A/D変換とサンプリング周波数,制御理論(アクチュエータ)

アナログ信号をデジタル信号に変換することをA/D変換、その逆はD/A変換という。信号の処理は、①標本化②量子化③符号化の順で行われる。

標本化→量子化→符号化

アナログ信号を瞬間ごとに区切り、その値を測定することを標本化(サンプリング)と呼ぶ。また、その区切った回数をサンプリング周波数(Hz)という(1秒間)。8Hzだったら、1秒間に8回サンプリングを取っているとの意味になる。

標本化で測定した値を数値化することを量子化という。

量子化した値を、コンピュータが扱えるように2進数に変換することを符号化という。

標本化して8ビットのデジタルデータに変換し、圧縮処理をしないで転送したところ、転送速度は64,000ビット/秒であった。このときサンプリング間隔な何マイクロ秒か?

1秒間に64,000ビットのデータ量を転送しており、8ビットで符号化しているので、サンプリングした回数は、64,000÷8=8000回/秒と分かる。

1秒間に8000回サンプリングしているので、その間隔は 1秒÷8000回=0.000125秒

問われている単位がµ秒なので、あとは単位をそろえればよい。

0.000125秒=125⋇10-6

125µ秒

制御理論

状態把握のためのセンサで感知した値と、目標値を比較器で比較する。比較した値が違っていたら、目標値に合わせるため制御動作に変換する。具体的な動作を伝えるものが、アクチュエータ(ex. エアコン。室温が設定温度と異なる場合、調節するためのモーターがアクチュエータにあたる)。

組込みシステムは、コンピュータが機能の中に組み込まれているもの。例えば、自動車の自動ブレーキなどに利用されているので、厳しいリアルタイム性や精密さが求められる(反応しなかったり、反応が遅かったりしたら困るから)。