【誰でもわかる基本情報シリーズ】14.「計測・制御」

誰でもわかる基本情報シリーズ

みなさんこんにちは!おさかなです!

今回から「誰でもわかる基本情報シリーズ」というテーマで「基本情報技術者試験」に合格するための知識をご紹介していきます!

第14弾は「計測・制御」について、書いていこうと思います!

それでは、レッツゴー!!!!!

想定読者
・「基本情報技術者試験」を受験しようと思っている人
・「基本情報」に必要な知識を身に着けたい人
・IT初心者の人

前回の復習

前回は「半加算器と全加算器」について学習していきました。

【誰でもわかる基本情報シリーズ】13.「半加算器と全加算器」
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今回は「計測・制御」について学習していきたいと思います…!

アナログとデジタル

「音声」などのように連続的に変化する情報のことを「アナログデータ」といいます。
そのアナログデータを細かく区切って「0」と「1」に置き換えた不連続な情報を「デジタルデータ」といいます。

おさかな
おさかな

イメージとしては、「アナログ時計」と「デジタル時計」を思い浮かべるといいよ!

例えば、「アナログ時計」の場合は、「1秒」と「2秒」の間でも秒針が連続的に動いていますが、「デジタル時計」の場合は、「1」の次に「2」が表示され不連続とに動いているといえます。

 

A/D変換・D/A変換

「アナログデータ」を「デジタルデータ」に変換することを「A/D変換」といいます。

おさかな
おさかな

アナログの「A」とデジタルの「D」だね!

逆に「デジタルデータ」を「アナログデータ」に変換することを「D/A変換」といいます。

PCM方式(パルス符号変調方式)

PCMはアナログの音声信号をデジタル符号に変換する代表的な方法です。
標本化→量子化→符号化の順に行います。

1つずつ解説していきます。

標本化

標本化」とは時間的に連続したアナログ信号の波形を、一定間隔で測定するもので「サンプリング」とも呼びます。
1秒あたりのサンプリング回数をサンプリング周波数としてヘルツ(H)で表します。

量子化

量子化」とは、測定した信号をあらかじめ決められた一定の間隔(28、216、224など)に区切って数値化することです。区切る間隔を量子化ビット数としてビット(bit)で表します。

符号化

符号化」量子化された値を2進数のデジタル符号に変換します。

サンプリング周波数が短く、量子化の段階数が多いほど、元の音に近くなりますがデータ容量が大きくなります。

制御技術

環境などの外部の作用(外乱)の影響をセンサーで検知して、修正動作を行う制御のことを「フィードバック制御」といいます。主に、エアコンの温度設定などに利用されています。

おさかな
おさかな

エアコンってすごい!

このほか、あらかじめ定められた順序条件に従って、各段階に制御を進めていく「シーケンス制御」などもあります。

 

コンピューター制御には次のような「要素」を用います。

A/Dコンバータ

アナログ信号を、コンピューターが処理可能なデジタル信号に変換するもの。

おさかな
おさかな

やっぱり名前がそのままだ…!笑

 

センサ

物理処理を検知して、電気信号に変換するもの。例えば「温湿度センサ」「赤外線センサ」「加速度センサ」など。

他にも以下のようなものがある。
ひずみゲージ … 絶縁体の表面に貼り付けた金属箔の電気抵抗の変化により、物体の変形を検出。
ジャイロセンサ … 端末の角速度(回転の速度)傾きを検出。

おさかな
おさかな

ジャイロセンサを利用した「ゲーム機」もたくさんあるよね!

アクチュエータ

コンピューターが出力した電気信号を回転運動・直線運動など力学的な運動に変換する。例えば「シリンダー」や「モーター」など。

アンプ

マイクロフォンセンサなどが出力した微小な電気信号を増幅する。

おさかな
おさかな

ライブハウスとかに置いてある、あの黒いやつだね…!

PWM制御

PWM(Pilse Width Modulation)制御」とは、 モーターの回転速度や、LEDの明るさなどをデジタル信号で制御する方式です。
別名「パルス幅変調制御」ともいいます。

PWM制御」の信号の値は「ON」と「OFF」の2つだけで、周期の中の「ON」の時間を長くすると平均電流が大きくなります。そうすることで、モーターの速度やLEDの明るさを上げることができます。

クロック信号

クロック信号」とは、コンピューター内部で各装置の動作のタイミングをとっているものです。
電圧が高くなる点を「立上り」、低くなる点を「立下り」といい、デジタル信号のため、「0」「1」の2値で表します。

正論理」の場合は、高い電圧(High)が「1」、低い電圧(Low)を「0」とします。
負論理」の場合はこのになります。

 

おさかな
おさかな

しっかり復習しておこう!

おさかなが参考にした「書籍」一覧↓

(PDF・スマホ単語帳付)かんたん合格 基本情報技術者教科書 令和2年度

令和02年 イメージ&クレバー方式でよくわかる 栢木先生の基本情報技術者教室 情報処理技術者試験

キタミ式イラストIT塾 基本情報技術者 令和02年 (情報処理技術者試験)

令和02年【春期】【秋期】 基本情報技術者 合格教本

感想・まとめ

今回は「計測・制御」について、書いていきました…!

いかがだったでしょうか?

今回はたくさん用語が出てきたと思うので、1つ1つしっかりと復習をしていおきましょう!わからなくなったら、またおさかなびを確認してみてください!

↓次回は「オートマトン」について解説していきます!

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お楽しみに~!

おさかなびではプログラミング学習中の人、ブログ初心者に向けて、「デジタル時代を楽しむためのミニ知識」をご紹介しています!
ぜひ他のページも覗いてみてください…!

それでは今回はこの辺で!

ここまで読んでくださり、ありがとうございました!

おさかなでした!

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