị đẩy về hai bên của dây dẫn. Những thay đổi về điện áp có thể được đo để xác định khoảng cách từ nam châm đến dây dẫn.
Nói một cách đơn giản hơn, việc di chuyển nam châm đến gần một miếng kim loại có điện sẽ khiến dòng điện phản ứng và phản ứng này có thể được đo. Cảm biến hiệu ứng Hall (HE) đo sự thay đổi điện áp này và trả về giá trị cho máy tính.
Nguyên lý này hiện được sử dụng trong vô số công nghệ trên nhiều lĩnh vực. Một trong những ứng dụng phổ biến nhất là trong cảm biến tốc độ bánh xe của ô tô. Các cảm biến này sử dụng hiệu ứng Hall để đo tốc độ quay của bánh xe, sau đó báo cáo lại cho ô tô để điều khiển các thứ như kiểm soát hành trình, phanh ABS và đồng hồ tốc độ.
Cảm biến hiệu ứng Hall cũng đã được sử dụng trong nhiều thập kỷ trong công nghệ máy tính. Honeywell đã sản xuất bàn phím hiệu ứng Hall đầu tiên vào những năm 1970 và 1980, nhưng công nghệ này cuối cùng đã không còn được ưa chuộng khi các loại bàn phím tiết kiệm chi phí hơn trở nên phổ biến. Nó chỉ bắt đầu xuất hiện trở lại vào những năm 2010 với các nhà sản xuất như XMIT sản xuất một số lượng nhỏ bàn phím HE hiện đại.
Ưu điểm của hiệu ứng Hall trong thiết bị ngoại vi
Cải tiến lớn nhất mà cảm biến hiệu ứng Hall mang lại là thời gian phản hồi. Vì switch HE (Hall effect) dựa vào nam châm thay vì tiếp xúc vật lý để ghi lại thông tin đầu vào, về mặt lý thuyết, nó có thể ghi lại thông tin nhanh hơn nhiều so với switch cơ học truyền thống của bàn phím. Đây là một trong những lý do chính khiến switch HE trở nên phổ biến trong thể thao điện tử và trò chơi cạnh tranh, nơi mà từng mili giây đều quan trọng.
Đối với những người đam mê bàn phím trung bình, tính năng ấn tượng nhất của switch HE là cách cảm biến ghi lại thông tin đầu vào của người dùng. Switch cơ học truyền thống sẽ chỉ trả về hai giá trị nhị phân là "bật" và "tắt" ở các vị trí tĩnh. Nó sẽ cho máy tính của bạn biết khi nào switch được nhấn qua một điểm nhất định nhưng không cung cấp bất kỳ thông tin nào khác. Mặt khác, switch HE có thể trả về vô số số tương quan với vị trí của switch. Các giá trị này dao động từ gần đầu switch đến giữa lần nhấn phím, cho đến khi nén hoàn toàn switch. Do đó, máy tính sẽ biết chính xác phím được nhấn xuống bao xa và có thể cung cấp các đầu vào biến đổi dựa trên thông tin này.
Điều này cho phép bạn điều chỉnh điểm mà switch được kích hoạt. Nếu bạn muốn switch ghi nhận ngay một lần nhấn phím khi bạn bắt đầu nhấn, switch có thể làm như vậy. Nếu bạn muốn đợi cho đến khi phím được nhấn hoàn toàn xuống trước khi bất kỳ điều gì xảy ra, bạn cũng có thể làm như vậy. Điều này có thể được sử dụng để ngăn chặn các lần nhập sai hoặc cung cấp nhiều lần nhập từ cùng một phím, chẳng hạn như một lần nhấn nửa phím được lập trình để đi bộ trong trò chơi và một lần nhấn hoàn toàn được lập trình để chạy.
Trên bàn phím cơ truyền thống, có một khoảng cách được xác định trước, được gọi là điểm kích hoạt, tại đó một phím ghi nhận rằng nó đã được nhấn. Nếu công tắc ở trên vị trí này, nó sẽ không bao giờ trả về tín hiệu và nếu ở dưới vị trí này, nó sẽ luôn trả về tín hiệu. Với switch hiệu ứng Hall, thay vào đó, bạn có thể phát hiện hướng switch đang di chuyển. Điều này kích hoạt một tính năng thường được gọi là "kích hoạt nhanh", trong đó việc nhấn nhanh một switch sau khi nó dừng di chuyển sẽ khiến bàn phím ghi nhận một đầu vào khác, ngay cả khi nó chưa trở về điểm kích hoạt ban đầu. Điều này, kết hợp với độ trễ thấp hơn của switch HE, cho phép phản ứng nhanh hơn nhiều trong trò chơi vì các đầu vào của bàn phím được xác định hoàn toàn bởi chuyển động của bạn.
Cùng với tất cả những điều này, cảm biến hiệu ứng Hall hoàn toàn không tiếp xúc. Kích hoạt của chúng được xác định bởi khoảng cách giữa nam châm và một miếng kim loại, vì vậy không cần phải tiếp xúc để chúng ghi lại một lần nhấn phím. So với switch cơ học, nơi hai miếng kim loại được ép lại với nhau để hoàn thành một mạch, switch hiệu ứng Hall có khả năng không có ma sát. Điều đó làm cho chúng cực kỳ trơn tru khi gõ. Việc không tiếp xúc vật lý cũng có nghĩa là switch hiệu ứng Hall có thể tồn tại trong thời gian cực kỳ dài so với switch cơ, một số switch có thể vượt quá 100 triệu lần tác động.
Cảm biến hiệu ứng Hall trong bộ điều khiển
Một số bộ điều khiển trò chơi điện tử sử dụng cảm biến hiệu ứng Hall để tạo ra cần điều khiển chính xác hơn và bền hơn. Những bộ điều khiển này trở nên phổ biến hơn sau khi bộ điều khiển độc quyền của Nintendo, Microsoft và Sony bắt đầu gặp phải tình trạng "trôi cần điều khiển", một vấn đề mà cần điều khiển biến trở bắt đầu mất cân bằng và ghi lại chuyển động ngay cả khi cần điều khiển không được chạm vào. Tình trạng trôi cần điều khiển thường xảy ra sau một vài năm sử dụng liên tục, nghĩa là thiết bị có khả năng sẽ hết hạn bảo hành vào thời điểm nhận thấy tình trạng này.
Cùng với bộ điều khiển, bạn cũng có thể mua cần điều khiển hiệu ứng Hall cho các hệ thống hiện có. Một trong những loại phổ biến nhất là cần điều khiển hiệu ứng Hall của GuliKit dành cho Nintendo Switch. Những cần điều khiển này rất ấn tượng: Chúng chính xác, đáng tin cậy và cực kỳ mượt mà khi sử dụng. Mặc dù chúng không thể tùy chỉnh như switch hiệu ứng Hall trong bàn phím, nhưng chúng đã chứng minh qua nhiều năm là cực kỳ chắc chắn và đáng tin cậy.
Nhược điểm của cảm biến hiệu ứng Hall
Nhược điểm lớn nhất của bàn phím hiệu ứng Hall là giá cả. Mặc dù không đắt hơn nhiều so với các bàn phím không phải HE tương đương (các mẫu HE của Keychron thường đắt hơn 20 hoặc 30 USD so với loại switch cơ học), công nghệ này thường chỉ được cung cấp trên các mẫu cao cấp hơn. Các bàn phím hiệu ứng Hall uy tín có giá khởi điểm khoảng 130 USD nhưng có thể vượt quá 200 USD đối với các mẫu cao cấp hơn hoặc bố cục lớn hơn.
Bàn phím hiệu ứng Hall có thể được tinh chỉnh vô tận bằng phần mềm, nhưng chúng tương đối hạn chế về khả năng tùy chỉnh vật lý. Vì bàn phím hiệu ứng Hall hiện đại là công nghệ tương đối mới nên chúng không được chuẩn hóa nhiều. Điều này có nghĩa là các switch HE khác nhau sẽ không nhất thiết có thể hoán đổi giữa các bàn phím và các switch mới được giới thiệu trong tương lai có thể sẽ không tương thích với các bàn phím được sản xuất hiện nay. Trong khi đó, bàn phím cơ kiểu MX truyền thống có hàng trăm switch tương thích trực tiếp.
Chúng có thể không tinh tế như các công nghệ hiện có và các mô hình không bắt kịp có thể sẽ bị bỏ lại trong quá khứ mà không có bản cập nhật chương trình cơ sở, bản sửa lỗi, hỗ trợ hoặc các bộ phận thay thế.
Một chi tiết quan trọng khác cần lưu ý là sản phẩm có "hiệu ứng Hall" không nghĩa là nó sẽ hoạt động tốt hơn các thiết bị hiện có. Các switch cơ học hiệu suất cao hoặc thanh chiết áp vẫn hoạt động cực kỳ tốt và một số thiết bị ngoại vi hiệu ứng Hall giá rẻ vẫn sẽ rẻ về vật liệu, kiểm soát chất lượng và dung sai sản xuất.
Cảm biến hiệu ứng Hall (Hall effect) hiện có ở khắp mọi nơi. Bàn phím, bộ điều khiển trò chơi và bộ dụng cụ tự làm sử dụng chúng để có đầu vào chính xác hơn.
Hiệu ứng Hall là gì?
Hiệu ứng Hall là một nguyên lý về từ trường được Edwin Hall phát hiện vào năm 1879. Ông phát hiện ra rằng đặt một nam châm bên cạnh dòng điện chạy qua một dây dẫn sẽ khiến các electron chuyển động theo vị trí của nam châm. Điều này ảnh hưởng đến điện áp của dòng điện khi các electron bị đẩy về hai bên của dây dẫn. Những thay đổi về điện áp có thể được đo để xác định khoảng cách từ nam châm đến dây dẫn.
Nói một cách đơn giản hơn, việc di chuyển nam châm đến gần một miếng kim loại có điện sẽ khiến dòng điện phản ứng và phản ứng này có thể được đo. Cảm biến hiệu ứng Hall (HE) đo sự thay đổi điện áp này và trả về giá trị cho máy tính.
Nguyên lý này hiện được sử dụng trong vô số công nghệ trên nhiều lĩnh vực. Một trong những ứng dụng phổ biến nhất là trong cảm biến tốc độ bánh xe của ô tô. Các cảm biến này sử dụng hiệu ứng Hall để đo tốc độ quay của bánh xe, sau đó báo cáo lại cho ô tô để điều khiển các thứ như kiểm soát hành trình, phanh ABS và đồng hồ tốc độ.
Cảm biến hiệu ứng Hall cũng đã được sử dụng trong nhiều thập kỷ trong công nghệ máy tính. Honeywell đã sản xuất bàn phím hiệu ứng Hall đầu tiên vào những năm 1970 và 1980, nhưng công nghệ này cuối cùng đã không còn được ưa chuộng khi các loại bàn phím tiết kiệm chi phí hơn trở nên phổ biến. Nó chỉ bắt đầu xuất hiện trở lại vào những năm 2010 với các nhà sản xuất như XMIT sản xuất một số lượng nhỏ bàn phím HE hiện đại.
Ưu điểm của hiệu ứng Hall trong thiết bị ngoại vi
Cải tiến lớn nhất mà cảm biến hiệu ứng Hall mang lại là thời gian phản hồi. Vì switch HE (Hall effect) dựa vào nam châm thay vì tiếp xúc vật lý để ghi lại thông tin đầu vào, về mặt lý thuyết, nó có thể ghi lại thông tin nhanh hơn nhiều so với switch cơ học truyền thống của bàn phím. Đây là một trong những lý do chính khiến switch HE trở nên phổ biến trong thể thao điện tử và trò chơi cạnh tranh, nơi mà từng mili giây đều quan trọng.
Đối với những người đam mê bàn phím trung bình, tính năng ấn tượng nhất của switch HE là cách cảm biến ghi lại thông tin đầu vào của người dùng. Switch cơ học truyền thống sẽ chỉ trả về hai giá trị nhị phân là "bật" và "tắt" ở các vị trí tĩnh. Nó sẽ cho máy tính của bạn biết khi nào switch được nhấn qua một điểm nhất định nhưng không cung cấp bất kỳ thông tin nào khác. Mặt khác, switch HE có thể trả về vô số số tương quan với vị trí của switch. Các giá trị này dao động từ gần đầu switch đến giữa lần nhấn phím, cho đến khi nén hoàn toàn switch. Do đó, máy tính sẽ biết chính xác phím được nhấn xuống bao xa và có thể cung cấp các đầu vào biến đổi dựa trên thông tin này.
Điều này cho phép bạn điều chỉnh điểm mà switch được kích hoạt. Nếu bạn muốn switch ghi nhận ngay một lần nhấn phím khi bạn bắt đầu nhấn, switch có thể làm như vậy. Nếu bạn muốn đợi cho đến khi phím được nhấn hoàn toàn xuống trước khi bất kỳ điều gì xảy ra, bạn cũng có thể làm như vậy. Điều này có thể được sử dụng để ngăn chặn các lần nhập sai hoặc cung cấp nhiều lần nhập từ cùng một phím, chẳng hạn như một lần nhấn nửa phím được lập trình để đi bộ trong trò chơi và một lần nhấn hoàn toàn được lập trình để chạy.
Trên bàn phím cơ truyền thống, có một khoảng cách được xác định trước, được gọi là điểm kích hoạt, tại đó một phím ghi nhận rằng nó đã được nhấn. Nếu công tắc ở trên vị trí này, nó sẽ không bao giờ trả về tín hiệu và nếu ở dưới vị trí này, nó sẽ luôn trả về tín hiệu. Với switch hiệu ứng Hall, thay vào đó, bạn có thể phát hiện hướng switch đang di chuyển. Điều này kích hoạt một tính năng thường được gọi là "kích hoạt nhanh", trong đó việc nhấn nhanh một switch sau khi nó dừng di chuyển sẽ khiến bàn phím ghi nhận một đầu vào khác, ngay cả khi nó chưa trở về điểm kích hoạt ban đầu. Điều này, kết hợp với độ trễ thấp hơn của switch HE, cho phép phản ứng nhanh hơn nhiều trong trò chơi vì các đầu vào của bàn phím được xác định hoàn toàn bởi chuyển động của bạn.
Cùng với tất cả những điều này, cảm biến hiệu ứng Hall hoàn toàn không tiếp xúc. Kích hoạt của chúng được xác định bởi khoảng cách giữa nam châm và một miếng kim loại, vì vậy không cần phải tiếp xúc để chúng ghi lại một lần nhấn phím. So với switch cơ học, nơi hai miếng kim loại được ép lại với nhau để hoàn thành một mạch, switch hiệu ứng Hall có khả năng không có ma sát. Điều đó làm cho chúng cực kỳ trơn tru khi gõ. Việc không tiếp xúc vật lý cũng có nghĩa là switch hiệu ứng Hall có thể tồn tại trong thời gian cực kỳ dài so với switch cơ, một số switch có thể vượt quá 100 triệu lần tác động.
Cảm biến hiệu ứng Hall trong bộ điều khiển
Một số bộ điều khiển trò chơi điện tử sử dụng cảm biến hiệu ứng Hall để tạo ra cần điều khiển chính xác hơn và bền hơn. Những bộ điều khiển này trở nên phổ biến hơn sau khi bộ điều khiển độc quyền của Nintendo, Microsoft và Sony bắt đầu gặp phải tình trạng "trôi cần điều khiển", một vấn đề mà cần điều khiển biến trở bắt đầu mất cân bằng và ghi lại chuyển động ngay cả khi cần điều khiển không được chạm vào. Tình trạng trôi cần điều khiển thường xảy ra sau một vài năm sử dụng liên tục, nghĩa là thiết bị có khả năng sẽ hết hạn bảo hành vào thời điểm nhận thấy tình trạng này.
Cùng với bộ điều khiển, bạn cũng có thể mua cần điều khiển hiệu ứng Hall cho các hệ thống hiện có. Một trong những loại phổ biến nhất là cần điều khiển hiệu ứng Hall của GuliKit dành cho Nintendo Switch. Những cần điều khiển này rất ấn tượng: Chúng chính xác, đáng tin cậy và cực kỳ mượt mà khi sử dụng. Mặc dù chúng không thể tùy chỉnh như switch hiệu ứng Hall trong bàn phím, nhưng chúng đã chứng minh qua nhiều năm là cực kỳ chắc chắn và đáng tin cậy.
Nhược điểm của cảm biến hiệu ứng Hall
Nhược điểm lớn nhất của bàn phím hiệu ứng Hall là giá cả. Mặc dù không đắt hơn nhiều so với các bàn phím không phải HE tương đương (các mẫu HE của Keychron thường đắt hơn 20 hoặc 30 USD so với loại switch cơ học), công nghệ này thường chỉ được cung cấp trên các mẫu cao cấp hơn. Các bàn phím hiệu ứng Hall uy tín có giá khởi điểm khoảng 130 USD nhưng có thể vượt quá 200 USD đối với các mẫu cao cấp hơn hoặc bố cục lớn hơn.
Bàn phím hiệu ứng Hall có thể được tinh chỉnh vô tận bằng phần mềm, nhưng chúng tương đối hạn chế về khả năng tùy chỉnh vật lý. Vì bàn phím hiệu ứng Hall hiện đại là công nghệ tương đối mới nên chúng không được chuẩn hóa nhiều. Điều này có nghĩa là các switch HE khác nhau sẽ không nhất thiết có thể hoán đổi giữa các bàn phím và các switch mới được giới thiệu trong tương lai có thể sẽ không tương thích với các bàn phím được sản xuất hiện nay. Trong khi đó, bàn phím cơ kiểu MX truyền thống có hàng trăm switch tương thích trực tiếp.
Chúng có thể không tinh tế như các công nghệ hiện có và các mô hình không bắt kịp có thể sẽ bị bỏ lại trong quá khứ mà không có bản cập nhật chương trình cơ sở, bản sửa lỗi, hỗ trợ hoặc các bộ phận thay thế.
Một chi tiết quan trọng khác cần lưu ý là sản phẩm có "hiệu ứng Hall" không nghĩa là nó sẽ hoạt động tốt hơn các thiết bị hiện có. Các switch cơ học hiệu suất cao hoặc thanh chiết áp vẫn hoạt động cực kỳ tốt và một số thiết bị ngoại vi hiệu ứng Hall giá rẻ vẫn sẽ rẻ về vật liệu, kiểm soát chất lượng và dung sai sản xuất.
