三轴霍尔位置传感器作为游戏手柄运动敏感元件

摘要：本技术针对现有体感游戏机手柄技术的不足,提出一种基于MLX90393的三轴弧形位置检测上的运动速度及旋转角度的识别思路;采用领先的无线传输方式,引入新颖的动作感应操作方式并附以震动音效等反馈响应的动感游戏控制手柄。

本文介绍这种控制手柄采用集成三轴霍尔位置传感器MLX90393来作为手柄运动敏感元件。它的基本原理是通过安装在遥杆上安装的磁铁以圆弧形进行运动，这个轨迹被MLX90393检测，通过数字接口输出给MCU，通过一定的运算转变成为与手柄摆动角度成比例的控制量输出。

游戏手柄是一种常见的电子游戏机的部件，通过操纵其按钮等，来实现对电脑上模拟角等的控制。手柄设计大多左侧为方向键、右侧有4~6个功能键，根据手柄的种类不同还可能在别的部分加入更多的功能键，实现不同的功能。

迈来芯(Melexis)公司推出一款全新、完全可编程、非常紧凑的传感器MLX90393，它能够准确测量沿X，Y和Z轴的磁通密度变化。MLX90393是基于迈来芯公司专有的Triaxis技术设计，是一种无限可能的解决方案，能够完成所有形式的人机界面(HMI)设计，其应用范围包括从游戏杆、滑动开关、推/拉开关、矫平机（leveler）、直线滑动开关和旋钮等等，到复杂的三维位置传感系统。在处于空闲状态时，该IC仅消耗2.5μA的电流，非常适用于需要微功耗的应用。MLX90393采用一个单片磁像素单元设置，并具有16位分辨率输出。MLX90393工作温度范围为-40°C 到+85°C，以3mm x 3mm QFN封装。

通过使用MLX90393 的SPI和I2C接口，支持连续单次测量，变化和突发模式唤醒等三种模式。此外，该器件的设置可以在运行时间内按应用要求进行调整。

目前市场上不难找到主要针对指南针应用且线性感应范围达±2 mT的磁传感器，但MLX90393是第一款3D磁力仪，其线性灵敏度跨越可选的16位满量程范围从±5mT 到高达±50mT。这使得它非常适合于定位传感应用，并显示出集成式霍尔效应技术的一个最重要优势。
MLX90393为消费类和工业领域的传感系统设计开辟了许多新的可能性。它能够在磁场的X，Y和Z轴方向采集到精确的测量数据以及温度数据T，或它们的任意组合，并可以在功耗、速度和信号完整性之间进行优化权衡。该器件多种可编程功能所带来的大量选项使其具有无与伦比的多功能性。

图2：MLX90393与MCU连接示意图

以三轴霍尔位置传感器MLX90393作为手柄的运动敏感器件,该控制手柄可作为工程机械分布式控制系统的一个智能传感器节点, 对比国外普遍采用的霍尔效应和光电效应敏感原理, 这种方法具有以下优点：

1、传感器MLX90393为SPI的数字量输出,省去了AD 转换环节, 提高了抗干扰性能。

2、简化了机械模具成本，同时减小了振动、冲击对手柄自身质量的影响, 实际测试表明, 这种手柄完全可以达到工程机械操作环境的要求。