
CircuitSimCraft
在Minecraft中教授模拟电子学:从电阻器到晶体管,两种交易村民职业,AC/波特图分析,以及一个真正的MNA电路求解器(SPICE系列)——不是脚本化的近似。查看https://github.com/rpicos-uib/circuitsimcraft。
一个将 Minecraft 变成一个模拟电子实验室的 Fabric 模组。放置电阻、电容、电感、忆阻器、二极管、晶体管(NPN/PNP/NMOS/PMOS)、全部四种经典受控源(VCVS/VCCS/CCCS/CCVS),以及一个完整的捆绑式三相电力系统(电源、R/L/C、电流表、打包/解包器)作为方块,将它们用导线连接,用电源、函数发生器或交流电源驱动,并使用手持示波器探测实时的电压/电流/频率响应——这一切都由一个真正的修正节点分析(MNA)电路求解器支持,这是 SPICE 所使用的同一类算法,而非脚本化的近似模拟。
这是一个教学工具:目标是让游戏内的行为与你真实工作台上看到的情况相匹配(RC 充电曲线、RLC 振铃、忆阻器的电阻随累积电荷漂移、二极管的整流输出、晶体管的开关、平衡三相电流在每一瞬间总和精确为零),只是时间尺度是 Minecraft 游戏刻而非现实世界时间。

内含内容
通过 三个 交易村民职业出售,这样教室世界无需创造模式物品给予指令即可分发组件:
- 电工(工作站点:面包板)— 电阻、电容、电感、忆阻器、电源、函数发生器(+ 电压/频率模块)、导线、接地、电流表、理想运算放大器、交流电源、R2V/V2R 红石-电压转换器,以及三个示波器探头(时域、X-Y 和 AC/波特图)。
- 电子工程师(工作站点:工作台)— 二极管、NPN/PNP/NMOS/PMOS 晶体管、电流源、电压表,以及全部四种经典受控源(VCVS/VCCS/CCCS/CCVS)。
- 电气工程师(工作站点:配电盘)— 完整的三相世界:三相导线、电源、电阻、电感、电容、电流表、一对打包/解包器,用于在打包图和单导体图之间切换,以及一个专用的三相示波器探头,以标准的红/黄/蓝约定叠加显示所有三相。
两个求解器在同一布线上并行运行:一个用于示波器实时轨迹的普通瞬态(时域)求解器,以及一个独立的用于交流探头波特图频率扫描(幅度 + 相位,对数间隔)的小信号交流求解器——因此,同一个电路可以同时向您展示阶跃响应和频率响应。
现成构建
十个数据包函数可为您构建内容——无需手动布线。其中三个用于设置交易村民:
/function circuitsimcraft:electrician_shop
/function circuitsimcraft:engineer_workshop
/function circuitsimcraft:electrical_engineer_workshop
其余七个用于搭建完整的工作示例电路(分压器、RC 低通和 RLC 谐振波特图、半波整流器、忆阻器捏合磁滞回线、运算放大器开环波特图,以及一个平衡的三相阻性负载),每个都使用默认组件预设,并已手持正确的示波器探头且拉杆未扳动:
/function circuitsimcraft:voltage_divider
/function circuitsimcraft:rc_lowpass
/function circuitsimcraft:rlc_resonance
/function circuitsimcraft:half_wave_rectifier
/function circuitsimcraft:memristor_hysteresis
/function circuitsimcraft:opamp_bode
/function circuitsimcraft:three_phase_load
/function circuitsimcraft:three_phase_bundle_unbundle
请参阅 README 了解达到每个实验预期值和预测结果所需的确切右键次数。
需求
- Minecraft 26.2 — Mojang 新的
year.release版本命名,而非 旧的1.21.x系列。 - Fabric Loader >= 0.19.3
- Fabric API 0.155.2+26.2(必须与 Minecraft 版本匹配——必需依赖,见下文)
- Java 25 — 这是 Minecraft 26.2 的一般性要求,并非此模组特有。
源代码、问题与引用
源代码、问题跟踪器和完整文档:https://github.com/rpicos-uib/circuitsimcraft
如果您在课堂、论文或衍生模组中使用 CircuitSimCraft,请注明作者:Rodrigo Picos、Stavros G. Stavrinides、George Stavrinides、Ariadna Picos 和 Gerard Picos。完整的引用信息请参阅仓库中的 CITATION.cff。
许可证
CC BY 4.0 — 与宽松的软件许可证(MIT、Apache 等)不同,CC BY 将署名作为再利用的法律条件,而不仅仅是礼貌;请参阅上述引用。
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