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Schaltkreise/Logikgatter (Redstone)

Aus Technik Wiki
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Gruppe: Grid Redstone-Fackel.png
Schaltkreise

Grid Roter Sand blass.png mit Mechaniken
                Hier:
Grid Redstone.png mit Redstone

Grid Befehlsblock.png mit Befehlen

Die vorgestellte Technik kann in der Redstone-Welt angesehen werden.
Redstone-Diagramm.png                      Diese Seite enthält zur besseren Übersicht Diagramme des MCRedstoneSims
Basisdiagramm für verschiedene Logikgatter

Um eine Redstone-Fackel als Logikgatter zu benutzen, sollten alle Quellen einen Block hinter der Fackel selbst miteinander verbunden sein. Um den Zustand einer Redstone-Fackel als Ausgang zu benutzen, muss ein Redstone-Kabel auf gleicher Höhe mit der Fackel verbunden werden. Ein Kabel, das sich direkt unter einem Block, an dem eine Fackel angebracht ist, befindet, kann keine Verbindung mit der Fackel herstellen; eine andere Fackel, die an derselben Stelle platziert wird, jedoch schon.

Ein Redstone-Signal kann eine Signalstärke von 1-15 (wahr) oder 0 (falsch) haben, weshalb es sich bestens für den Bau von Logikgattern eignet. Wobei auch hier schon klar wird, dass das Redstone-Kabel durch die 15 verschiedenen Zustände sich auch analog verhalten kann, dieses Verhalten wiederum können aber nur darauf fokussierte Redstone-Elemente erkennen, weshalb die Redstone-Signalstärken jeglicher Stärke einfach als wahr aufgefasst werden.

Nachfolgend eine Liste einiger der Basis-Gatter mit zugehörigen Animationen und Beispielbildern (für eine Übersicht über alle Gatter siehe das Diagramm rechts). Es gibt viele weitere Möglichkeiten, Logikgatter anders aufzubauen als die hier gezeigten Beispiele, weshalb diese nur zur Orientierung dienen.

Der Merker (M)[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Schaltkreise Logikgatter (Redstone) Animation 1.1.1.png Schaltkreise Logikgatter (Redstone) Animation 1.1.2.png

Der Merker (Fachausdruck: "Litotes" oder "Interrogation") ist im eigentlichen Sinn kein richtiges Gatter, jedoch ermöglicht er Signale genauso auszugeben wie er sie empfangen hat. Man kann auch zwei hintereinander geschaltete Nicht-Gatter als Merker verwenden.

Litotes
a ¬¬a
w W
f F
Merker
A Merker A
0 0
1 1

Das Nicht-Gatter (¬)[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Nicht-Gatter (Umkehrer)
Nicht-Gatter hintereinander geschaltet

Schaltkreise Logikgatter (Redstone) Animation 2.1.1.png Schaltkreise Logikgatter (Redstone) Animation 2.1.2.png

Das Nicht-Gatter (engl. "NOT-Gate"; Fachausdruck: "Negation"; auch "Umkehrer"; in der Elektrotechnik "Inverter" genannt) sind einstellige Junktoren und können als Bindeglied in Schaltkreisen dienen. Dieses Logikgatter kehrt eingehende Signale um und kann auch als Signallampe benutzt werden, die eingeschaltet ist, wenn kein Eingangssignal vorhanden ist. Für den Bau von allen anderen Logikgattern wird das Nicht-Gatter benötigt, wodurch es zum wichtigsten Baustein der Redstone-Mechanismen zählt.

Negation
a ¬a
w F
f W
Nicht-Gatter
A Nicht A
0 1
1 0
Entwurf A B
Größe 1x1x2 1x2x1
Fackeln 1 1
Redstone 0 0
Eingang isoliert? Ja Ja
Ausgang isoliert? Ja Ja

Das Und-Gatter (∧)[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Verschiedene Varianten von Und-Gattern

Schaltkreise Logikgatter (Redstone) Animation 3.1.1.png Schaltkreise Logikgatter (Redstone) Animation 3.1.2.png Schaltkreise Logikgatter (Redstone) Animation 3.1.1.png Schaltkreise Logikgatter (Redstone) Animation 3.1.3.png Schaltkreise Logikgatter (Redstone) Animation 3.1.1.png Schaltkreise Logikgatter (Redstone) Animation 3.1.4.png

Das Und-Gatter (engl. "AND-Gate"; Fachausdruck: "Konjunktion") ist ein zweistelliger Junktor und verknüpft zwei oder beliebig weitere Signaleingänge, sodass der Ausgang nur dann wahr sein kann, wenn die beiden Eingänge wahr sind.

Konjunktion
a b a∧b
w w W
w f F
f w F
f f F
Und-Gatter
A B A UND B
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
Entwurf A B C
Größe 3x2x2 2x3x2 1x6x5
Fackeln 3 3 3
Redstone 1 2 3

Das Oder-Gatter (∨)[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Oder-Gatter mit drei Eingängen

Schaltkreise Logikgatter (Redstone) Animation 4.1.1.png Schaltkreise Logikgatter (Redstone) Animation 4.1.2.png Schaltkreise Logikgatter (Redstone) Animation 4.1.1.png Schaltkreise Logikgatter (Redstone) Animation 4.1.3.png Schaltkreise Logikgatter (Redstone) Animation 4.1.1.png Schaltkreise Logikgatter (Redstone) Animation 4.1.4.png

Bei einem Oder-Gatter (engl. "OR-Gate"; Fachausdruck: "Disjunktion") muss mindestens ein Eingang wahr sein, um einen wahren Ausgang zu erhalten. Verknüpft man zwei Eingänge direkt über Redstone, erhält man ein sogenanntes Oder-Gatter.

Disjunktion
a b a∨b
w w W
w f W
f w W
f f F
Oder-Gatter
A B A ODER B
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
Entwurf A B
Größe 1x1x1 1x3x2
Fackeln 0 2
Redstone 1 1
Eingang isoliert? Nein Ja
Ausgang isoliert? Nein Ja
Höchste Anzahl der Eingänge 3 4

Das Nicht-Und-Gatter (⊼)[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Varianten eines Nicht-Und-Gatters.

Schaltkreise Logikgatter (Redstone) Animation 5.1.1.png Schaltkreise Logikgatter (Redstone) Animation 5.1.2.png Schaltkreise Logikgatter (Redstone) Animation 5.1.1.png Schaltkreise Logikgatter (Redstone) Animation 5.1.3.png Schaltkreise Logikgatter (Redstone) Animation 5.1.1.png Schaltkreise Logikgatter (Redstone) Animation 5.1.4.png

Das Nicht-Und-Gatter (engl. "NAND-Gate") ist ein Logikgatter, bei dem der Ausgang nur dann falsch ist, wenn alle Eingänge wahr sind.

Negative Konjunktion
a b a⊼b
w w F
w f W
f w W
f f W
Nicht-Und-Gatter
A B A NICHT UND B
0 0 1
0 1 1
1 0 1
1 1 0
Entwurf A B
Größe 3x1x2 2x2x1
Fackeln 2 2
Redstone 1 1

Das Nicht-Oder-Gatter (⊽)[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Varianten eines Nicht-Oder-Gatters.

Schaltkreise Logikgatter (Redstone) Animation 6.1.1.png Schaltkreise Logikgatter (Redstone) Animation 6.1.2.png Schaltkreise Logikgatter (Redstone) Animation 6.1.1.png Schaltkreise Logikgatter (Redstone) Animation 6.1.3.png Schaltkreise Logikgatter (Redstone) Animation 6.1.1.png Schaltkreise Logikgatter (Redstone) Animation 6.1.4.png

Das Nicht-Oder-Gatter (engl. "NOR-Gate") ist ein Logikgatter, bei dem der Ausgang nur dann falsch ist, wenn mindestens ein Eingang wahr ist.

Negative Disjunktion
a b a⊽b
w w F
w f F
f w F
f f W
Nicht-Oder-Gatter
A B A NICHT ODER B
0 0 1
0 1 0
1 0 0
1 1 0
Entwurf A B
Größe 1x1x2 3x3x3
Fackeln 1 1
Redstone 0 5
Eingänge 3 4
Eingänge isoliert? Ja Ja

Das Exklusiv-Oder-Gatter (⊻)[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Varianten eines Exklusiv-Oder-Gatters.

Schaltkreise Logikgatter (Redstone) Animation 7.1.1.png Schaltkreise Logikgatter (Redstone) Animation 7.1.2.png Schaltkreise Logikgatter (Redstone) Animation 7.1.1.png Schaltkreise Logikgatter (Redstone) Animation 7.1.3.png Schaltkreise Logikgatter (Redstone) Animation 7.1.1.png Schaltkreise Logikgatter (Redstone) Animation 7.1.4.png

Exklusiv-Oder-Gatter in schmaler Bauweise; eignet sich sehr gut bei vielen parallelen Signalen

Das Exklusiv-Oder-Gatter (engl. "XOR-Gate"; Fachausdruck: "Antivalenz" oder "Kontravalenz"; auch "Ausschließliches Oder/ Entweder oder") ist ein Logikgatter, bei dem der Ausgang nur dann wahr sein kann, wenn beide Eingänge unterschiedliche Aussagen treffen. Wenn man ein Nicht-Gatter am Ende platziert, entsteht daraus ein Exklusiv-Nicht-Oder-Gatter, bei dem der Ausgang nur dann wahr ist, wenn beide Eingänge gleich sind. Eine nützliche Eigenschaft ist, dass ein Exklusiv-Oder- oder Exklusiv-Nicht-Oder-Gatter seinen Ausgang immer dann ändert, wenn sich ein Eingang ändert. Das kann man beispielsweise bei einer Lichtanlage verwenden, die von zwei verschiedenen Orten ein- und ausgeschaltet werden soll.

Antivalenz
a b a⊻b
w w F
w f W
f w W
f f F
Exklusiv-Oder-Gatter
A B A EXKLUSIV ODER B
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0
Entwurf A B C D E F G H I
Größe 3x5x2 3x3x3 5x5x1 3x3x2 5x4x2 3x3x3 5x2x2 4x3x3 1x5x6
Fackeln 5 5 3 3 3 5 8 3 6
Redstone 6 5 14 3 12 4 4 8 6
Verstärker 0 0 0 0 0 0 0 2 0
Geschwindigkeit (Ticks) 3 3 2 2 2 3 3 3 3
Richtung des Ausgangs vorwärts rückwärts vorwärts vorwärts vorwärts vorwärts vorwärts vorwärts vorwärts
benötigt Hebel? Nein Nein Nein Ja Nein Nein Nein Nein Nein

Das Exklusiv-Nicht-Oder-Gatter (≡)[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Varianten eines Exklusiv-Nicht-Oder-Gatters.

Schaltkreise Logikgatter (Redstone) Animation 8.1.1.png Schaltkreise Logikgatter (Redstone) Animation 8.1.2.png Schaltkreise Logikgatter (Redstone) Animation 8.1.1.png Schaltkreise Logikgatter (Redstone) Animation 8.1.3.png Schaltkreise Logikgatter (Redstone) Animation 8.1.1.png Schaltkreise Logikgatter (Redstone) Animation 8.1.4.png

Das Exlusiv-Nicht-Oder-Gatter (engl. "XNOR-Gate"; Fachausdruck: "Äquivalenz" oder "Biimplikation") ist ein Logikgatter, bei dem der Ausgang nur dann wahr sein kann, wenn beide Eingänge gleich sind.

Biimplikation
a b a≡b
w w W
w f F
f w F
f f W
Exklusiv-Oder-Gatter
A B A EXKLUSIV NICHT ODER B
0 0 1
0 1 0
1 0 0
1 1 1
Entwurf A B C D E F
Größe 4x3x2 4x3x2 2x5x4 3x5x3 4x5x2 4x5x2
Fackeln 6 4 4 4 4 4
Redstone 5 5 7 7 10 9
Geschwindigkeit (Ticks) 3 2 2 2 2 2
Ausgang Richtung vorwärts vorwärts vorwärts vorwärts vorwärts rückwärts.
Hebel benötigt? Nein Ja Nein Nein Nein Nein

Das Impliziert-Gatter (→)[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Schaltkreise Logikgatter (Redstone) Animation 9.1.1.png Schaltkreise Logikgatter (Redstone) Animation 9.1.2.png Schaltkreise Logikgatter (Redstone) Animation 9.1.1.png Schaltkreise Logikgatter (Redstone) Animation 9.1.3.png Schaltkreise Logikgatter (Redstone) Animation 9.1.1.png Schaltkreise Logikgatter (Redstone) Animation 9.1.4.png

Das Impliziert-Gatter (Fachausdruck: "Implikation"; auch "Wenn Dann") ist ein Logikgatter bei dem der Ausgang nur dann falsch sein kann, wenn der Eingang B falsch ist. Dies ist der Fall, wenn die Bedingung A wahr ist, die Konsequenz B hingegen falsch. Man kann die Beziehung verstehen als "Wenn A dann B." Mit den booleschen Grundoperatoren lässt sich "Impliziert" ausdrücken als "B oder nicht A". Das Design C hat die Geschwindigkeit von 2 Ticks, wenn der Ausgang 1 ist, ansonsten 1 Tick. Wenn man diesen Umstand ausgleichen will, platziert man ein Verstärker auf Stufe 1 vor Eingang "A".

Implikation
a b a→b
w w W
w f F
f w W
f f W
Impliziert-Gatter
A B A IMPLIZIERT B
0 0 1
0 1 1
1 0 0
1 1 1
Design A B C D
Größe 2x2x1 2x1x2 2x3x2 1x3x2
Fackeln 1 1 3 1
Redstone 1 1 2 2
Geschwindigkeit (Ticks) 1 1 2 1
Eingänge isoliert? Nur A Nur A Ja Nur A
Ausgang isoliert? Nein Nein Ja Nein

Das Flanken-Gatter (↑)[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Schaltkreise Logikgatter (Redstone) Animation 10.1.1.png Schaltkreise Logikgatter (Redstone) Animation 10.1.2.png Schaltkreise Logikgatter (Redstone) Animation 10.2.1.png Schaltkreise Logikgatter (Redstone) Animation 10.2.2.png

Das Flanken-Gatter ist im eigentlichen Sinne kein richtiges Gatter sondern eine Abwandlung eines Merkers, der das eingehende Signal zwar genauso weiter gibt wie er es erhalten hat, aber das nur für eine gewisse eingestellte Zeit. Denn das Flanken-Gatter wandelt permanent anliegende Signale hinunter auf eine Signal-Länge von ein, zwei oder drei Ticks um. Dies kann, besonders wenn man weitergehend mit Ticks arbeiten möchte, wichtig sein, da jedes normale Redstone-Element Signale liefert, welche länger sind als ein einzelner Tick.

Das Flanken-Gatter besteht aus zwei Negationen (Nicht-Gatter) und einem Redstone-Verstärker, welcher ebenfalls als Negation genutzt wird. Bei einfließen des Signals unten wird die normalerweise aktive Redstone-Fackel deaktiviert, was dafür sorgen würde, dass die obere Redstone-Fackel wieder aktiviert würde. Das Signal fließt jedoch auch in den Verstärker, welcher ab einer Verzögerung von drei Ticks die obere Redstone-Fackel auch wieder deaktiviert.

Je nach Einstellung des Verstärkers in der Mitte der Konstruktion kommt ein anderes Signal am Ende heraus.

  • 1 & 2 Tick - kein Ausgangssignal
  • 3 Tick - 1 Tick Ausgangssignal
  • 4 Tick - 3 Tick Ausgangssignal
  • Ein 2 Tick Ausgangssignal ist mit dieser Konstruktion nicht möglich

Einziger Nachteil bei dieser Konstruktion ist, dass sie, falls ein 1-Tick-Signal eingehen sollte, dieses nicht weitergibt, sondern verschluckt. Dies kann man verhindern, indem man einen Verstärker mit der Einstellung 2 Tick vor die Konstruktion setzt.

Alternativ kann man auch eine andere Konstruktion verwenden: Die gleiche Technik, die für den Verstärker-Taktgeber benutzt wird, kommt hier zum Einsatz, um ein Signal jeglicher Länge in ein 1-Tick-Signal umzuwandeln, ohne dass der Mechanismus zum erneuten Anwenden manuell zurückgesetzt werden muss. Hierbei muss der Verstärker vor dem Block auf 2 Tick eingestellt sein.

  • Für 1 Tick Ausgangssignal muss der Verstärker vor dem klebrigen Kolben auf 2 oder 3 Tick eingestellt sein.

Achtung! bei 2 Ticks funktioniert es nur, wenn das Signal von der Seite des Blocks kommt!

  • Für 2 Ticks Ausgangssignal muss der Verstärker hinter dem Block durch Redstone ersetzt werden.
  • Für 3 Ticks Ausgangssignal muss der Verstärker vor dem Piston auf 4 Tick eingestellt sein.

Solange der Block zwischen den beiden Verstärkern steht, wird ein Signal übertragen, wenn der klebrige Kolben den Block weg schiebt, wird das Signal unterbrochen. Da der klebrige Kolben aber 1 Tick braucht, um den Block zu schieben, wird das Signal 1 Tick lang übertragen.

Flankierung
a ↑a
w W↑f
f F
Flanken-Gatter
A FLANKE A
0 0
1 1↑0

Das Expanded-Gatter (↔)[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Das Expanded-Gatter

Schaltkreise Logikgatter (Redstone) Animation 11.1.1.png Schaltkreise Logikgatter (Redstone) Animation 11.1.2.png Schaltkreise Logikgatter (Redstone) Animation 11.1.1.png Schaltkreise Logikgatter (Redstone) Animation 11.1.3.png Schaltkreise Logikgatter (Redstone) Animation 11.1.1.png Schaltkreise Logikgatter (Redstone) Animation 11.1.4.png

Das Expanded-Gatter ist kein eigenes Gatter, sondern ist eine Kombination aus mehreren Gattern und besitzt zwei Eingänge sowie drei verschiedene Ausgänge. Wenn jeweils ein Eingang aktiviert wird, wird genau ein entsprechender Ausgang aktiviert, wenn allerdings beide Eingänge aktiviert werden, dann schaltet nur der Ausgang in der Mitte durch. Werden die beiden außen liegenden Ausgänge zusammengelegt, so erhält man einen Halbaddierer.

Expandierung
a b →a↔b a↔b a↔→b
w w F W F
w f W F F
f w F F W
f f F F F
Expanded-Gatter
A B NUR A A UND B NUR B
0 0 0 0 0
0 1 0 0 1
1 0 1 0 0
1 1 0 1 0
Entwurf A
Größe 5x3x2
Fackeln 5
Redstone 7