電験三種 令和4年度上期 機械 問14｜制御・プログラム

電験三種「機械」の「制御・プログラム」に関する問題（令和4年度上期 問14）。正答は(2)です。

【基本公式】センサ出力→アナログ信号。コンピュータ処理→ディジタル信号。

正答(2)「アナログ ディジタル A-D D-A インタフェース」の根拠：

(ア)アナログ：センサ出力は連続変化する電圧/電流→アナログ信号。

(イ)ディジタル：コンピュータはディジタル（0/1）で処理。

(ウ)A-D変換器：アナログ→ディジタル変換器（センサ→コンピュータ）。

(エ)D-A変換器：ディジタル→アナログ変換器（コンピュータ→アクチュエータ）。

(オ)インタフェース：センサ/アクチュエータとコンピュータとの橋渡し機能。

【制御・プログラム（メカトロニクス変換器）の解法と要点】（令和4年度上期 問14）

【各空白の解析】

(ア)アナログ：時間的に連続に変化する量（圧力・温度・速度等のセンサ出力）

(イ)ディジタル：0と1で表現される離散的な信号（コンピュータが扱う形式）

(ウ)A-D変換器：

・Analog-to-Digital Converter

・センサのアナログ信号→コンピュータのディジタル信号

・標本化（サンプリング）→量子化→符号化の3工程

(エ)D-A変換器：

・Digital-to-Analog Converter

・コンピュータのディジタル指令→アクチュエータ駆動用アナログ信号

(オ)インタフェース（I/F）：A-D/D-Aを含む信号変換全般→コンピュータとセンサ/アクチュエータの橋渡し

→選択肢(2)「アナログ ディジタル A-D D-A インタフェース」全て正しい→正答(2)

【制御・プログラム（メカトロニクス変換器）の深層解析と電験三種合格戦略】（令和4年度上期 問14）

【核心論点と正答根拠】

(ア)アナログ、(イ)ディジタル、(ウ)A-D、(エ)D-A、(オ)インタフェース→(2)正答。

【A-D変換の精度と速度の設計指針】

分解能（Resolution）：nビットA-Dコンバータ→2ⁿ段階の量子化。

12bit：4096段階（工業計測標準）、16bit：65536段階（高精度計測）。

サンプリング速度：標本化定理（fs≥2fmax）→制御帯域の10倍以上が設計基準。

変換方式：逐次比較型（高速・中精度）、シグマデルタ型（低速・高精度）、フラッシュ型（超高速）。

【産業用通信プロトコル（インタフェース）】

アナログI/O：4〜20mA電流ループ（ノイズ耐性・長距離）。0〜10V電圧（近距離）。

デジタルI/O：EtherCAT・PROFINET・CC-Link・EtherNet/IP（工場自動化標準）。

PLC（プログラマブルロジックコントローラ）：A-D/D-Aモジュール内蔵→シーケンス制御+アナログ制御統合。

【電験三種への出題傾向と対策】

アナログ/ディジタル変換の基礎・センサの種類・PLC制御の概念が出題される。

CBT試験（2023〜）：図表問題が電子表示→回路図や信号波形の読み取りに慣れることが重要。