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技術部なら分かるアナログコンピュータ 3 ~ レシーブ編 ~


技 術 部 な ら 分 か る ア ナ ロ グ コ ン ピ ュ ー タ 3 レ シ ー プ 編 初 版 2015 年 AKIBAJIN

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神 田 部 品 と は ? 秋 葉 原 と い う と 、 電 気 街 を 指 す も の と 思 っ て い る 方 が 多 い と 思 い ま す が 、 あ の 当 た り は 外 神 田 と い う と こ ろ で 、 実 際 に は " あ き は ば ら " と い う 地 名 で は あ り ま せ ん ( " あ き ば は ら " と い う 地 名 は 末 広 町 の 当 た り に あ り ま す ) 。 そ ん な 外 神 田 に 実 際 に 存 在 し た ら ・ い う 想 像 か ら で き た の が 神 田 部 品 で す 。 日 々 勉 強 ! 、 日 々 努 力 ! 。 楽 し い ' ラ ク ' を 目 指 し て 運 営 し て お り ま す ! ぶ っ ち や け 、 楽 し け れ ば オ ッ ケ ー と い う の は 建 前 で 、 技 術 部 な ら 分 か る ア ナ ロ グ コ ン ピ ュ ー タ 3 レ シ ー プ 編 著 者 作 画 サ ー ク ル 名 発 行 日 印 刷 所 AKIBAJIN ( あ き ば じ ん ) (Twitter:AKIBAJIN) 狸 奴 ( り ど ) 神 田 部 品 http : //kandabuhin. web . fc2 . com/ (Twitter:kandabuhin) 初 版 2015 / 12 / 31 第 2 版 2016 / 08 / 14 有 限 会 社 ね こ の し っ ぽ

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技 術 部 な ら わ ぬ 、 る ア ロ ↓ 7 3 彈 — 女 者 画 ノ

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第 3 章 テ ニ ス ゲ ー ム を 設 計 し よ う ~ 跳 ね る 編 ~ 14 プ ロ ッ ク A d 既 4 の dt d2 ( の dt2 制 御 信 号 既 4 ① 制 御 回 路 十 地 面 座 標 d2 の dt2 制 御 信 号 地 面 と の 衝 突 判 定 ( コ ン パ レ ー タ ) 加 算 器 で 合 成 ( 反 転 加 算 回 路 で 加 算 さ せ た 後 、 反 転 さ せ て い る の で -1 倍 で あ る こ と に 注 意 ) プ ロ ッ ク B 図 3.2 跳 ね る を 実 現 す る 回 路 プ ロ ッ ク A 演 算 追 従 演 算 追 従 保 持 初 期 設 定 時 間 4 △ 追 従 演 算 追 従 演 算 保 持 初 期 設 定 プ ロ ッ ク B 時 間 跳 ね る 動 作 プ ロ ッ ク A か ら プ ロ ッ ク B へ の 物 理 量 の や り 取 り プ ロ ッ ク B か ら プ ロ ッ ク A へ の 物 理 量 の や り 取 り 図 3.3 タ イ ム チ ャ ー ト 初 期 値 設 定

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目 次 ま え が き イ ン ト ロ ダ ク シ ョ ン 第 1 章 前 々 回 の お さ ら い 前 回 の お さ ら い 前 回 、 前 々 回 を 踏 ま え た 上 で テ ニ ス ゲ ー ム を 作 ろ う ! 第 2 章 ( お さ ら い ) 2.1 基 本 設 計 2.2 テ ニ ス ゲ ー ム を 作 る に は 何 が 必 要 か ? 2.3 ボ ー ル の 放 物 運 動 を シ ミ ュ レ ー ト し て み た テ ニ ス ゲ ー ム を 設 計 し よ う ~ 跳 ね る 編 ~ 第 3 章 跳 ね る を 数 式 に す る も う 少 し 踏 み 込 ん で 回 路 化 し て み る 跳 ね る 回 路 を 製 作 し よ う 第 4 章 4.1 仕 様 の お さ ら い と 追 加 4.2 回 路 を 設 計 す る . 4.3 実 験 . 第 5 章 お わ り に 参 考 文 献 あ と が き 1 1 1 つ ん ・ 1 っ 0 (C) 1- り - り 冖 ー 1 1 っ 4 1 -1 一 1 3.2 LO 1 り 1 り 8 一 一 1 一 1 一 1 -1 21 23 25

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12 第 3 章 テ ニ ス ゲ ー ム を 設 計 し よ う ~ 跳 ね る 編 ~ く な る よ う に し ま す 。 ボ ー ル の エ ネ ル ギ ー に 直 接 関 わ っ て く る の は 速 度 に な り ま す の で 、 跳 ね る 前 と 後 で 速 度 が 減 衰 し て い く よ う に し ま す 。 し た が っ て 、 式 ( 3.2 ) の よ う な 関 係 に な り ま す 。 ( 3.2 ) 3.2 3.2 ユ + 1 ( 0 ) = の も う 少 し 踏 み 込 ん で 回 路 化 し て み る 跳 ね る と い う 反 復 運 動 を 回 路 に す る に は 跳 ね る と い う 動 作 を さ せ る に は 、 回 路 で 次 の 動 作 を さ せ る こ と が 必 要 で す 。 ( 1 ) ボ ー ル の 放 物 運 動 を 演 算 さ せ る 。 ( 2 ) ボ ー ル が 地 面 に 当 た っ た 事 を 判 定 す る 。 放 物 運 動 の 演 算 こ れ ら の 要 素 に つ い て 、 詳 し く み て い き ま し よ う 。 ・ 演 算 回 路 を 切 り 替 え る 回 路 ・ れ 回 目 の 物 理 量 を れ 十 1 回 目 を 演 算 す る 回 路 に 引 き 継 ぐ 回 路 ・ 地 面 と の 判 定 回 路 放 物 運 動 の 演 算 を す る 回 路 ( れ 回 目 用 と れ 十 1 回 目 用 の 2 系 統 用 意 す る ) こ れ を 実 現 さ せ る た め に は 、 大 き く 分 け て 4 つ の 要 素 を 作 り ま す 。 っ と 、 ざ っ と こ ん な 感 じ で す 。 ( 4 ) 以 降 繰 り 返 し 。 ( 3 ) 地 面 に 当 た っ た 時 の 物 理 量 を 、 次 の 運 動 を 演 算 す る 回 路 に 渡 し て 演 算 さ せ る 。 力 す る 』 と す る こ と で 判 定 さ せ ま す 。 そ こ で 、 コ ン パ レ ー タ を 用 い て 『 地 面 と 衝 突 』 = 『 あ る 電 圧 以 下 に な っ た 場 合 に 信 号 を 出 ボ ー ル が 跳 ね る こ と は 、 す な わ ち 地 面 に 当 た っ た 事 を 判 定 し な く て は な り ま せ ん 。 地 面 と の 衝 突 判 定 う な 演 算 を さ せ ま す 。 用 意 し ま す 。 プ ロ ッ ク A と プ ロ ッ ク B を 交 互 に 動 作 さ せ る こ と で 、 あ た か も 跳 ね て い る よ 下 、 プ ロ ッ ク A と い う ) と れ 十 1 回 目 用 の 回 路 ( 以 下 、 プ ロ ッ ク B と い う ) 、 2 つ の 回 路 を こ れ は 前 回 や っ た こ と で あ り 、 図 2.3 の 回 路 そ の も の で す 。 こ れ を れ 回 目 用 の 回 路 ( 以

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第 4 章 跳 ね る 回 路 を 製 作 し よ う ↓ SW2 16 R2 Vi n RI Vout 十 ↑ SW 1 VO R3 Vout Vin VO (a) 図 記 号 (b) 内 部 回 路 図 4.1 初 期 値 も 入 れ ら れ る 積 分 器 表 4.1 製 作 す る デ コ ー ダ 回 路 の 真 理 値 表 状 態 ア ナ ロ グ ス イ ッ チ SWI SW2 SW3 XI XO 保 持 演 算 ( 積 分 動 作 ) 初 期 設 定 ( 追 従 モ ー ド ) リ セ ッ ト 入 力 -0 1 一 0 一 1 真 理 値 表 か ら ロ ジ ッ ク 回 路 に 落 と し こ む 以 外 は ' 0 ' に な れ ば 良 い の で す か ら 、 ま ず は SWI の 結 果 に つ い て 見 て み ま す 。 {XI,XO} = { 0 , 1 } の 時 に だ け ' 1 ' に な り 、 そ れ XI ・ XO = SWI が 成 り 立 ち ま す 。 SW2 は XI の 入 力 が そ の ま ま 出 力 さ れ て い ま す 。 し た が っ て 、 XI = SW2 が 成 り 立 ち ま す 。 か ら 、 SW3 は {XI,XO} = { 1 , 0 } の 時 に だ け ' 1 ' に な り 、 そ れ 以 外 は ' 0 ' に な れ ば 良 い の で す XI ・ XO = SW3

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15 第 4 章 跳 ね る 回 路 を 製 作 し よ う 回 路 構 成 は 決 ま っ た の で 、 こ の 章 で は 回 路 の 組 み 立 て 、 実 験 ま で を 行 っ て い こ う と 思 い ま す 。 4 ユ 仕 様 の お さ ら い と 追 加 5 ペ ー ジ で 述 べ た 仕 様 を 、 一 部 抜 粋 し て お さ ら い し ま す 。 オ ペ ア ン プ の 電 源 電 圧 は 土 5 [ V ] で 使 用 し ま す 。 本 質 的 に は 、 ボ ー ル の シ ミ ュ レ ー ト は ア ナ ロ グ コ ン ピ ュ ー タ 、 シ ー ケ ン ス の 部 分 は ー タ ( も ち ろ ん デ ィ ス ク リ ー ト 部 品 ) の み で 構 成 し ま す が 、 あ ま テ ィ ジ タ ノ レ コ ン ピ ュ り に も 細 か い 判 定 を さ せ な い と い け な い 場 合 は マ イ コ ン で 判 定 さ せ る と い っ た 方 法 を 取 っ て い こ う と 思 い ま す ( ご め ん な さ い w ) 。 今 回 か ら ロ ジ ッ ク 回 路 が 追 加 さ れ る た め 、 仕 様 も 以 下 の こ と を 追 加 し ま す ( と い う か 忘 れ て ま し た w ) 。 ・ ロ ジ ッ ク 回 路 の 電 源 電 圧 は 十 5 Ⅳ ] で 使 用 し ま す 。 ー 十 5 [ V ] を ' 1 ' 、 O[V] (GND) を ' 0 ' と い う 論 理 に し ま す ( 正 論 理 ) 。 4.2 回 路 を 設 計 す る 4.2.1 積 分 器 の ロ ジ ッ ク 前 作 で 初 期 値 も 入 れ ら れ る 積 分 器 を 製 作 し ま し た ( 図 4.1) 。 こ の 回 路 は SW1æSW3 の 3 つ の ア ナ ロ グ ス イ ッ チ を 切 り 替 え る こ と で 、 出 力 保 持 、 積 分 演 算 、 初 期 値 設 定 ( 追 従 モ ー ド ) 、 リ セ ッ ト の 4 つ の 機 能 を 切 り 替 え ら れ ま し た 。 し か し な が ら 、 3 つ の ア ナ ロ グ ス イ ツ チ を 制 御 す る の で す か ら 、 8 通 り の 組 み 合 わ せ が 存 在 す る 上 、 万 が 一 、 マ イ コ ン で 制 御 す る こ と も 考 え て も 、 3 つ の ア ナ ロ グ ス イ ッ チ を 2 入 力 の デ ィ ジ タ ル 入 力 で 制 御 で き た ほ う が 使 い 勝 手 が 良 さ そ う で す 。 そ こ で 、 2 入 力 の デ ィ ジ タ ル 信 号 を 3 出 力 に 変 換 す る ロ ジ ッ ク 回 路 ( デ コ ー ダ ) を 組 み ま す 。 今 回 は 、 表 4.1 の 真 理 値 表 に な る よ う な ロ ジ ッ ク 回 路 を 製 作 し ま す 。

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6 あ り ま す 。 第 2 章 テ ニ ス ゲ ー ム を 作 ろ う ! ( 1 ) サ ー ブ を 打 ち 込 む 0 ( 3 ) ボ ー ル を 打 ち 返 す ( お さ ら い ) 図 2.1 ( 4 ) コ ー ト 外 ( 画 面 外 ) の 判 定 ( 2 ) 地 面 に 着 い た ら 跳 ね る テ ニ ス ゲ ー ム を 作 る に は ? ( 4 ) コ ー ト 外 ( 画 面 外 ) に 飛 び 出 し た 場 合 、 ( 1 ) の 状 態 に 戻 る 。 こ の 時 の サ ー プ 権 の 移 行 も 行 う 。 こ の 一 連 の 動 作 を 、 ア ナ ロ グ コ ン ピ ュ ー タ だ け で や っ て し ま い ま す ! ! ー ・ 0 っ と い う と 、 な ん か 夢 み た い な 話 で す ね w 。

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あ れ は 嘘 だ 」 ヒ 0 と い う よ り 、 「 ( キ リ 良 く 終 わ ら せ る た め に ) 次 号 で 完 結 ( で き る よ う に 頑 張 る ぞ ) 正 し い 表 記 と な っ て お り ま す 。 お 詫 び し て 訂 正 し ま す ・ っ と い う こ と で 、 こ の シ リ ー ズ は 完 結 し ま せ ん 。 と い う か 完 結 で き ま せ ん で し た ( - 111 ! 」 が そ ん な 前 編 後 編 的 な サ ッ ク リ 終 え ら れ る よ う な 内 容 じ ゃ な い こ と を 、 今 に な っ て 悟 っ た 次 第 で す w 。 さ て 、 そ ろ そ ろ 本 編 に 入 り た い と 思 い ま す 。 お 付 き 合 い の ほ ど 、 よ ろ し く お 願 い い た し ま す 。 2015 / 11 / 10 AKIBAJIN