Juhtkang

 
Juhtkang (inglise keeles "joystick") on sisendseade, mis koosneb alusel pöörlevast pulgast, mis omakorda edastab oma nurka/suunda juhitavale seadmele. Juhtkange kasutatakse tihti videomängude mängimiseks ja tavaliselt on neil üks või enam nuppu, mille olekut saab arvuti lugeda. Populaarne juhtkangi variatsioon, mida kasutatakse tänapäevastes videomängukonsoolides, on analoogpulk.
Juhtkang on olnud peamine juhtimisseade lennukite juhtruumides, eriti militaarreaktiivlennukites.
Juhtkange kasutatakse ka kraanade, veoautode, veealuste mehitamata sõidukite, ratastoolide, valveseadmete ja mõnede muruniidukite juhtimiseks. Miniatuursed sõrmega juhitavad juhtkangid on kasutusele võetud ka väiksemate elektroonikaseadmete, näiteks mobiiltelefonide sisendseadmena.
Ajalugu.
Juhtkangi nimetus ("joystick") arvatakse pärinevat 20. sajandi Prantsuse piloodilt Robert Esnault-Pelterielt. Samas on ka väiteid, et see pärineb hoopis pilootidelt Robert Loraine'ilt, James Henry Joyce'ilt või A. E. George'ilt. Loraine'i tunnustatakse, kuna ta kirjutas sõna "joystick" oma päevikusse aastal 1909, kui ta läks Pausse, et õppida Blerioti koolis lendamist. George oli lennupioneer, kes koos oma kolleegi Joblingiga ehitas biplaani ja lendas sellega Newcastle'is Inglismaal 1910. aastal. Ta leiutas väidetavalt "George Sticki", mis sai populaarsemaks kui juhtkang ("joystick"). George ja Joblingi lennuki juhtkang on nüüd Inglismaal Newcastle upon Tyne'is asuvas Discovery muuseumis. Juhtkangid olid olemas varajastes lennukites, kuigi nende mehaaniline päritolu pole kindel. Juhtkangi ingliskeelse nimetuse "joystick" loomise eest võib tunnustada Loraine'i, kuna teadaolevalt kasutas tema seda sõna aastal 1910 esimesena, kuigi ta peaaegu kindlasti ei leiutanud seadet ennast.
Esimene elektriline kaheteljeline juhtkang leiutati tõenäoliselt 1944. aastal Saksamaal. See seade leiutati Henschel Hs 293 pommide sihtimiseks laevadest sihtmärkide pihta. Seal kasutasid juhtkangi operaatorid, et juhtida mürsk sihtmärgini. Juhtkangil olid sisse- ja väljalülitamise lülitid, mitte analoogandurid. Signaal edastati juhtkangist mürsuni raadio teel.
See leiutis sai üles korjatud kellegi poolt, kes oli teadlaste meeskonnas Peenemündes toimunud Heeresversuchsanstaltis. Seal tegutses osa Saksa raketiprogrammi meeskonnast Wasserfall mürsu arendamisel, V2 raketi variant, esimene maa-õhk tüüpi rakett. Wasserfalli juhtimise seadmed muundasid elektrilise signaali raadiosignaaliks ja saatsid selle mürsule.
Juhtkangide laialdane kasutamine sai alguse 1960. aastatel raadio teel juhitavates mudellennukites nagu Kwik Fly, mis loodi Phill Krafti poolt 1964. aastal. Kraft Systems sai lõpuks tähtsaks juhtkangide tootjaks ja edasimüüjaks arvutitööstusele ja muudeks kasutusteks. Tõenäoliselt kasutati esmakordselt juhtkangi väljaspool raadio teel juhitavate lennukite tööstusest elektriliste ratastoolide juhtimiseks, nagu Permobil (1963). Sellel ajaperioodil kasutas NASA juhtkange, et juhtida seadmeid Apollo missioonidel. Näiteks kontrolliti juhtkangiga kuumaanduri testmudeleid.
Ralph H. Baer, telekaga ühendavate videomängude ja Magnavox Odyssey leiutaja, lõi esimesed videomängu juhtkangid 1967. aastal. Need olid analoogjuhtkangid, mis kasutasid asukoha mõõtmiseks kahte potentsiomeetrit.
Atari standardne juhtkang, arendatud Atari 2600 tarvis, oli digitaalne juhtkang ühe "tulistamise" nupuga ja ühendati D-sub DE-9 ühendusega, mis oli veel aastaid "de facto" standard digitaalsetel juhtkangidel. Esimese ja teise generatsiooni mängukonsoolidel kasutati tavaliselt juhtkange konsooli kontrollimiseks, kuid need andsid teed tänapäeval tuttavamatele juhtpultidele koos Nintendo Entertainment Systemi ja Sega Master Systemiga 1985. ja 1986. aastal. Juhtkangid, eriti arkaadstiilis, olid ja on populaarsed järelturu lisaseadmed kõigile konsoolidele.
Hiljem on saanud mängukonsoolide juhtimisel standardiks analoogpulgad. Neil on võime näidata pulga nihkesuunda neutraalsest positsioonist, mis tähendab, et tarkvara ei pea positsiooni meeles pidama ega hindama kangi liigutades selle liigutamiskiirust. Need seadmed kasutavad tavaliselt pulga positsiooni arvestamiseks magnetilist vooluandurit.
Paljudes tänapäevastes õhusõidukites, näiteks Airbusi lennukis, mis loodi 1980. aastatel, on juhtkang saanud uue elu lennunduse juhtelemendina külgjuhtkangi kujul. See on kontroller, mis sarnaneb mängude juhtkangiga, kuid mida kasutatakse lennu juhtimiseks traditsioonilise roolisamba asemel. Külgjuhtkang säästab kaalu, parandab liikumist ja nähtavust piloodikabiinis ja võib olla lennuõnnetuses ohutum kui tavaline roolisammas.
Arkaadi juhtpulgad.
Arkaadi juhtpulk on suureformaadiline kontroller, mida kasutatakse konsoolides või arvutites. Sellistel juhtpulkadel kasutatakse juhtpulga ja nupu paigutust, mida kasutati mõningates arkaadsüsteemides. Näiteks kuue nupuga paigutust arkaadmängudes "Street Fighter II" või "Mortal Kombat" ei saa mugavalt emuleerida konsooli suunanupul, mistõttu on loodud arkaadi juhtpulkasid konsoolidele ja arvutitele.
Tehniline teave.
Enamik juhtpulkadest on kahemõõtmelised, millel on sarnaselt hiirega liikumiseks kaks telge, kuid on olemas ka ühe ja kolmemõõtmelised juhtpulgad. Tavaliselt on juhtpulgad seadistatud nii, et liigutades pulka vasakule või paremale tähistab liikumist piki x-telge ja liikudes edasi/üles või tagasi/alla tähistab liikumist piki y-telge. Juhtpulgad, mis on seadistatud kolmemõõtmeliseks liikumiseks töötavad tavaliselt nii, et väänates pulka vasakule (vastupäeva) või paremale (päripäeva) tähistab liikumist z-telge mööda. Need kolm telge – x, y ja z – on vastavuses õhusõidukite rullumise, kallaku ja langerdusega.
Analoogjuhtkang on juhtkang, millel on pidevseisud ehk tagastatakse nurk, mis on saadud ükskõik mis suunas liikumisest pinnal või ruumis (tavaliselt kasutades potentsiomeetreid) ja digitaalne juhtkang edastab vaid sees või väljas signaale nelja erineva suuna jaoks koos mehaaniliselt võimalike kombinatsioonidega (nagu näiteks üles-paremale, alla-vasakule jne.). Digitaalsed juhtpulgad olid 1980. aastatel väga populaarsed mängukonsoolide juhtseadmetena, arkaadseadetes ja arvutites.
Lisaks on juhtkangidel tihti üks või rohkem "tulistamise" nuppu (päästikut), mis põhjustavad seadmes mingi kindla tegevuse. Need on lihtsad sisse- või välja lülitid.
Mõnedel juhtkangidel on kompetunnetuse tekitamise omadus. Need on seega sisend ja väljundseadmed, mitte lihtsad sisendseadmed. Arvuti saab väljastada signaali juhtkangile, mis põhjustab juhtkangil proovida liikumist takistada tagastatava jõuga või panevad juhtkangi vibreerima.
Enamusel sisend-/väljund seadmete kaartidel personaalarvutitele on juhtkangi port olemas. Enamik tänapäevaseid juhtkange kasutab arvutiga ühenduseks USB-sisendit.
Tööstuslikud rakendused.
Viimasel ajal on juhtkangide kasutamine on saanud tavaliseks paljudes tööstus- ja tootmisrakendustes: kraanad, koosteliinid, metsandusvahendid, kaevandus veoautod, ekskavaatorid jne. Õigupoolest on sedasorti juhtkangide kasutus nõnda kõrges nõudes, et see on praktiliselt välja vahetanud traditsioonilised mehaanilised juhtkangid peaaegu kõikides moodsates hüdraulilistes kontrollseadmetes. Lisaks vajavad enamus mehitamata ja/või kaugjuhitavad sõidukid vähemalt ühte juhtkangi, et oleks võimalik kontrollida kas sõidukit, pardal asuvaid kaameraid või teisi pardal olevad sensoreid.
Tööstuslike rakenduste karmi olu tõttu on seda tüüpi juhtpulgad üldiselt robustsemad kui tavalised videomängude juhtpulgad ja on võimelised töötama pikema eluea jooksul. See tõi kaasa "Hall efekti" sensoritega seadmete loomise ja kasutuselevõtu 1980. aastatel, kuna see võimaldas kasutada kontaktidevabu sensoreid. Paljud firmad loovad juhtkange tööstuslikele rakendustele kasutades "Hall efekti" tehnoloogiat. Teine tehnoloogia, mida juhtkangide disainis kasutatakse, on tensoandurid, mille väljund on võrdeline sellel kasutatava jõuga, mitte füüsilise kaldega. Miniatuurseid jõuandureid kasutatakse lisajuhtimisseadmetena juhtkangis menüüvaliku funktsioonideks.
Ülemaailmsed tootjad, mis töötavad algupäraste tootjate nagu Caterpillar, John Deere, AGCO, CNH, JLG, GENIE ja teiste heaks, on DeltaTech Controls ja Penny and Giles Controls. Penny and Giles Controls disainivad ja loovad ka juhtkange Sauer DanFossile. Apem on veel üks säärane juhtkangide looja ülemaailmsele turule ja sellel on tõenäoliselt kõige laiem valik tööstuslikke juhtkange, seda kasutavad sellised firmad nagu CH Products, Oliver Control Systems ja Apem.
Põhja-Ameerikas on palju väikseid regionaalseid juhtkangide tootjaid: OEM Controls, Otto Engineering, PQ Controls, CH Products, and BG Systems.
Euroopas on mitmeid tootjaid, kes toodavad juhtkange spetsialiseeritud turusektoritele, näiteks kraanadele, lennundusele jne. Üks Euroopa ülemaailmseid juhtkangide tootjaid on Šveitsi firma Genge &amp; Thoma AG, mis toodab standardseid ja kohandatud tööstuslikke juhtkange. Suurbritannias on hiljuti Printed Motor Works üle võtnud Flightlink Controls/PML Flightlinki juhtkangide tootmise.
Suuremad juhtkangide tootjad lasevad juhtkangi käepidet muuta vastavalt algupärase tootja vajadustele, samas kui kohalikud tootjad keskenduvad harilikult toodete müümisele kõrgemate hindadega väiksemale kasutajagrupile.
Tugitehnoloogiad.
Spetsiaalseid juhtkange, mida liigitatakse tugitehnoloogia osutusseadmeteks, kasutavad raskete füüsiliste puuetega inimesed arvutihiire asendamiseks. Mängude juhtimise asemel ühendatakse need juhtkangid USB-liidesesse ja neid kasutatakse hiire kursori liigutamiseks. Neist on abi teatud haigustega, näiteks tserebraalparalüüsiga inimestel, kuna neil on seda kergem haarata kui arvutihiirt. Miniatuursed juhtkangid on olemas inimestele, kellel on näiteks lihaste nõrkus nagu lihasdüstroofia või motoneuron haigus. Neid kasutatakse elektriliste ratastoolide juhtimiseks, kuna nendega on lihtne ratastooli juhtida.
Vaatenurgalüliti.
Vaatenurgalüliti on mõnede juhtkangide juhtimiselement. See laseb juhtijal virtuaalses maailmas ringi vaadata, menüüdes liikuda jne. Näiteks paljud lennusimulaatorid kasutavad seda mängija vaadete muutmiseks, samas kui teised mängud kasutavad seda vahel D-padi asendusena ja arvuti juhtpuldid, mis on tehtud PlayStation Dualshocki puldi järgi, seavad vaatenurgalüliti samuti D-padi asenduseks.
Inglise keeles nimetatakse seda ka "hat switch"'iks", mis tuleneb väljendist "Coolie Hat" (õlgedest tehtud peakate), mida võib pidada mõnevõrra solvavaks.
Päris õhusõidukites võib vaatenurgalülitiga juhtida näiteks kaldtüüri.