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标题: 摇杆技术科普与对比-Flysky全铝摇杆评测 [打印本页]
作者: richardclli    时间: 2021-6-5 13:31
标题: 摇杆技术科普与对比-Flysky全铝摇杆评测
说到摇杆的设计，什么是好，什么是差，很多模友只会用「手感」来形容，到底什么是手感？其实有更科学的方法可以评定摇杆好与坏，今天在这文章里，我打算用科学的方法来进行评测并跟其他摇杆做深度的对比。

首先要谈谈摇杆的原理，现在基本可以分为电位器摇杆和霍尔摇杆。电位器摇杆比较简单，就是每个方向有一个电位器，把摇杆动作转换为电压输出再经过控内的ADC转换成为数字信号再进行后面的混控到输出的处理。霍尔摇杆的设计就可以有很多的变化，最简单的是用电压输出的霍尔传感器，直接替代了电位器，并兼容电位器摇杆的信号，可以直接替代电位器摇杆使用或升级。也有用3D霍尔传感器的设计，一个传感器处理一个摇杆的两个方向。至于传感器的输出信号，除了电压外，也有用SPI之类的数字输出，五花八门，变化很多。

很多人会问电位器摇杆跟霍尔摇杆到底那个好，这话真不好说。电位器摇杆的缺点很明显，就是会磨损，用久了信号会跳动，但好像ALPS之类的优质摇杆的耐用程度还是很高的。但霍尔摇杆，缺点也不少，先天的线性差，温度改变会带来读数的飘移是霍尔摇杆普遍的问题。所以说评测摇杆，不能单看是电位器还是霍尔，要看摇杆的整体设计才能得出答案。

一支摇杆好不好，其实重点是信号的解析度，解析度高，手感会变得细腻，解析度差，手感比较粗糙。所以要评测一支摇杆，就要用科学的角度看看摇杆整体的设计能达到什么样的解析度，就能分辨摇杆是相对细腻还是粗糙。

先从最普通的摇杆开始，一般摇控器都是用主芯片内置的AD转换器来获得摇杆的数据的，我们摇杆常用的STI芯片内置了12-bit的AD转换器，就是理论上最高的解析度是4096。但大部份电压输出的设计(不论是电位器或霍尔)，因为包括零件参数，安装精度等各种问题，不可能尽用4096的解析度。举一个简单的例子，就是一支摇杆，他ADC的Vref是3V，但摇杆摇动输出的电压范围只有0.6-1.4V。那真正的解析度只有4096*(1.4-0.6)/3=1092，是不是有点恐怖？本应有最高4096解析度的最后能用到的只有1092，只有1/4，还未算ADC本身的质量，通常最后一位通常不准的。所以有时候为什么就算用了霍尔摇杆，读数都会不断的在跳，就是这个原因。告诉你，这例子就是T16/T18摇杆的数据。

为什么有T18 Pro用电位器的反而比T18霍尔贵？因为T18Pro用了ALPS定制的窄角度电位器，输出电压范围在0.5-2.7V左右，算一下解析度就是4096*(2.7-0.5)/3=3003。解析度是T18霍尔的3倍，所以不算电位器用久了会磨损，肯定比T18霍尔版要好多了。

再看TX16S Max的霍尔摇杆，基本上用的霍尔芯片跟Frsky的M9摇杆一样，是进口的高档东西，但因为安装的精度问题，电压行程在不同的方向有比较大的参差。有的0.3-3.0V, 有的0.6-2.7V, 也有0.4-2.3V。TX16S Max的ADC Vref跟T16的不一样，不是3.0V而是3.3V, 就选一个中间的去算，解析度是4096*(2.7-0.6)/3.3=2606。怎样也比T16/T18的要好，另外T16/T18的霍尔芯片明显没有温度补偿，在太阳下使用时晒一下，读数都会改变。Tx16S Max用的Allegro芯片内置有温度补偿，使用时没发现明显温飘问题。

再看看Frsky的M9摇杆，用的霍尔传感器跟TX16S Max一样，但安装精度高很多，每个方向的行程基本上的都差不多一样。M9用的Vref是3V, 输出电压范围0.4-2.6V, 解析度有4096*(2.6-0.4)/3=3003，算是跟一般的高档电位器摇杆看齐了。


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在说在说差点忘记了主题，就是Flysky全铝摇杆的测评。这摇杆肯定好的地方就是全铝CNC结构，工工整整不会变形，用过塑料摇杆应该会发现摇杆多少有点不正方的，就是校准时一角的读数会大点，另一角的读数会小点，要选择小点读数的角来较准，不然会有些角的读数是去不到+-100的。全铝摇杆就没这问题，没有畸变，画圈校准就可以了。

Flysky全铝摇杆，用的是单霍尔传感器管一支杆的方案。相对于普遍的霍尔摇杆方案，一组摇杆要四个霍尔传感器，Flysky的一组摇杆只需要两个传感器。传感器选用了高精度的3D霍尔传感器，每个维度有16-bit(65536解析度)的输出，另外内置了同样是16-bit的温度传感器，用来给内置的温度补偿功能使用。这传感器提供SPI接口，所以数据都是以数字方法输出。Flysky摇杆组在这基础下，加上了一个MCU, 把3D的数据通过算法，加上了线性校准温度补偿，把3D数据转换成4通道，每通道16-bit的数据用921.6kbps串口传给遥控器做进一步的处理。实际看一下数出的数字范围，原始解析度居然达到了5000，这就成了摇杆的王者了。

串口的输出方案，很难直接用来做摇杆升级，但通过信号转换方法，输出全行程的0-3.3V给Vref是3.3V的ADC作为输入也是可行的，这样就能带来真正的4096解析度，照样是王者。

如果是OpenTX系统，可以直接安装，用串口直连摇控器，可以达到最高精度的对接，这改装将会在EdgeTX官方支持，第一版本拟定在今年9月份发布。

总结一下，以我研究过的摇杆来看，Flysky全铝摇杆是真正的王者，手感非常细腻，官方售价也算亲民，性价比高，要提升技术，提升实实在在的好设备是必须的，选择靠的不单单是品牌，而是科学的评论。

后註:
有模友知道我在做这样的研究，主动发了一台VBCT给我研究一下，我就好好的看了一下。VBCT摇杆用的是电位器ADCVref是3.3V，摇杆的输出范围大概是0.4-2.8左右，解析度是4096*(2.8-0.4)/3.3=2978，理论上如果能改Flysky摇杆用尽全行程0-3.3V，解析度也应该有(4096-2978)/2978=37.5%左右的提升吧。


作者: 喜欢加菲猫    时间: 2021-6-5 15:13
作者: 紫醉金迷    时间: 2021-6-5 18:30
作者: 沈同學    时间: 2021-6-5 21:23
真是應該給某科普王看一下，甚麼叫做真正的科普。
作者: 畅娃    时间: 2021-6-5 22:12
     专业，相当专业
作者: Inspire6    时间: 2021-6-6 10:32

作者: 远航者    时间: 2021-6-6 19:44

作者: 狐狸    时间: 2021-6-7 00:35
窄角度电位器？某宝上几元一个的游戏手柄摇杆的大多数是窄角度的， 包括很多玩具控摇杆的都是！一般有两种角度：±45°(标记是45X)、±30°(标记是60或30X)；记得1995年在深圳的沙头角威明玩具厂测试室见到的玩具车船控上的摇杆电位器就是±45°的；模型摇杆的应该是60°的居多；
作者: 狐狸    时间: 2021-6-7 00:56
因为摇杆结构（主要是片式电位器的传动扁插孔与摇杆轴插片的间隙、电位器固定结构偏差）的偏差，导致摇杆中立点不一致，所以早期的摇杆使用机械结构中立点微调，97年在纽伦堡见过伍尔夫老头子修磨电位器碳膜和粘接铜箔方法，将150°的电位器改为±45°、±30°、±20°（短行程油门杆）的；那几年俺自己一般用银铜棒涂膜修改。
后来的中高档控都用单片机的AD转换摇杆电位器，就很少使用机械中立点微调和行程微调了。
作者: qjc    时间: 2021-6-7 11:29
不错的介绍
作者: richardclli    时间: 2021-6-7 11:35
狐狸 发表于 2021-6-7 00:56
因为摇杆结构（主要是片式电位器的传动扁插孔与摇杆轴插片的间隙、电位器固定结构偏差）的偏差，导致摇杆中 ...

我知道之前Frsky用了大角度的电位器令到摇杆的精度差，之后才推出了更好的霍尔摇杆，不知是有心的还是无意的了。
作者: cfachimei    时间: 2021-6-8 00:46
说实话飞起来1000的解析度和100000的解析度都一样吧
作者: richardclli    时间: 2021-6-8 20:28
cfachimei 发表于 2021-6-8 00:46
说实话飞起来1000的解析度和100000的解析度都一样吧

不一样的，飞过就会知道。
作者: cfachimei    时间: 2021-6-9 23:48
richardclli 发表于 2021-6-8 20:28
不一样的，飞过就会知道。

我飞过为啥就是不知道呢…那点细微差别，先不说你能不能感觉到那0.0几度的区别，每次握控的位置都不一样讨论那点细微差别完全没必要
作者: heqiang21515    时间: 2021-6-11 22:24
楼主非常专业，给我们普及了很多摇杆方面的知识，受益匪浅。多谢！以前不知道霍尔摇杆的好坏不敢下手，看了楼主的科普去买了一个Flysky全铝摇杆，装在VBCT上，转换板好像是楼主设计的吧。安装快捷方便，使用手感细腻，与塑料摇杆手感完全不一样，摇杆上下左右行程顺滑，完全没有塑料摇杆的行程瑟瑟感。更重要的是Flysky全铝摇杆工作稳定，可靠，这里再一次感谢楼主。
作者: richardclli    时间: 2021-6-12 00:06
我最初买这摇杆玩的时候只是因为骚，不过回来了就认真的研究一下，想不到居然是顶级的设计。我试飞时真的吓了一跳，写这文章就是不想这么好的东西没人知道，也是对Flysky产品的认可吧，哈哈。
作者: digital01    时间: 2021-6-12 12:17
richardclli 发表于 2021-6-12 00:06
我最初买这摇杆玩的时候只是因为骚，不过回来了就认真的研究一下，想不到居然是顶级的设计。我试飞时真的吓 ...

感谢楼主科普和分享！请问tx16系列更换需要转换件吗？哪里买的到？
作者: heqiang21515    时间: 2021-6-12 17:29
楼主是博士吧
作者: richardclli    时间: 2021-6-13 00:52
digital01 发表于 2021-6-12 12:17
感谢楼主科普和分享！请问tx16系列更换需要转换件吗？哪里买的到？

我最新的改TX16S是不需要信号转换器，但要改固件。EdgeTX会官方支持，第一个release应该今个月吧，到时我会写个教程。不过要完美安装还需要个安装座，3D打印的，有兴趣可以联系我。
作者: richardclli    时间: 2021-6-13 00:53
heqiang21515 发表于 2021-6-12 17:29
楼主是博士吧

对，我是博士，哈哈
作者: digital01    时间: 2021-6-14 19:59
richardclli 发表于 2021-6-13 00:52
我最新的改TX16S是不需要信号转换器，但要改固件。EdgeTX会官方支持，第一个release应该今个月吧，到时我 ...

谢谢！要改时跟您请教哈
作者: QXFDHPSUZHOU    时间: 2021-6-16 19:32
学习了
作者: bjbulang    时间: 2021-6-17 06:51
总结一下：传统的电位器摇杆不一定过时，电磁霍尔摇杆不一定完美无瑕，选适合自己的即可~本人现在算是小白了，上次飞行时07年了，时间过得真快，技术不断更新！
作者: yyqop01    时间: 2021-6-20 21:10
futaba的电位器怎么样？
作者: richardclli    时间: 2021-6-21 19:05
yyqop01 发表于 2021-6-20 21:10
futaba的电位器怎么样？

要看ADC用什么，如果也是用芯片自带的12-bit, ALPS电位器方案就跟Jumper T18 Pro的方案一样吧。Jumper T18 Pro用的就是ALPS电位器，跟Futaba一样。
作者: 骷髅精灵    时间: 2021-6-22 16:03
所以实物到底是怎样的，多拍几张图看看
作者: richardclli    时间: 2021-6-22 19:39
骷髅精灵 发表于 2021-6-22 16:03
所以实物到底是怎样的，多拍几张图看看

你去淘宝找Flysky旗舰店，就可以看到摇杆是怎样的。
作者: colinching    时间: 2021-6-23 18:08
Futaba能改么？
作者: geli615    时间: 2021-6-25 19:19
futaba能改么？
作者: richardclli    时间: 2021-6-25 23:36
geli615 发表于 2021-6-25 19:19
futaba能改么？

应该能，你想改？
作者: Pixels    时间: 2021-6-27 16:07
这单方位输出让我想起了jr终局之作28x 摇杆分辨率达到了恐怖的65535 希望富斯到时候能做到当时jr的质量但不要像jr一样倒闭吧
(吐槽下我的i6x 摇杆两边弹簧拉力不同 感受明显 就……)
作者: richardclli    时间: 2021-6-28 08:24
Pixels 发表于 2021-6-27 16:07
这单方位输出让我想起了jr终局之作28x 摇杆分辨率达到了恐怖的65535 希望富斯到时候能做到当时jr的质量但不 ...

65536分辨率不就是用了16-bit ADC吗，但如果是用电位器都话，真实的分辨率也没那高4万多吧。比较就不要用i6啦，低端产品成本低有什么可以比？？！！
作者: Pixels    时间: 2021-6-28 21:09
richardclli 发表于 2021-6-28 08:24
65536分辨率不就是用了16-bit ADC吗，但如果是用电位器都话，真实的分辨率也没那高4万多吧。比较就不要用 ...

i6x那个只是吐槽一下罢了 希望富斯能把低端的品控做好点吧 讲道理富斯高端还是不错的
(为什么最近pl18天猫旗舰店老是下架啊 迷惑 想买都买不到 晕 不知道是不是芯片短缺的问题)
作者: erhsn    时间: 2021-7-14 09:09
楼主您就是移植代码的大佬吧，求打印件 o(*￣3￣)o


作者: erhsn    时间: 2021-7-14 13:39
看id 楼主您就是移植代码的大佬吧
作者: 想上天的D少    时间: 2021-9-2 16:45
感谢楼主的专业知识分享，我这边想送一套给您做测试，不知怎么才能联系上您呢。
作者: sdwxm    时间: 2021-9-3 15:46
28X摇杆装上XG11
作者: taiyangzai    时间: 2021-12-15 10:08
erhsn 发表于 2021-7-14 09:09
楼主您就是移植代码的大佬吧，求打印件 o(*￣3￣)o

和我一样nv14的摇杆，感觉真的非常顺滑
作者: jiaocheng82    时间: 2021-12-20 17:03
有想tx16s遥杆组改Futaba14的冲动，楼主你看可行性怎么样，给点建议
作者: jiaocheng82    时间: 2021-12-20 21:03
jiaocheng82 发表于 2021-12-20 17:03
有想tx16s遥杆组改Futaba14的冲动，楼主你看可行性怎么样，给点建议

这个是futaba14的接线，我看了4个孔的尺寸及摇杆的规格是对的，请问下楼主futaba的这个可以改吗
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(, 下载次数: 62)
(, 下载次数: 72)
作者: richardclli    时间: 2021-12-21 14:04
jiaocheng82 发表于 2021-12-20 21:03
这个是futaba14的接线，我看了4个孔的尺寸及摇杆的规格是对的，请问下楼主futaba的这个可以改吗

要轉接板, 信號不一樣

作者: er232    时间: 2021-12-22 06:32
richardclli 发表于 2021-12-21 14:04
要轉接板, 信號不一樣

楼主转换板你已经研制出来了，哪里有卖吗？
作者: richardclli    时间: 2021-12-22 16:55
想上天的D少 发表于 2021-9-2 16:45
感谢楼主的专业知识分享，我这边想送一套给您做测试，不知怎么才能联系上您呢。

可以到EdgeTX QQ群找我 823109359

作者: richardclli    时间: 2021-12-22 17:15
er232 发表于 2021-12-22 06:32
楼主转换板你已经研制出来了，哪里有卖吗？

HAWKRC有賣，有轉全範圍電壓輸出的0-3.3V (改VBCT用)或轉PWM輸出(改Jeti用)

作者: er232    时间: 2021-12-22 22:49
richardclli 发表于 2021-12-22 17:15
HAWKRC有賣，有轉全範圍電壓輸出的0-3.3V (改VBCT用)或轉PWM輸出(改Jeti用)

FUTABA控需要什么转换器？你说的两个里面的哪一个呢？
作者: richardclli    时间: 2021-12-23 00:13
Futaba应该是电位器的吧
作者: richardclli    时间: 2021-12-23 00:14
电位器的用电压输出就对，要知道合用不，就量一下电位器的供电是多少
作者: Inspire6    时间: 2021-12-23 11:53
楼主对比一下这款摇杆咋样
(, 下载次数: 49)
作者: richardclli    时间: 2021-12-23 21:35
Inspire6 发表于 2021-12-23 11:53
楼主对比一下这款摇杆咋样

按我知道，电子部份跟非全铝的一样，全铝应该对安装精度有提升，应该比塑料好点。资料可能有错，毕竟没亲手摸过。不过我不喜欢前面调整，容易进灰，也就没买来玩了。
作者: Inspire6    时间: 2021-12-24 11:12
richardclli 发表于 2021-12-23 21:35
按我知道，电子部份跟非全铝的一样，全铝应该对安装精度有提升，应该比塑料好点。资料可能有错，毕竟没亲 ...

那霍尔没有富斯的好啊
作者: cmcli    时间: 2021-12-24 20:21
搖桿　第一　不要飄移就好　真的飄移　在在地面軟件下　設定＼死區　假如會飄移　５左右　　死區設定６　自動漂移到１０以上　這搖桿實在不適合穿越機了第２　玩穿越機比較能感覺　搖桿飄移問題　固定翼很難　　
最後　選好適合你的　手感　配合手感　手感　這才是重要　　　　
作者: hank0817    时间: 2021-12-31 16:01
richardclli 发表于 2021-12-22 17:15
HAWKRC有賣，有轉全範圍電壓輸出的0-3.3V (改VBCT用)或轉PWM輸出(改Jeti用)

這組富斯搖桿能裝在jeti上面嗎？
作者: richardclli    时间: 2021-12-31 18:04
hank0817 发表于 2021-12-31 16:01
這組富斯搖桿能裝在jeti上面嗎？

帮朋友改过，Jeti用PWM霍尔芯片，我搞了块转接板能改。
作者: 大白兔    时间: 2022-1-16 23:25
狐狸说的是对的，不应误导消费者
作者: sonyex678    时间: 2022-1-20 10:58
虽然摇杆解析度提高了，但是由于最终端舵机设备受控制死区，对输入信号分辨率响应等原因，可能并不会有立竿见影的改善；

举2个简单的例子：
1. 在装机和飞行调试时，经常会用到控的sub trim去调试舵机中立点位置，会发现控上的数值并不是加减1格，舵机就会动的，一般都要2-3格，舵机才会动一点点；
2. 用单独的舵机测试仪也会发现，当你以1微妙us步进去调节的时候，舵机也是不会动的，要几us以上舵机才有响应；

     舵机的一般动作区间是1-2ms，中立点1.5ms，按照us为单位，舵机的分辨率算1000（实际达不到，如上例子描述，1us步进的PWM不足以让舵机转动），就算你摇杆的分辨率从3000提到4000，提高足有30%，但是到了舵机这边还是被不足1000的分辨率淹没了

      典型的水桶理论，就好比你把电脑从i5升级到I9，CPU（摇杆）性能大幅度升级，但是硬盘（舵机）还是5400转的机械硬盘，硬盘就是水桶里最短的木板，对整机读写性能并没有提升；
作者: richardclli    时间: 2022-1-20 20:47
sonyex678 发表于 2022-1-20 10:58
虽然摇杆解析度提高了，但是由于最终端舵机设备受控制死区，对输入信号分辨率响应等原因，可能并不会有立竿 ...

看飞什么机啦，直升机的螺距表现最明显。
作者: 16Z91    时间: 2022-3-10 02:31
大佬， 要是电压输入的控想改flysky那个摇杆，要哪种转换模块，有推荐吗

作者: p1q1love2    时间: 2022-4-1 13:50
楼主现在还在祈福吗？
作者: richardclli    时间: 2022-4-2 12:25
p1q1love2 发表于 2022-4-1 13:50
楼主现在还在祈福吗？

不在啦，祈福也没地方飞飞机啦
作者: lavagrit    时间: 2022-4-2 16:41
futaba 18sz 70周年版本的铝合金摇杆组是我感觉最舒服的，再加上较轻重量，可靠的性能，丰富的功能，长时间的续航，基本一到手就成为我的主力遥控器。手头的jr 28x和futaba18mzwc也都不想用了。
作者: iDIY001    时间: 2022-4-6 00:30
摇杆全行程只有六条刻度区间，实际上256（2^8）个编码变化就足以产生非常细腻的控制。
摇杆的关键是线性、灵敏、稳定、可靠、耐久，理论上只有光栅编码的数字输出能够做到这一点，
还包括摇杆的阻尼（手感）、回中...，需要好的材料和制造安装精度。
作者: a554226203    时间: 2022-6-12 11:51
睿斯凯的全铝数字mc12p不知道怎么样
作者: 超音速    时间: 2022-6-12 12:33
我的遥控器也是霍尔摇杆（三维+1）。
(, 下载次数: 10)
(, 下载次数: 5)
作者: iDIY001    时间: 2022-6-14 20:44
以我所知的角位移传感器知识，最精密应该是双光栅编码器角传感器，特点是响应迅速，重复性极好，完全无接触，寿命非常长，直接数字化。
有没有用在航模遥控器上就不清楚了。



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