《機械》〈情報伝送及び処理〉[R4上:問14]電子機械の構成と基礎技術に関する空欄穴埋問題

【問題】

【難易度】★★☆☆☆(やや易しい)

次の文章は,電子機械の構成と基礎技術に関する記述である。

ディジタルカメラや自動洗濯機など我々が日常で使う機器,ロボット,生産工場の工作機械など,多くの電子機械はメカトロニクス技術によって設計・製造され,運用されている。機械にマイクロコンピュータを取り入れるようになり,メカトロニクス技術は発展してきた。

電子機械では,外界の情報や機械内部の運動状態を各種センサにより取得する。大部分のセンサ出力は電圧または電流の信号であり時間的に連続に変化する\( \ \fbox {  (ア)  } \ \)信号である。電気,油圧,空気圧などのエネルギーを機械的な動きに変換するアクチュエータも\( \ \fbox {  (ア)  } \ \)信号で動作するものが多い。これらの信号はコンピュータで構成される制御装置で\( \ \fbox {  (イ)  } \ \)信号として処理するため,信号の変換器が必要となる。\( \ \fbox {  (ア)  } \ \)信号から\( \ \fbox {  (イ)  } \ \)信号への変換器を\( \ \fbox {  (ウ)  } \ \)変換器,その逆の変換器を\( \ \fbox {  (エ)  } \ \)変換器という。センサの出力信号は\( \ \fbox {  (ウ)  } \ \)変換器を介してコンピュータに取り込まれ,コンピュータで生成されたアクチュエータへの指令は\( \ \fbox {  (エ)  } \ \)変換器を介してアクチュエータに送られる。その間必要に応じて信号レベルを変換する。このような,センサやアクチュエータとコンピュータとの橋渡しの機能をもつものを\( \ \fbox {  (オ)  } \ \)という。

上記の記述中の空白箇所(ア)~(オ)に当てはまる組合せとして,正しいものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。
\[
\begin{array}{cccccc}
& (ア) & (イ) & (ウ) & (エ) & (オ) \\
\hline
(1) & ディジタル & アナログ & \mathrm {D – A} & \mathrm {A – D} & インタフェース \\
\hline
(2) & アナログ & ディジタル & \mathrm {A – D} & \mathrm {D – A} & インタフェース \\
\hline
(3) & アナログ & ディジタル & \mathrm {A – D} & \mathrm {D – A} & ネットワーク \\
\hline
(4) & ディジタル & アナログ & \mathrm {D – A} & \mathrm {A – D} & ネットワーク \\
\hline
(5) & アナログ & ディジタル & \mathrm {D – A} & \mathrm {A – D} & インタフェース \\
\hline
\end{array}
\]

【ワンポイント解説】

\( \ \mathrm {A – D} \ \)変換と\( \ \mathrm {D – A} \ \)変換に関する問題です。
問題文ではメカトロニクス技術と書いてありますが,実質は情報処理の内容です。
こちらも問13と同様,今までは選択問題で出題されてきたことが多かった内容ですが,本年は必須問題として出題されました。

1.ディジタル信号処理
図1に示すようにコンピュータを介して演算を行う信号の処理方法をディジタル信号処理といいます。
センサ等の入力は基本的にアナログ信号で,機械的な動きをするアクチュエータもアナログ信号なのですが,コンピュータではアナログ信号を処理できないため,ディジタル信号に変換(\( \ \mathrm {A – D} \ \)変換)して演算し,演算後の出力をアナログ信号に変換(\( \ \mathrm {D – A} \ \)変換)して出力します。
センサやアクチュエータとコンピュータの橋渡しをする機能を持つものをインターフェースといいます。

【解答】

解答:(2)
(ア)
ワンポイント解説「1.ディジタル信号処理」の通り,センサ等時間的に連続に変換するのはアナログ信号です。

(イ)
ワンポイント解説「1.ディジタル信号処理」の通り,コンピュータの制御装置で処理するのはディジタル信号です。

(ウ)
ワンポイント解説「1.ディジタル信号処理」の通り,アナログ信号からディジタル信号へ変換するのはそれぞれの頭文字を取って\( \ \mathrm {A – D} \ \)変換といいます。

(エ)
ワンポイント解説「1.ディジタル信号処理」の通り,ディジタル信号からアナログ信号へ変換するのは\( \ \mathrm {D – A} \ \)変換といいます。

(オ)
ワンポイント解説「1.ディジタル信号処理」の通り,センサやアクチュエータとコンピュータとの橋渡しの機能を持つものをインターフェースといいます。