電子ブロックで体感するAND・OR・NOT回路

前回からの続き。

  • AND・OR・NOTの論理回路の連携で、加算回路が実現できることは分かった。
  • それでは、本当にAND・OR・NOTの論理回路を作れるのか?試したくなった。

さらに...

  • 回路図で見るスイッチは、手動で押すことによって、豆電球を点灯あるいは消灯する。
  • 連携させるためには、豆電球の点灯あるいは消灯を次のスイッチ操作とする必要があるのだ。
  • 果たして、電気的なオン・オフを次のスイッチ操作に利用できるのか?という検証でもある。

以上の検証をするには、実際に電気回路を作ってみる必要がある。

  • しかし、実際に部品と基盤を調達するのは面倒だ。
  • そう言えば、レゴ感覚(ちょっと違うか?)で電気回路を作れてしまうおもちゃが、かつてあった。
  • そう、電子ブロックだ!
  • さっそく盆に、実家の押し入れの奥をガサゴソ探してみると...

数十年の時を経て、電子ブロックが見つかった!


ブロックの制限

  • この電子ブロックで、電気的なオン・オフで動作するAND・OR・NOT回路を作ってみようと思った。
  • ところが、作業を始めてすぐに、かなり難問だと気付いた。
  • 回路自体は想像できるのだけど、それを実現するブロックが足りないのだ。
  • リード線ブロックなら、抵抗やコンデンサ ブロックの配線まで活用して何とか代用できる。
  • しかし、スイッチの役割を担うトランジスタ ブロックはたったの二つしかないのだ。

悩んだ...。どうする?

電子ブロック for iPad

問題はあっけなく解決した。

  • 素晴らしい!時代は進んだ。
  • これなら、過大な電流を流して部品を壊してしまう不安も気にせずに、思いきり自由に試せる。
  • ブロックの数に制限はなく、いくつでも使いたいだけ配置できるのだ。
  • 電子ブロックを持っていない人も、iPadなら持っているかもしれない。
  • しかも、この電子ブロック for iPadは、無料アプリケーションである。

早速ダウンロードして、それぞれの回路を作ってみた。

AND回路
  • 両方のスイッチを押した時だけ、点灯する。

  • 回路中のスイッチがキーボードの役割。
  • それに続くトランジスタがCPUの役割。
  • トランジスタは水道の蛇口のイメージで、
    • ブロック左側から流れ込む電流が蛇口のノブを動かして、
    • ブロック上下方向に流れる電流をコントロールしている。
OR回路
  • どちらかのスイッチが押されていれば、点灯する。


NOT回路
  • スイッチを押せば消灯する。放せば点灯する。


NAND回路(AND + NOT)
  • AND回路とNOT回路を連携させてみた。
  • トランジスタ論理回路のスイッチとすることで、電気的なオン・オフを連携させることができるのだ。


NOR回路(OR + NOT)


本来はXOR回路(桁上がりを無視した加算回路になる)まで連携させてみたかったのだが、8×6のブロックエリアにNOT回路×2、AND回路×2、OR回路×1を配置するのは、自分の技術ではちょっと無理そう。(赤枠内の部分)


所感

  • 電子ブロック for iPadに、設計した回路を一つのブロックにまとめる機能があれば良いのに...。
  • プログラムで言う関数定義みたいなことができると、ちょっと複雑な論理回路の実験もできそう。

欲しくなったもの

学研の科学の付録にワクワクしていた昔を思い出した。