1. 直流モーター ふつう
+ − V Ra M + − E n = 750 rpm T = ? 直流モーターが 750 rpm で機械的な電力 11 kW を出力します。軸トルク T を求めなさい。
P = 11 kW n = 750 rpm
T = N·m
2. 直流モーター むずかしい
+ − 120 V Ra = 1 Ω M + − E n = ? T = 3.6 N·m 他励直流モーター(全界磁で k = 0.6 V·s/rad、Ra = 1 Ω、V = 120 V)が、一定の負荷トルク 3.6 N·m を駆動しています。界磁磁束を全磁束の 85 % に減らします。新しい速度 n を求めなさい。
V = 120 V k = 0.6 V·s/rad Ra = 1 Ω T = 3.6 N·m Φ = 85 %
n = rpm
3. 歯車と歯車列 ふつう
N1 = 25 N2 = 50
1450 rpm で回転する 2.2 kW のモータが歯数 25 のピニオンを駆動し、ピニオンは歯数 50 の歯車とかみ合っている。 この歯車対の効率は 96% である。 モータ軸のトルク T1 を求めよ。
P = 2.2 kW n1 = 1450 rpm N1 = 25 N2 = 50 η = 96%
T1 = N·m
4. 歯車と歯車列 むずかしい
d1 = 100 mm d2 = 250 mm 1440 rpm C = 500 mm T1 = 1200 N T2 P = ?
平行掛けのベルトが、100 rpm の直径 1440 mm の駆動プーリと直径 250 mm のプーリをつなぎ、中心は 500 mm 離れています。摩擦係数は 0.25 で、張り側の張力は 1200 N を超えてはなりません。ベルトが滑らずに伝達できる最大動力 P を kW で求めなさい(遠心力の影響は無視します)。
d1 = 100 mm n1 = 1440 rpm d2 = 250 mm C = 500 mm μ = 0.25 T1 = 1200 N
P = kW
5. データ収録とサンプリング ふつう
Vin N = 10 3.3 V 2ᴺ − 1 0 1 LSB 2.642 V ? 入力範囲 0〜3.3 V の 10 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 2.642 V に対する 10 進の出力コード D を求めなさい。
N = 10 VFSR = 3.3 V Vin = 2.642 V
D =
6. データ収録とサンプリング むずかしい
1 2 16 ⋮ 16 ch ∿ 01 tc = 20 µs tset = 2 µs fs = ? 16 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 20 µs かかり、チャネルを切り替えるたびに入力の整定に 2 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 = 16 tc = 20 µs tset = 2 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
+ − 12 V 470 Ω 470 Ω + ΔR 470 Ω 470 Ω a b + − 117.7 mV
4 つの辺がすべて 470 Ω のブリッジに 12 V を供給します。センサ R₂ が変化すると、出力は Vab = 117.7 mV を示します。R₂ の厳密な変化量 ΔR を求めなさい。
Vs = 12 V R = 470 Ω Vab = 117.7 mV
ΔR = Ω
8. ホイートストンブリッジとひずみゲージ むずかしい
+ − 5 V 350 Ω − ΔR 350 Ω + ΔR 350 Ω 350 Ω a b + − Vo = ?
350 Ω の辺をもつブリッジに 5 V を加え、隣り合う辺にアクティブゲージ 2 枚、1 枚は引張、1 枚は圧縮(1/2 ブリッジ) とします。ゲージ率は 2.12、ひずみは 250 µε です。ブリッジの出力 Vo を mV で求めなさい。
Vs = 5 V GF = 2.12 ε = 250 µε
Vo = mV
9. 定常偏差と PID 制御 ふつう
r(t) = 10t + K s(s + 5) C(s) − G(s) = K/(s(s + 5)) の単位フィードバックのループが、ランプ入力 r(t) = 10t 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 + 5)) r(t) = 10t ess = 0.01
K =
10. 定常偏差と PID 制御 むずかしい
比例制御器 K = 4 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 5/(s(s + 4)) を制御しています。 ステップ応答のピーク時間 tp を求めよ。
G(s) = 5/(s(s + 4)) K = 4
tp = s
11. ステップ応答 ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 12/(s² + s + 6) で、単位ステップ入力を受ける。 ステップ応答のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
G(s) = 12/(s² + s + 6)
%OS = %
12. ステップ応答 むずかしい
+ − 10 V R = 2 Ω L = 10 mH C = 100 µF vC R = 2 Ω、L = 10 mH、C = 100 µF の直列 RLC 回路に、t = 0 で 10 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。 電圧の最初のピークの時刻 tp を ms で求めよ。
R = 2 Ω L = 10 mH C = 100 µF V = 10 V
tp = ms