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論理回路(Logic circuit惑星基地の建設で利用できる電力制御。


概要[]

v2.0 Beyondで導入された電力を使いスイッチなどの部品を組み合わせることで、様々な機能を持った論理回路(Logic)を作成することができる。 論理回路を用いて照明の制御や扉の開閉制御などを基地に組み込むことができる。 このページでは基地建設のアイデアに繋がる論理回路を紹介する。

はじめに[]

論理回路は複数の配電モジュールを組み合わせて作成するので、以下の点を心がけると良い。

  • 作成に当たっては大きなスペースが必要になるため、ベーシックパーツの壁を何枚か繋げて作業場所を確保する。
  • 設置するパーツ同士が近すぎると、送電線が繋げなかったり、削除した時に複数のパーツが消えてしまったりするので、パーツ同士は十分離して設置する。
  • 複雑な機能の回路を作成する場合、配線図の下書きがあると良い。ゲーム内でぶっつけ本番で作成すると途中でミスをする可能性が高い。
  • 最初に何を作りたいかを決めよう。単純な回路であっても、完成品を先にイメージしておいたほうが作成しやすい。
  • 何を作りたいか決めたら、まずはテスト品だと思って作成しよう。レイアウトは気にせずに想定通りに動作するか確認しよう。
  • 回路のテスト制作をする際は、フィルターの影響が小さめな惑星か肥沃極寒環境の大気が青い惑星で制作するのがおすすめ。
    • 無大気環境でも通常の回路の制作には問題はないが、重力の違いによりスフィアクリエイターの挙動が変わるので注意。
    • 一部の惑星では、表示されるものの色が変わる。白黒のフィルターや反転フィルターがかかっているような惑星の場合は、出力しているのか判別しづらい。そういった基地で作成する場合は、別の惑星で先に回路を完成させてスクリーンショットで保存しておくと見ながら制作ができる。
  • 複雑な回路の場合は、パーツ数に余裕があれば同じ出力先に向かう送電線を一纏めにしてから出力先に送電線を一本伸ばすことで管理がしやすくなる。

通電制御の遅延について[]

複雑な回路を組む場合、オートスイッチ電力変換器の通電制御には遅延があることを考慮する必要がある。

通電制御は内部的には、1秒間隔で「制御端子」(真ん中の端子)の入力状況をチェックし、直近のチェック結果によって通電/遮断を切り替える仕組みになっている。
このチェック間隔のことを「ティック」と呼ぶ。
1秒間隔でチェックされるということは、「制御端子」の入力状況が変わってから通電/遮断の切り替わるまで最大1秒の遅延(=1ティックの遅延)が発生する。
(運悪くチェック直後に「制御端子」に入力があると1秒後に通電/遮断が切り替わる、運良くチェック直前に「制御端子」に入力があると直後に通電/遮断が切り替わる)

「制御端子」のチェックは複数のオートスイッチ電力変換器を設置した場合、すべてのパーツで同時に行われる。この仕様を利用することで様々な仕組みを作ることができる。

  • 遅延を利用することにより通電のタイミングを制御する。
  • 1ティックよりも長く通電するもの(ボタン)の出力の通電を1ティックに制御する。

組み合わせ回路[]

組み合わせ回路とは、パーツ自体の性質や各パーツを組み合わせることにより作成できる回路のこと。これは、入力されたものを出力する際に出力するかどうかの条件を付けることができる。
○○ゲートと呼ばれる回路を組み合わせることにより、様々なものを作成することができる。
この回路のタイプの特徴として、信号が発せられる開始地点から繋がる回路から順番に動作していく。

ゲート一覧[]

NOTゲート[]

NOTゲートとは、電力変換器自体が持つ回路。
制御端子に入力が行われている間は、入力端子に入力をしても信号の出力は行われない。
作成方法は、電力変換器#使用例を参照。

ANDゲート[]

ANDゲートとは、オートスイッチ自体が持つ回路。
どれか一つの入力がオンになっている場合にのみ信号が出力される。
基本の作成方法は、オートスイッチ#使用例を参照。

NANDゲート[]

NANDゲートとは、ANDゲートとは違い、どれか一つの入力がオンになっている場合のみ信号が出力される回路。
どの入力もオフの場合は信号は出力されない。
NANDゲート 接続例1

基本の作成例。入力側の両方がオンなので出力されない。

NANDゲート 接続例2

基本の作成例。入力側の片方がオンの場合は出力される。

ORゲート[]

ORゲートとは、どれか一つの入力か全ての入力がオンになっている場合に信号が出力される回路。
どの入力もオフの場合は信号は出力されない。
ORゲート 接続例1

基本の作成例。入力側の両方がオフなので出力されない。

ORゲート 接続例2

基本の作成例。入力側のどちらか片方がオンの場合は出力される。

ORゲート 接続例3

基本の作成例。入力側の両方がオンの場合は出力される。

NORゲート[]

NORゲートとは、全ての入力がオフになっている時のみに信号が出力される回路。
どれか一つまたは全ての入力がオンになっている場合は信号は出力されない。
NORゲート 接続例1

基本の作成例。どちらか片方がオンなので出力されない。

NORゲート 接続例2

基本の作成例。両方ともオンになっている場合は出力されない。

NORゲート 接続例3

基本の作成例。両方ともオフの場合は出力される。

XORゲート[]

XORゲートとは、入力が交互になっているかどちらか片方がオンでもう片方がオフの場合にのみ信号が出力される回路。
どの入力もオフになっている場合や条件を満たしていない場合は信号は出力されない。
XORゲート 接続例1

基本の作成例。両方ともオフなので出力されない。

XORゲート 接続例2

基本の作成例。どちらか片方がオンの場合は出力される。

XORゲート 接続例3

基本の作成例。両方ともオンの場合は出力条件を満たしていないので出力は行われない。

XNORゲート[]

XNORゲートとは、すべての入力が同じ場合にのみ信号が出力される回路。
それ以外の場合は信号は出力されない。
XNORゲート 接続例1

基本の作成例。どちらも入力がオフの場合は出力される。

XNORゲート 接続例2

基本の作成例。どちらか片方がオンなので出力がされない。

XNORゲート 接続例3

基本の作成例。どちらも入力がオンの場合は出力される。

論理回路の例[]

初級編[]

パーツ数個で作成できる基本的な回路。

自動ドア回路[]

論理回路 自動ドア回路
  • 基本的な自動ドア回路
  • 近接スイッチは案外反応範囲が広いので、設置する位置を工夫する必要がある。
自動ドア回路 回路例

実際の回路例。近づくとドアが開く。

並列近接スイッチ[]

論理回路 並列近接スイッチ
並列近接スイッチ 回路例

実際の回路例。両方の近接スイッチがオンになった場合にライトが点灯する。

パルスジェネレータ[]

論理回路 パルスジェネレータ
  • 左から通電すると、1秒間隔でOn/Offが切り替わる
    → 点滅ライトなどに
  • 右から通電すると、1ティック分の通電の後、電力を遮断する
    近接スイッチフロアスイッチからの給電を短くしたい場合などに
  • 左右入れ替えても機能する。
パルスジェネレータ 回路例

実際の回路例。左から通電しているので1秒間隔でライトが点滅する。

逆流防止回路[]

オートスイッチ 逆流防止回路
  • 左からのみ通電し、右からは通電しない
  • 左からの通電には、1ティックの遅延が発生する(遅延回路)
  • 左右入れ替えても機能する。
逆流防止回路 回路例

実際の回路例。逆流させたくない側にあるオートスイッチの端子と制御端子を接続させる。

中級編[]

複数のオートスイッチ電力変換器を利用した応用的な回路。

On/Off個別スイッチ(ラッチ回路)[]

論理回路 OnOff個別スイッチ
オンオフ個別スイッチ 回路例

実際の回路例。右ボタンでライトが点灯し、左ボタンでライトが消灯する。

On/Off個別スイッチ(近接スイッチ版)[]

論理回路 OnOff個別スイッチ(近接スイッチ版)
オンオフ個別近接スイッチ 回路例

実際の回路例。近接スイッチの反応範囲は広いので、オン側とオフ側の回路は広めに開けよう。

拡張可能なOn/Offスイッチ(T-フリップフロップ回路)[]

論理回路 拡張可能なOnOffスイッチ
  • ボタン押下で通電、もう一度押下で遮断(壁スイッチのボタン版)
  • ボタンは並列に繋いで増やすことができる
    → 複数個所で1つの電源をOn/Offしたい場合に
補足
上図の中央やや上、送電線が十字になっている部分があるが、これは「上下のトンネル & 左右のトンネル」ではなく「合流地点」。もっと具体的に言うと、下記6つのコネクタ全てが繋がって、1つの通り道に化けているところ。
  1. 図中央 電力変換器 の 出力端子
  2. 図中央 電力変換器 の 制御端子
  3. 図左中 オートスイッチ の 制御端子
  4. 図中上 オートスイッチ の 出力端子
  5. 図中上 オートスイッチ の 制御端子
  6. 図右 最終地点 への 入力端子
この6点を1点に束ねさえすればよいので、無理に「十字で4点」「T字で3点」らで組まずともよい。たとえば下の実例画像のようにも組める。
拡張可能なオンオフスイッチ 回路例

実際の回路例。壁スイッチと同様の機能をもつ。

パルス延長回路[]

論理回路 パルス延長回路
  • ボタン押下などの短い通電時間を延長する
  • 横に並んだオートスイッチの数x1秒だけ延長される(この例では1ティック+3秒の信号になる)
    →一定時間で自動で閉じる扉などに
パルス延長回路 回路例

実際の回路例。ボタンからの1ティック+延長した3秒ぶんライトが点灯する。

途切れずにセンサーに反応すると通電する回路[]

論理回路 途切れずにセンサーに反応すると通電する回路
  • 順番に近接スイッチに反応した場合だけ通電する
  • 途中すべて近接スイッチの範囲外に出てしまうと通電しない
    →特定の経路を歩いた時だけ開く扉などに
    ※最後の近接スイッチは逆流防止回路によってフィードバックが1ティック遅延するので、最後とその1つ前の反応範囲は余裕をもって被せると良い
  • 真ん中の近接スイッチの数を増減させて経路の長さを変更できる
途切れずにセンサーに反応すると通電する回路 回路例

実際の回路例。全ての近接スイッチに反応している間はライトが点灯する。

上級編[]

中級編クラスの論理回路を複数組み合わせた大規模な回路。

パスコード回路[]

図解
論理回路 パスコード回路
  • 左から順番にボタン押下した場合のみ通電する(実際に使う場合はボタンの配置をランダムにする)
  • 一番左のボタン押下で順序判定を開始し、順序を間違えた場合は一番左からやり直し
  • Switch Circuit 2 を増やすと拡張可能
論理回路 パスコード回路 スイッチ回路1
  • 入力無しでボタン押下→何もしない
  • 入力有りでボタン押下→通電する
  • 通電状態でボタン押下→出力を瞬断する
論理回路 パスコード回路 スイッチ回路2
  • 入力無しでボタン押下→カットオフ信号出力
  • 入力有りでボタン押下→通電する
  • 通電状態でボタン押下→カットオフ信号出力
ビルド例
パスコード回路 1番目判定 回路例

実際の回路例。1番目を判定するための回路。

  • 1番目を判定するための回路。1番目の回路へと繋がるボタンを押すことで信号が出力され、2番目以降の順番を判定する回路へと信号が送られる。
パスコード回路 回路例 全体

実際の回路例。左から順番にボタンを押すとライトが点灯する。

  • 例えば、2番目以降の順番を判定する為の回路へ1番目からの信号が入っていた場合。2番目のボタンを押す時にこの回路が2番目のボタンに対応したものの場合は信号が3番目の回路へと入力される。
  • 上記と同じ条件にて、2番目のボタンを押す時に3番目に繋がる回路のほうのボタンを押すと信号はカットオフ信号入力(1番目からやり直すための処理)となり、何もないところへ伸びている送電線へ信号が入力され、1番目のボタンを押すところからやり直しになる。
    • 1番目のボタンを押していない場合は2番目以降のボタンを押しても何も起こらない。

ストップウォッチ[]

図解(カウンター)
Stopwatch
  • 1秒単位で時間を計ることができる
  • On/OffスイッチがOnの間はタイマーが進み、Offの間は止まる
  • CounterCircuitをさらに連結することで、桁数を増やすことができる
  • On/Offスイッチをただのボタンにすると、ボタンが押された回数を数えるカウンターとして使える
  • 7 Segment Display は反応速度優先と簡易版とあるので、用途に応じて使い分けると良い
CounterCircuit
  • Pulseに入力がある間、カウントを進める
  • Resetで初期状態に戻る
  • カウントが最後までいくとCarryに1ティック出力される
ビルド例
ストップウォッチ カウンター前半部 回路例

実際の回路例。配線ルートが重なりそうな場合は送電線を継ぎ足して調節しよう。

ストップウォッチ カウンター 桁追加 回路例1

桁追加時に接続をする場合、Carryへ接続する端子の場所に注意しよう。

図解(ディスプレイ)
7SegmentDisplay
図解(簡易表示)
7SegmentDisplaySimplified
  • CounterCircuitに対応した数字表示ディスプレイ
  • パーツが少なくて済む簡易版、ただし表示切替に2ティック(=1秒以上2秒未満)かかる
  • CounterCircuitへのパルス入力の瞬間にディスプレイが見えないなら、こちらで十分
完成例
ストップウォッチ カウンター 回路例1

完成例。正面から撮影。一の位のカウンター部分。

  • カウンター回路の完成例。この回路だけでも一桁のカウンターは機能する。
ストップウォッチ カウンター 回路例2

完成例。上から撮影。こちらも一の位のカウンター部分

  • ディスプレイ部分の回路に使用するスイッチ類は、画像のように1セットのものをずらしながら設置することで配線時に配線ルートの被りが起きにくくなる。
  • 配線が複雑なものは管理しやすいように配線のルートづくりも重要になる。
    • 複雑な回路の場合、どれがどの処理を行っているかが分かりやすいように目印の近くにまとめるのがおすすめ。
ストップウォッチ カウンター 数値別 回路例

カウンター回路からの出力をそれぞれの数値ごとに分けたもの。

  • 上記画像のようにカウンター回路から出力された数値を分けておくと、どの送電線がどの数値のものかどうかの確認がすぐに行える。

Excel論理回路シミュレータ[]

Excelのオートシェイプで論理回路を組んで動作シミュレーションできます。
回路の設計、テスト、配線の取り回しの検討などにご利用ください。

GoogleDriveのファイル共有からDL : https://drive.google.com/file/d/1g8Qb129pcOwQlfeyge_ye66QqbYV336T/view?usp=drivesdk

※製作者は Legend-of-viper です。
※シミュレーションのためのVBAマクロが組み込まれています。起動時に警告が表示されますが、ウィルス等は入っていませんのでマクロを有効にしてください。
※最終更新日を Legend-of-viper がコメント欄に記載します。ダウンロード前に最終更新日をチェックしていただき、万が一異なっている場合はファイルが改ざんされている恐れがあるため、ダウンロードしないでください。

CircuitSimulator sample

参考資料[]

英wikiにも回路例が掲載されている。

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