1.直流モーターふつう
直流モーターが 120 V の電源から 8 A を引き込みます。電機子抵抗は 1.2 Ω、回転損(摩擦損、風損、鉄損)は 71 W です。効率 η を求めなさい。
V = 120 VIa = 8 ARa = 1.2 ΩProt = 71 W
η = %
2.直流モーターむずかしい
120 V(Ra = 2 Ω)の他励直流モーターが、電機子電流 6 A で 1500 rpm で回転しています。負荷が変わり、界磁は変えないまま電流が 1.5 A になります。新しい速度 n2 を求めなさい。
V = 120 VRa = 2 Ωn1 = 1500 rpmIa1 = 6 AIa2 = 1.5 A
n2 = rpm
3.歯車と歯車列ふつう
直径 160 mm のプーリが 2880 rpm で回り、滑り 1.5 % のベルトで直径 315 mm のプーリを駆動します。従動プーリの回転速度 n2 を求めなさい。
n1 = 2880 rpmd1 = 160 mmd2 = 315 mms = 1.5 %
n2 = rpm
4.歯車と歯車列むずかしい
平行掛けのベルトが、直径 120 mm のプーリと直径 315 mm のプーリをつなぎ、その中心は 600 mm 離れています。小さいほうのプーリへの巻き付け角 θ を度で求めなさい。
d1 = 120 mmd2 = 315 mmC = 600 mm
θ = °
5.データ収録とサンプリングふつう
入力範囲 0〜3.3 V の 12 ビット ADC が切り捨てを行い、その出力コードは ⌊Vin/LSB⌋、1 LSB = VFSR/2ᴺ です。入力 0.208 V に対する 10 進の出力コード D を求めなさい。
N = 12VFSR = 3.3 VVin = 0.208 V
D =
6.データ収録とサンプリングむずかしい
4 チャネルのマルチプレクサが 1 つの ADC に接続されています。1 回の変換に 10 µs かかり、チャネルを切り替えるたびに入力の整定に 5 µs かかります。チャネルは休みなく順に走査されます。各チャネルのサンプリング周波数 fs を kHz で求めなさい。
n = 4tc = 10 µstset = 5 µs
fs = kHz
7.ホイートストンブリッジとひずみゲージふつう
抵抗 100 Ω の検流計が、図のブリッジの a と b の間につながれています(Vs = 12 V)。a から b へ流れる検流計電流 Ig を µA で求めなさい。
Vs = 12 VR1 = 80 ΩR2 = 10 ΩR3 = 250 ΩR4 = 10 ΩRg = 100 Ω
Ig = µA
8.ホイートストンブリッジとひずみゲージむずかしい
アクティブゲージ 1 枚の 1/4 ブリッジ(GF = 2.12)に 3 V を加えます。荷重がかかると、出力は 1.193 mV を示します。ひずみ ε を µε で求めなさい。
Vs = 3 VGF = 2.12Vo = 1.193 mV
ε = µε
9.定常偏差と PID 制御ふつう
G(s) = K/(s(s + 10)) の単位フィードバックのループが、ランプ入力 r(t) = 2t に定常偏差 0.01 で追従しなければなりません。ゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/(s(s + 10))r(t) = 2tess = 0.01
K =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PI 制御器 C(s) = Kp + Ki/s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 2/(s + 4) を制御しています。閉ループは ωₙ = 5 rad/s、ζ = 0.5 でなければなりません。比例ゲイン Kp を求めなさい。
G(s) = 2/(s + 4)ωₙ = 5 rad/sζ = 0.5
Kp =
11.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 228/(s² + 7s + 76) で、単位ステップ入力を受ける。 ステップ応答のピーク時間 tp を求めよ。
G(s) = 228/(s² + 7s + 76)
tp = s
12.ステップ応答むずかしい
R = 76 Ω、L = 200 mH、C = 22 µF の直列 RLC 回路に、t = 0 で 12 V のステップを加える。コンデンサは充電されておらず、ステップの前には電流は流れていない。 減衰のない固有角周波数 ωn を rad/s で求めよ。
R = 76 ΩL = 200 mHC = 22 µFV = 12 V
ωn = rad/s