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🌡️ 📆 令和6年7月15日

アナログ通信とデジタル通信

193 アナログ通信とデジタル通信
制御と結果
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S/N:

アナログとデジタルの特徴

項目アナログデジタル
諧調無限ビット深度で制限
ノイズ弱い強い
信号の遅れほぼなしパケットサイズ
通信途中の記憶不要必要

アナログデジタル変換

  1 アナログデジタル変換 *
方式 特徴 製品例
逐次比較 そこそこ高速
VF
二重積分 ゆっくり、ノイズ小 デジタル電圧計
フラッシュ もっとも高速

連続的な の大きさをいくつかの区間に区分し、各区間内を同一の値とみなすことを量子化と言う。 ・・・ 量子化誤差 が生じる。 量子化誤差は、実際の アナログ信号と変換時に丸められた近似的デジタル信号との差のことである。

1 )

第三次産業革命は、 デジタルコンピュータとAD変換といっていいでしょう。 量を 測定し、 デジタルコンピュータ記録可能なデータにするには、AD変換が必須です。AD変換の分解能は確度を支配します。

センサー で電圧に変換した光や音を、デジタル情報に変換します。 たとえばマイクで電圧に変換し、 AD変換で、デジタル情報にすれば、音声を CDやフラッシュメモリにデジタル 記録 できます。


デジタルアナログ変換

  2 デジタルアナログ変換 * * *
方式 特徴製品例
デコード 消費電力が小さい
ラダー 線形性がよい
スイッチング 消費電力が少ない スイッチングレギュレータ デジタルアンプD級アンプ

センサーとアクチュエータ

ライブコンサートをライブ配信で楽しむことを考えてみましょう。

音声 🎤 マイク アンプ AD変換 通信回線
  1 音声 から 通信回線

ライブの音声は、もともとは空気の圧力変化です。 この圧力の変化量をマイクを使って電圧の変化量に変えます。 このようにからへの変換をアナログ処理と言ったりします。 次に、電圧の変化量を数字にします。電圧と時間を数字にします。 このを数字にする変換をアナログデジタル変換(AD変換)と言います。

この数字を通信回線を使って送ります。

通信回線 DA変換 アンプ 🔊 スピーカー 音声
  2 通信回線 から 音声

今度は数字を、電圧の変化量にします。数字を電圧と時間にします。 この数字を量にする変換をデジタルアナログ変換(DA変換)と言います。 そしてその電圧でスピーカーを駆動し、空気の圧力変化にします。 これで、視聴者がライブを聞けるわけです。

ここでマイクなどをセンサー、スピーカーなどをアクチュエータと言います。


13.情報処理概論 12.無機工業化学 8.工業概論


代表的プロセス制御

  3 代表的プロセス制御
名称 特徴
PID制御 * 1次遅れ系とステップ応答 エアコンの温度制御や自動車の速度制御(クルージング)に使われます。
ON-OFF制御 オンオフ動作とも言います。 電気ポット、低温調理器、冷蔵庫など家電製品にもよく使われます。
P制御 比例動作とも言います。 偏差(オフセット)が残る欠点があります。
I制御 積分動作とも言います。 偏差が残りません。 P制御とI制御を組み合わせた制御をPI制御と言います。
D制御 微分動作とも言います。単独で使われることはないが、制御動作を早めるので P制御やPI制御と組み合わせてPD制御やPID制御として使います。 PID制御は、もっとも使われる制御です。
スイッチング制御 デジタル制御です。オンオフ制御とも言えますが、パルスのデューティを変える PWMDA変換とすることで、PID制御をデジタル的に実現できます。 トランジスタやサイリスタ、パワーMOSFET、IGBTなどの半導体スイッチで急速に普及しました。

温度、圧力、流量、液位、濃度などをプロセス変量と言います。 2 )

設定値(目標値)と計測値の偏差をもとに、プラントを操作することを、制御と言います。 目標の値に保ちたいプロセス変量を制御量といい、それを支配する量を操作量と言います 3 )

制御信号を表現した図をブロック図(ブロックダイアグラム)と言います。センサーの出力を、比較に戻すことを フィードバック 4 ) と言います。フィードバックに基づく制御をフィードバック制御と言います。これに対してフィードバックを行わない制御は、 シーケンス制御と言います。 コンピュータを使った高度な制御は、現代制御(多変数制御)と言います。

アナログ制御ではなく、 センサーの出力をAD変換し、マイコンで比較計算して、パルスでデジタル制御します。

*

参考文献


QRコード
https://edu.yz.yamagata-u.ac.jp/Public/52210/_02/analogue_digital.asp
名称: 教育用公開ウェブサービス
URL: 🔗 https://edu.yz.yamagata-u.ac.jp/
管理運用 山形大学 学術情報基盤センター

2024年1月21日 松木健三名誉教授がご逝去されました。

名称:C1ラボラトリー
URL:🔗 https://c1.yz.yamagata-u.ac.jp/
管理運用
山形大学 工学部 化学・バイオ工学科 応用化学・化学工学コース
C1ラボラトリー ( 伊藤智博立花和宏

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