基本情報技術者 2017年 秋期 午前(科目A) 問22
問題文
アクチュエータの機能として、適切なものはどれか。
選択肢
ア:アナログ電気信号を、コンピュータが処理可能なディジタル信号に変える。
イ:キーボード、タッチパネルなどに使用され、コンピュータに情報を入力する。
ウ:コンピュータが出力した電気信号を力学的な運動に変える。(正解)
エ:物理量を検出して、電気信号に変える。
アクチュエータの機能として、適切なものはどれか。 【午前2 解説】
要点まとめ
- 結論:アクチュエータは電気信号を受けて、力や位置などの物理的な運動や作用を発生させる装置です。
- 根拠:用語定義としてセンサは物理量→電気信号、アクチュエータは電気信号→力学的運動という変換方向が対照的です。
- 差がつくポイント:A/D変換器や入力装置と混同しないこと。「信号を受けて物を動かすか」を基準に選ぶと短時間で正解にたどり着けます。
正解の理由
正解は ウ です。選択肢ウ「コンピュータが出力した電気信号を力学的な運動に変える。」はアクチュエータの定義に合致します。アクチュエータは制御系の出力側に位置し、モータやソレノイド、油圧・空気圧シリンダ、ピエゾ素子など電気的指示を受けて物理的運動や力を発生します。問題文の「電気信号→力学的な運動」という変換方向が決め手です。
よくある誤解
- 「アクチュエータ=センサの逆」と単純化しすぎる誤解:両者は変換方向で区別できますが、トランスデューサとして分類される点は共通です。
- 入力機器(キーボード等)をアクチュエータと混同する:入力機器は人や環境から情報を取り込む装置で、運動を発生しません。
- A/D変換器やD/A変換器をアクチュエータと誤解する:これらは信号形式の変換器で、直接物理運動は起こしません。
解法ステップ
- 問題文で「アクチュエータの機能」とあることを確認し、変換の方向に注目する。
- 各選択肢の動詞(「変える」「入力する」「検出する」など)から変換の向きを読み取る。
- 「電気信号→力学的運動」を満たす選択肢がアクチュエータに該当するためそれを選ぶ。
- 他の選択肢はセンサ、入力装置、A/D変換器など別カテゴリであることを確認して除外する。
選択肢別の誤答解説
- ア: アナログ電気信号をディジタル信号に変える。
→ これは A/D変換器(A/Dコンバータ)の説明であり、アクチュエータではありません。信号形式の変換であり物理運動は起こしません。 - イ: キーボード、タッチパネルなどに使用され、コンピュータに情報を入力する。
→ これは入力装置(ヒューマンインターフェース)に当たります。人からコンピュータへの情報入力であり、アクチュエータの機能ではありません。 - ウ: コンピュータが出力した電気信号を力学的な運動に変える。
→ これはアクチュエータの定義そのものです。モータやソレノイドなど具体例と一致します。正解は ウ。 - エ: 物理量を検出して、電気信号に変える。
→ これはセンサ(トランスデューサ)の説明であり、アクチュエータとは逆の役割です。
補足コラム
アクチュエータは「動作させる装置」で、制御系では命令(電気信号)を物理世界に反映する最後の手段です。主な種類は電気式(DC/ACモータ、ステッピングモータ)、機械式(ソレノイド)、流体式(油圧・空気圧アクチュエータ)、材料式(形状記憶合金、ピエゾ素子)などです。試験では「変換の向き(入力→出力)」を押さえておけば確実に識別できます。覚え方の一例は「センサは見る側、アクチュエータは動かす側」。
FAQ
Q1: アクチュエータとトランスデューサは同じですか?
A1: トランスデューサはエネルギー形態を別の形態に変換する総称で、センサもアクチュエータもその一種です。違いは変換の方向と目的です。
A1: トランスデューサはエネルギー形態を別の形態に変換する総称で、センサもアクチュエータもその一種です。違いは変換の方向と目的です。
Q2: 全てのモータがアクチュエータですか?
A2: はい。モータは電気エネルギーを回転運動に変える装置で、典型的なアクチュエータです。ただし、モータを使って情報を検出する場合は別の分類になることがあります。
A2: はい。モータは電気エネルギーを回転運動に変える装置で、典型的なアクチュエータです。ただし、モータを使って情報を検出する場合は別の分類になることがあります。
Q3: D/A変換器はアクチュエータですか?
A3: いいえ。D/Aは電気信号の表現(ディジタル→アナログ)を変えるだけで、直接力学的運動は発生させません。アクチュエータはその後段で動作を実行します。
A3: いいえ。D/Aは電気信号の表現(ディジタル→アナログ)を変えるだけで、直接力学的運動は発生させません。アクチュエータはその後段で動作を実行します。
関連キーワード: アクチュエータ、センサ、トランスデューサ、モータ、ソレノイド、A/D変換器、入力装置、D/A変換、油圧アクチュエータ、ピエゾ素子

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