令和6年度秋期 プロジェクトマネージャ 午前Ⅰ 問8

装置の役割は入出力の向きで考える

組込み・IoT機器の装置の役割を区別するときは、名称の印象で判断しないことが大切です。その装置が何を受け取り何を送り出すのかという入出力の向きを観点として整理すると、役割の違いを自分の言葉で確かめやすくなります。

この問題で問われていること

問われている装置が、外界やほかの装置とのあいだで、どの種類のものを受け取り、どの種類のものに変えて渡しているかを確認することが焦点です。個々の装置名を暗記するより、流れの向きを意識して位置づけを考えましょう。

視点

組込み・IoT機器では、外界と関わる部分と内部で処理する部分がつながり、一つのシステムになっています。各装置の役割は、単独で覚えるよりも、システム全体のどこに位置し、前後の要素と何をやり取りしているかで捉えると整理しやすくなります。簡単な流れ図を自分で描き、各装置を当てはめてみると、区別の手掛かりになります。

確認ポイント

• その装置が受け取るものは何か、外界からか、ほかの装置からかを自分の言葉で説明できるか
• その装置が送り出すものは何か、受け取ったものから形が変わっているかを確認したか
• 名称の似た装置どうしを、入出力の向きの違いで説明し直せるか

正解

ウ

解説

アクチュエーターは、エネルギー源からのパワーを回転や直進などの機械的な動きに変換する駆動装置です。そのため正解はウです。アはコントローラー、イはセンサー、エは増幅器の説明に当たります。

理由

アクチュエーターは、電気・油圧・空気圧などのエネルギー源からのパワーを、モーターの回転やシリンダーの直進などの機械的な動きに変換する装置です。コントローラーが出す操作量に従って動き、制御対象に物理的に働きかけます。この内容を述べているのはウなので、ウが正解です。

比較

制御系の流れで整理すると次のとおりです。センサー（イ）が物理量を検出して電気的な情報に変換します。コントローラー（ア）がその値を目標値と比べて操作量を決めます。アクチュエーター（ウ）が操作量に従って実際に動きます。エの増幅器は、微小な信号を大きくする信号処理の要素で、動きを生み出す要素ではありません。

選択肢ア

これは不正解だよ。目標値とセンサーから得た制御量を比べて、差がなくなるように操作量を出力するのは、コントローラー（制御装置・調節部）の役割だよ。アクチュエーターはこの操作量を受け取って実際に動く側で、比較や演算をする要素ではないから区別しよう。

選択肢イ

これは不正解だよ。位置、角度、速度、加速度、力、温度などの物理量を検出して電気的な情報に変換するのは、センサーの説明だよ。センサーは制御対象の状態を測って制御系に情報を取り込む側で、パワーを動きに変えて対象に働きかけるアクチュエーターとは、信号の流れの向きが逆の要素なんだ。

選択肢ウ（正解）

これは正解だよ。アクチュエーターは、電気・油圧・空気圧などのエネルギー源からのパワーを、モーターの回転やシリンダーの直進などの機械的な動きに変換する駆動装置だよ。コントローラーからの操作量に従って制御対象に物理的に働きかける役割なので、この説明が適切なんだ。

選択肢エ

これは不正解だよ。マイクロフォンやセンサーが出力する微小な電気信号を増幅するのは、増幅器（アンプ、プリアンプ）の説明だよ。信号を大きくして後の段で扱いやすくする信号処理の要素で、パワーを回転や直進などの動きに変換するアクチュエーターとは役割が違うんだ。

学習のポイント

フィードバック制御系を構成するセンサー、コントローラー、アクチュエーター、増幅器について、入力と出力の違いで役割を区別できるようにしましょう。