ナギサものおき

【Minecraft PE】レッドストーン回路の応用 ~論理回路~

calendar

reload

【Minecraft PE】レッドストーン回路の応用 ~論理回路~

昨日の記事で、まずレッドストーン回路の基礎をお伝えしました。今回はより高度な制御ができるように、論理素子の作り方を学んでから、実用化していきます。

難しい言葉のように感じますが、例えば「2つ同時にスイッチが押されているときだけ動かしたい」とか、そういう条件によって動作を変えるといったことが目的というだけなので、順番を追って丁寧に見ていけば分かるはずですよ。

レッドストーン回路とは

まずレッドストーン回路とは、地中から採掘できるレッドストーンを使う回路です。このように周囲に何かしら影響を与える(例えばレッドストーンランプだと光を与える)出力と、それを制御するための入力、そしてレッドストーンから成り立ちます。

145

基礎的なことは昨日の記事に書いたので、まず全く分からないかたはそちらからどうぞ。

【Minecraft PE】ver 0.13から実装、レッドストーン回路の使い方 | ナギサものおき
マイクラPEが0.12にアップデートしたのがつい先日のように感じられますが、もう0.13が出ました。今回もいくつかの新要素が実装されましたが、中でもレッドストーンを心待ちにされていた方は多いのではない…

さて、今回はこれを応用していきます。上では「入力」「出力」で成り立つと言ったのですが、今回はより高度な動作を行わせるために、その間に何かしら挟んでいこうというわけです。

レッドストーントーチ

まずレッドストーントーチ(以下RSトーチ)というアイテムについて説明します。簡単に言えば、自分がくっついてるブロックのON/OFFを反転させた信号を出します

164

例えばこの回路。右半分は単純なので、すぐお分かりかと思いますが、レバーがON信号を出しており、それがランプに入ることでランプが点灯しています。

一方左半分はというと、まずレッドストーンの下にあるブロックがON信号を受け取っており、それにくっついてるRSトーチは、ONの反対であるOFF信号を出します(つまり動力を流さないということ)。その結果、右半分の反対で、ランプがつかなくなるということ。

165

ここでレバーをOFFにしてみましょう。当然右のランプは消えますが、左はRSトーチがOFFの信号を反転させるため、ON信号を出し、結果としてランプを点灯させます。先ほどの画像と比べると、どちらも両方のランプが逆の動きをしています。

NOT回路

実は上でやったことだけで、もう「論理素子」と言われるものを作ってしまったことになるんですよ。

166

RSトーチを1本使ったこの回路は「NOT回路」と呼ばれ、入力されたものとは逆の信号を出す役割をします

こぼれ話:NOT回路

実際の学問でも同じ言葉を同じ意味で使います。唯一違うのは、実際の世界では「OFFを受け取ったときに出すON」のために、回路の他に電力供給のための線を用意しておかなければならないこと。マイクラのRSトーチの場合は何もなくても光ることができますから必要ないんですが、エネルギーの法則には矛盾しています。

NOT回路の実用例

例えば、NOT回路を1つ使用して、このように作ってみます。

167

これは何かというと、感圧板に乗ってしまうとドアが閉じてしまうという回路です。ここで止まらずに走り抜けるためには、感圧板をジャンプして飛び越さないといけません。プレイヤー向けのトラップなんかに面白そうです。

OR回路

NOT回路は入力が1つでした。今度は2つ以上の入力が必要な論理素子を考えてみましょう。まずはOR回路。なんてことはなく、「2つあるどちらかの入力がONならONを伝える回路」です。

168

実はRSトーチの出る幕はなく、これで終わり。簡単ですね。だってこれならば、レバーのどちらかがONであればランプにONを伝えられますからね。

OR回路の実用例

単純な目的のためにはあまり使わないような気がしますが、例えばこんなの。

169

日照センサーは夜モードにしてあります。つまりこれは、「夜である」または「レバーがONである」ときランプが点灯する、という回路です。単純に「夜ならランプが点く」というだけでなく、日中でもランプを点けることができるように対応しているのです。

AND回路

AND回路は、「両方の入力がONならONを伝える回路」です。ちょっと複雑になってしまうので、完成形からご覧ください。

170

2つのRSトーチをNOT回路のようにブロックの上に立て、そのRSトーチをRSでつなぎます。そしてそのRSのついたブロックの側面にまたRSトーチをつけ、さらにRSの信号を反転させます。

上の画像では、2つのレバーのうち少なくとも1つがONになっていないので、結果としてOFFが出力されています(ちなみに、側面についてるRSトーチは、その先のランプに信号を伝えられます)。

171

逆に、2つのレバーをONにすると、確かにON信号が出力されます。

なぜこんな構造でAND回路が作れるのでしょうか?順に見ていきましょう。

AND回路の成り立ち

172

まず側面にRSトーチがついていない段階まで作りました。ここで、真ん中のRSがONになるには、少なくとも一方のRSトーチがONになっていればいいわけですよね(ここでOR回路の考え方が混じっています)。

逆に言えば、真ん中のRSがOFFになるには、両方のRSトーチがOFFであるのですから、両方のレバーがONであるということになります。ということで、「両方のレバーがONのときだけOFFを出す回路」が作れました(実はこれは「NAND回路」という名前があります)。

173

で、AND回路は「両方のレバーがONのときだけONを出す回路」ですから、あとはNAND回路の出力を反転させるために、RSトーチを1個加えてやればいいだけです。というわけで側面に追加して、真ん中のRSの反転を出力します。

AND回路の実用例

例えばこんな感じに作ってみます。もう1方向にさらにRSトーチを追加することで、「3つの入力がONのときONを出力する」という「3入力のAND」も作れます。

174

つまりこれは、感圧板に3人が乗っている間ドアが開くというものです。

175

村人さんに乗ってもらうと、確かにドアが開きました。3つのRSトーチがOFFになるからOFFが出力されるけど、側面にくっつけたトーチによってONに反転させている、ということですよ!

クロック回路

論理素子ではないですが、クロック回路と呼ばれるものを紹介しておきます。これは、NOT素子を奇数個つなげることにより作ります。

176

で、ここでカンのいい人は気づくかもしれませんが…これは本当は矛盾しているんですよ。

なぜって、例えば「1」の部分がONになったとしましょう。すると「2」のRSトーチはOFFになり、「3」はONで、そして一周回って「1」はOFF……あれ、最初に「1」の部分がONになった場合を考えてたのに「1」がOFFって矛盾してますよね。

というわけで成り立たないのかと思いきや、確かにこの回路は存在するわけです。するとどうなるかと言うと、ONとOFFどっちを取ればいいかわからないわけですから、ONとOFFが点滅するようになります

クロック回路の実用例

177

点滅するので、この環からRSをランプまで引き込んで来れば、電飾になります。ちょうどイルミネーションなんか作るといい季節かもしれません。

1個のNOTでは

178

ちなみに、1個でも理論上はこの矛盾が起こるはずですので、クロック回路として使えるはずです。ですがこれはゲームに負荷を与えるので、通称焼き切れと言って、回路全体がOFFで固定されるようにマイクラ自体でプログラムされています。

2個のNOTでは

179

2個など偶数個をつなげると、矛盾は起こらないので、当然この状態で止まります。クロック回路としては使えませんが、これも「ラッチ回路」と言って、重要な意味を持ちます

これは明日の発展編で。

その他

その他、このくらいのレベルで知っておきたい知識を紹介します。

レッドストーンブロック

180

レッドストーンブロックは入力の代わりに使え、常にONを出力し続けます。例えばパワードレールでOFFにする必要がないときなんかは、下にでも敷いておけば常に使い続けられます。

まあレッドストーンブロックはレッドストーン9個も使用するので、レバーかなんかを横につないでおいたほうがコストは少ないですけどね。

信号のリピート

信号の強さは入力によりますが、必ず減衰して、どこかでOFFと同じになります。

181

例えばこの場合、ONを入力しているにもかかわらず、途中で弱くなって結局OFFになり、ランプがつきません。どうすればよいでしょうか。

182

こういうのを間に挟んでください。これはNOT回路の側面にさらにRSトーチをつけたものであり、結局「反転の反転」で元と同じものが出力されます。しかもRSトーチは強い信号を出すため、弱くなった信号を増幅することができます。

なお、これとほぼ同じ動作をする装置もあります。リピーター(反復装置)を使えば、同じように信号を増幅することができます。

ちなみに、リピーターには信号の逆流を防ぐ意味もあります(回路素子で言えば、ダイオードみたいなもの)。これも次回、より複雑な回路を作る際に使います。

さらに高度な内容

というわけで、論理素子とその実用をいろいろ学ぶことができました。次回はもう少し高度で面白い動作をする回路について見てみましょう。

【Minecraft PE】レッドストーン回路の発展 ~XOR回路やラッチ回路~ | ナギサものおき
マイクラPEのレッドストーン回路が実装されてからというもの、このブログでは過去2回にわたって、レッドストーン回路の基礎から応用までを特集してきました。

今回はさらに発展させ、計算機の部品として使用す…

また、ここまでの内容を覚えていれば、基本的な計算機の作り方に関しても理解できると思います。興味があればこちらもどうぞ。

【Minecraft】計算機の作り方を分かりやすく解説!【半加算器】 | ナギサものおき
レッドストーン回路には無限の可能性があり、複雑な動作をするものも工夫次第で作れますが、なかなか難解で手を出せないという方も多いのでは?

手始めに、単純な計算機を作りながら練習してみませんか。もちろん…

この記事をシェアする

コメント

  • 他のサイトで調べてもややこしくてよくわからなかったんですが、やっと理解できました!助かりました

    by 匿名 2015年11月25日 09:10

  • リピーターに関してはRSトーチやRSブロックでも代用出きるんですかね…?(minecraft歴2週間)

    by 不知火prpr 2016年1月17日 19:39

  • RSブロックは必ずONを出力するものですから、来た信号を延長するという用途はできませんので、リピーターの代用にはなりません。RSトーチは本文中にあるような使い方であればリピーターの代用になります(原理的にはNOTを2つ繋げることにより、元の信号と同じものを出力しているということです)

    by 管理人 2016年1月17日 23:50

  • 圧力板じゃなくて感圧板では?(・_・?)
    あと分かりやすかったです!(^o^)丿
    僕自身レッドストーンについては熟知している(つもり)ですが、たまには初心を忘れずに講座でも見てみようかと思いまして…(+_+)
    おっと、長文すみません(._.)

    by spongebob 2016年2月6日 14:35

  • ごちゃごちゃと専門用語使ったりだらだら説明していなくて凄く分かりやすい!
    助かりました!

    by 匿名 2016年3月19日 17:22

  • ありがとうございます。そういう狙いで書いているため、ご理解いただけて何よりです。

    by 管理人 2016年3月21日 05:00

  • コレ考えたの!!凄すぎだろ…

    by 勇 2016年4月1日 18:23

  • 電子回路設計してますが、サイトでこの解説は非常にわかりやすいと思いました。
    何より初心者向けでかつ簡潔。偶々見つけたサイトでしたがサイト作りの参考にもなりました。

    by 匿名 2016年4月24日 14:47

down コメントを残す




folder リテラシー

【Twitter】悪質な連携アプリの解除方法と正しい見分け方を知ろう
more...

folder ブログについて

ものおき、改修しました。
【お知らせ】サーバ変更を完了しました
ブログ1か月続けて思ったこと
more...