現在、A/D変換器を用いて実験を行っているのですが、
どのような仕組みで変換が行われているのかが分かりません。

どのようにアナログ信号をデジタル信号に変換しているのでしょうか。
どなたか、分かりやすく教えていただけないでしょうか。

よろしくお願いします。

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A 回答 (6件)

再びNo.4 です。


>分割数を増やせば(nを大きくしていけば)区切りのぼやけたところが鮮明になっていく(誤差が減る)
そう考えていただいて結構だと思います。
分割数をふやせば、アナログの波形変化がより忠実にデジタルの数値に置き換えられるということで、誤差が減り、区切りの(境界の)あいまいさも少なくなっていくでしょうね。
>周期Tが小さくなればなるほど精度が上がると解釈してもいいのでしょうか?
そう言うことだと思います。
>瞬間値インパルスというのは、ある瞬間の最大値ということでしょうか?
ある瞬間に発生した出力(インパルス)の値(あたい)ということで、ま、そのインパルスの最大値でしょうね。
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この回答へのお礼

amazo007さん
何度も親切に回答ありがとうございました。

やっと変換器について掴むことができました。

本当にありがとうございました。

お礼日時:2009/05/18 14:55

No.4 です。


「関門」についてのイメージをご説明します。
デジタル化しようとしている波形のサンプルを取って、それからその大きさや複雑さを見ながらこれを分割し、分割数分の見本を作るわけです(標本化)が、その見本を私は関門といったわけです。それから、実際にやってきた波をこの見本と比べて(関門をくぐらせて)一番近い関門に相当するデジタル値を時系列に沿って次々につくり並べていく(デジタル化)作業をすることになります。
>正から負まで単位振幅(量子数q)、
量子数q とは単位振幅(ひとつひとつの関門の高さの段差)の区切りのぼやけたところのあいまいさ加減だろうと思います。
(量子論には詳しくありませんので、ずれていましたらどなたかカヴァーお願いします。)
>不連続に2のn乗分割(n:整数) 
これが用意する関門の数(分割数)だと思います。
イメージが鮮明になりましたか?
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この回答へのお礼

お早い回答、本当にありがとうございます。

分割数を増やせば(nを大きくしていけば)区切りのぼやけたところが鮮明になっていく(誤差が減る)ということですか?

本当にすみません。
また、質問なんですが・・・
「標本化とはアナログ信号の振幅値を周期T(fs=1/T)で区切り、アナログ振幅の瞬間値インパルスを取り出していくこと」と本に書いてあるのですが、
周期Tが小さくなればなるほど精度が上がると解釈してもいいのでしょうか?
また、瞬間値インパルスというのは、ある瞬間の最大値ということでしょうか?

申し訳ないのですが、解説お願いいたします・・・。

お礼日時:2009/05/18 08:31

いくつもの高さの関門をあらかじめこしらえておき、アナログ波形に通してこれと比較(コンパレート)し、その時々の値(アナログ値)を関門の高さの数値(デジタル値)に置き換え(コンバート)ていくわけです。


たとえば交流電圧の波形(アナログ)が時間の経過とともに時時刻々の数値の変化として記述されていくということになります。
関門の数が多いほど、比較する回数が(一定時間内に)多いほどその変換の精度はよくなります(元の波形に近似した数値の変化になる)。もちろん完全に同じではありませんが、あるものでは1秒間に何百回も何千回もその操作を行うので、かなりなめらかな波形が数値で再現されるというわけです。
かなりおおざっぱな説明ですが、あくまで原理ということで。
くだきすぎましたか?
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この回答へのお礼

御礼が遅くなり申し訳ございません。
ご説明ありがとうございます。

解説レベルもちょうどよかったです。

「関門」というものは量子化のことでしょうか?
本に「標本化で抽出されるインパルスの最大振幅値を正から負まで単位振幅(量子数q)ごと不連続に2のn乗分割(n:整数)し、基準とする。」と書かれているのですが、
正から負まで単位振幅(量子数q)、
不連続に2のn乗分割(n:整数)というところがよく分かりません。

御礼を含めた質問になってしまいました。
すみません。
ご説明していただけたら助かります。
宜しくお願いします。

お礼日時:2009/05/18 05:33

ご使用の物はたぶん逐次比較型だと思います。



AD変換の方法はこうです。

基本構成はサンプル&ホールドとDAコンバータ、コンパレータ
です。
まずサンプル&ホールドで入力電圧を固定します。
(この電圧を変換します)
DAコンバータでいろいろな電圧を出してみて
コンパレータを通して大小判断をします。
大小ギリギリの値が入力電圧ということがわかります。

ネジのボルトを廻すとき、色々な大きさのスパナを
当ててみることに似ています。

DAとは何?と言われるとこまりますが・・・
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この回答へのお礼

御礼が遅くなり申し訳ございません。
ご説明ありがとうございます。

1つ質問が・・・
逐次比較型と二重積分型というのは別モノですよね?

お礼日時:2009/05/18 05:15

ML870だと二重積分型ではないでしょうか。


詳しくは#1さまの解答を見ていただくとして、概念的には「基準電圧と入力電圧を比較して、どちらが大きいか小さいかを見ていく」事になります。
逐次比較と言えばそれを順番に比較する方法、フラッシュはそれを並列に比較する方法です。

考え方としてはフラッシュが分かりやすいですかね。
例えば
1.0VでONになるコンパレータ
1.1VでONになるコンパレータ
1.2VでONになるコンパレータ
1.3VでONになるコンパレータ
1.4VでONになるコンパレータ
1.5VでONになるコンパレータ
1.6VでONになるコンパレータ
こうやって7このコンパレータを並べます。
この出力をエンコードすると3ビットの出力が得られます。
つまり3ビットのA/Dコンバータが出来上がったというわけです。

この回答への補足

回答ありがとうございます。
すみません。
もっと簡単にアナログ信号をデジタル信号に変換する仕組みを
教えていただけないでしょうか。

補足日時:2009/05/14 11:43
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A/D変換には色々な方式があるので、仕組みも一概には言えません。

詳しくは↓のようなサイトを一度見てください。
http://www.comb.kokushikan.ac.jp/lecture/envmeas …

この回答への補足

色々な方式があるんですか。
その中でも一般的な変換方式はないのでしょうか。

ちなみに、実験ではML870 PowerLab 8/30 という装置を使っています。

補足日時:2009/05/14 11:21
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しかし、実際に人間は亀を抜かせる・・・
この矛盾点について数年間悩んでいます。
どうかよろしくお願いします。

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便宜上、人が秒速1メートル、亀が秒速0.5メートルで、亀が人の2メートル先にいると仮定します。

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次に人が亀がいたところにつくのは、1秒後になります。そのときには亀は0.5メートル先にいます。

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 ‥‥‥‥‥‥‥‥A‥‥‥T‥‥‥‥‥‥‥‥‥(2)



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<---->.<-------------------->.<----------------->
....................Tr(E)----o----チャイム----(+)
.......................|
5V----o----抵抗-----Tr(B)
...........300Ω.......|
....................Tr(C)
.......................|
GND---o----------------o-----o---------------GND

(空白が入らないので.......を空白の代わりに使っています。WEBではうまく桁が合いません、お手数ですがメモ帳にコピーして見ていただけ無いでしょうか)

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Aベストアンサー

このような場合、2つの回路の間の電位の違いも考慮する必要があるので、アイソレート(分離)する必要があります。この点で、何かアイソレートできる装置(部品)を入れるべきです。

まず、IF側の出力には、常時電圧が生じているようですが、この点からある程度の電流は取り出せるのでしょうか。純粋に電圧だけでしょうか。数十mAぐらい取り出せれば、これでフォトカプラなどを駆動できます。100mAほど取れるなら、リレーが使用できるので、楽勝(下記)です。
もし、電圧のみで、電流が取り出せないとなると、回路を駆動するための電源が必要になりますね。というのは・・・このIFからの電圧は常時ONで、押した時に瞬時OFFということから、BF側は常時は非導通で、押した時にのみ導通になるというね論理的な反転が必要になるからです。(IF側の回路によっては、いくつかうまいアイディアはあるのですが・・・文章では説明が難しいです。)

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フォトカプラとは、LEDとフォトトランジスタを組み合わせたような部品で、LEDが入力側で、ここに所定の電流を長すと、フォトトランジスタが導通します。チャイムをONにするための電流が小さい場合は、小型のフォトカプラでも良いですが、ある程度の電流が流れる場合には、それに応じた物を使用します。注意点は、LEDに流れる電流が定格内になること、入力・出力とも極性があることぐらいです。フォトカプラを使う場合の難点は、これが常時ON動作することから、どこかで論理的な反転が必要となることです。

リレーとは、電磁石で駆動されるスイッチです。コイルに所定の電圧をかけてやると、スイッチが動作します。
スイッチの接点は、{接→断}と{断→接}と逆の動作わする物が組みになっているのが普通です。もしIFの電圧でリレーが駆動できるなら、{断→接}となる接点をBFに繋ぐだけで期待される動作をするはずです。リレーは、スイッチの接点に長すことのできる電流の大きさでいくつかの種類があります。大型のリレーほどコイルに長す電流が多く必要になりますから、IFの事を考えるとなるべく小さな物を使いたいですね。

このような場合、2つの回路の間の電位の違いも考慮する必要があるので、アイソレート(分離)する必要があります。この点で、何かアイソレートできる装置(部品)を入れるべきです。

まず、IF側の出力には、常時電圧が生じているようですが、この点からある程度の電流は取り出せるのでしょうか。純粋に電圧だけでしょうか。数十mAぐらい取り出せれば、これでフォトカプラなどを駆動できます。100mAほど取れるなら、リレーが使用できるので、楽勝(下記)です。
もし、電圧のみで、電流が取り出せないとなると、...続きを読む

Q夢占い-亀

夢占いをおねがいします。亀の夢を見ました。海辺の宿で巨大な亀が海で沖に向かって這っているのを見ました。元気のない亀です。亀をみることはいいことなんでしょうが、沖に行くのは良くないんでしょうね?
亀は煙をまいたようにいなくなってしまったんです。

亀がいたんだよ。見えなかった?ととなりの人に言っていました。

この亀が暗示するのは人ですか。

Aベストアンサー

亀がはっていくのは、マイペースでゆっくりでも目標を達成するということなんですが・・・。
また亀自体は健康や自己防衛などの象徴でもあります。

海亀であれば、沖に行くのは目標に向かっているわけで悪いことではないと思います。

海岸は意識と無意識の境界線をあらわしています。
海は感情のゆれを表しています。
亀は海岸を這っているのではなくて、すでに海で泳いでるんでしょうか?
それによって多少変わりそうです。
また、海はどんな様子なのかも大切だったり、海辺の宿というあたりもどういうことが隠されているのかはちょっとわからなかったり、難しいです。

とりあえず、元気がない亀、煙をまいたようにいなくなるということから健康に注意かな。そしてそれはまだ症状がはっきりと現われていないのではないでしょうか。

素人なのであしからず。

Qマイコン出力ポートをシーケンサ指令信号に用いるには

シーケンサの指令信号にマイコンの出力信号を利用したいのですが、
マイコンは5V出力ポートなのに対して、シーケンサの指令信号は24Vです。
ディジタルトランジスタ(DTC114)は手元にあるため、これを利用できないか調べてみたのですが
電気初心者のためよく理解できませんでした。
初歩的な質問かとは思いますが教えていただければ幸いです。
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

こんばんわ。

早速ですが添付に示した回路のようにして接続すれば大丈夫です。

Q「アキレスと亀」のお話について

■アキレスと亀

 アキレスはどんなに頑張って走っても、自分より先を歩む亀に追いつく
 ことができない。なぜならアキレスが亀が今いる所まで辿り着いた時、
 亀はそれより少し先まで行っている。アキレスがその地点まで行った時
 には、亀はまた更にその少し先まで行っている。アキレスがその地点まで
 行った時には、亀はまた更にその少し先まで行っている。アキレスがその
 地点まで行った時には、亀はまた更にその少し先まで行っている。。。。
 ということで、アキレスは永久に亀に追いつけないのである。

これがどういうお話なのか理解できません。いつかアキレスは亀を追い越すと思うのですが・・・。

Aベストアンサー

アキレスと亀について言えば、
  …亀はまた更にその少し先まで行っている…
この部分は、まあ、これでいいんですが、
  …ということで、アキレスは永久に…
ここが間違っているわけです。

No8の回答の数値を使い、さらに、アキレスと亀の速度を仮に、秒速10m、秒速1mとすると、

はじめに亀がいたところまでアキレスが移動するのにかかる時間は、
(アキレスが10m移動するので、)
  10m ÷(10m/秒)= 1秒
次の時点までは、
  1m ÷(10m/秒)= 0.1秒
その次までは、
  0.1m ÷(10m/秒)= 0.01秒
このように、どんどん細かく考えていくと、
確かに、「どんなに考えても、アキレスが亀に追いつくところまでは考えられない。」ということになります。しかし、実際に経過している「アキレスと亀の時間」は、
  1秒 + 0.1秒 + 0.01秒 + …
  = 1.11111111… 秒
という有限の時間です。つまり、元の「アキレスと亀の話」の前半部分で言っていることの意味を、分かりやすく翻訳して、元の文を書くと、

  ある有限の時間ではアキレスは亀に追いつかない。
  よって、アキレスは永久に亀に追いつけないのである。

となります。こうすると、「よって…」の部分がまちがっているのがわかりますよね。

アキレス・亀の速度・はじめの両者の距離を適当な文字で置くことで、100m・10m/秒・…などの特定の値以外の場合でも、ここまでに書いたことが成り立つように証明できると思いますが、そこはこの回答では省略させていただきます。

アキレスと亀について言えば、
  …亀はまた更にその少し先まで行っている…
この部分は、まあ、これでいいんですが、
  …ということで、アキレスは永久に…
ここが間違っているわけです。

No8の回答の数値を使い、さらに、アキレスと亀の速度を仮に、秒速10m、秒速1mとすると、

はじめに亀がいたところまでアキレスが移動するのにかかる時間は、
(アキレスが10m移動するので、)
  10m ÷(10m/秒)= 1秒
次の時点までは、
  1m ÷(10m/秒)= 0.1秒
その...続きを読む

Q交流波形をオペアンプを用いた積分回路において積分する実験において、交流

交流波形をオペアンプを用いた積分回路において積分する実験において、交流波形に含まれる直流成分(オフセット電圧)をキャンセルするように図のようにもう一つオペアンプによる積分回路を用いているのですが、直流成分がキャンセルできる原理がわかりません。時定数の違いが大きく影響すると思うのですが。。。よろしくお願いします。

Aベストアンサー

上の積分回路の時定数と、下の回路を比較してみてください。
上の回路
R=3.3KΩ、C=0.047マイクロF でC*R=0.1551*10^-3S
下の回路
R=333KΩ、C=3.3マイクロF でC*R=329.7*10^-3S →0.33S
つまり、VO出力を0.33Sの時定数で上の回路の+入力の基準電圧を変化させて、
Viの交流信号の中心電圧を変化させることで、オフセット電圧をキャンセル
するのです。

Qアキレスと亀のパラドックスの解法について

次の4つの仮定を前提にアキレスと亀のパラドックスを推論しました。
1 アキレスの速度を亀の速度のm倍とする。
2 ピタゴラスの提案した最小の空間(点)のX方向、すなわち、アキレスと亀の走る方向の長さをdxとする。
3 亀が最小空間のX方向にdx走るのに要する時間をdtとする。
4 亀が最初に最小空間に到達したときのアキレスとの距離をLとする。

 亀が、アキレスに迫られ、もはや前進できる時間がdtになった時を想像します。この時、亀の進める距離はdxです。dx以下の距離は存在しないので、亀はどうしても次の空間に移動するためにはdt時間を要することになります。以後、亀は、この繰り返しでdt時間に距離dx前進するだけになります。一方、アキレスは亀のm倍の速度を有するため、dt時間内に亀との差を(m―1)dx 縮めることができます。したがって、L/(m―1)dx時間後にアキレスは亀に追いつくことができます。この考え方に立てば、通常の感覚でアキレスが亀に追いつき追い越すことが納得できました。つまり、最小空間という概念を持ちだして、dx(またはdt)が無限に小さくなるという、無限の地獄から脱出できたように思えたのですが、どこかで論理が破綻しているのでしょうか。
 論理が破綻していないのであれば現実の空間も微細に分割されているのでしょうか。極微の世界ではエネルギー値がとびとびの値しか取れないように。

次の4つの仮定を前提にアキレスと亀のパラドックスを推論しました。
1 アキレスの速度を亀の速度のm倍とする。
2 ピタゴラスの提案した最小の空間(点)のX方向、すなわち、アキレスと亀の走る方向の長さをdxとする。
3 亀が最小空間のX方向にdx走るのに要する時間をdtとする。
4 亀が最初に最小空間に到達したときのアキレスとの距離をLとする。

 亀が、アキレスに迫られ、もはや前進できる時間がdtになった時を想像します。この時、亀の進める距離はdxです。dx以下の距離は存在しないので、亀は...続きを読む

Aベストアンサー

次の①書籍と②webページが参考になると思います。

①数学は楽しい part 2(別冊日経サイエンス172)
・ゼノンのパラドックスを解く W. I. マクローリン

②http://homepage2.nifty.com/ktimeh/essay/essay15.htmより引用(ほとんど引用ですみません)

「ゼノンのパラドックスが解けた!?
 1994年アメリカの雑誌 Scentific American 11月号にResolving Zeno's Paradoxes(ゼノンのパラドックスを解く)という論文が発表された(『日経サイエンス』1995年1月号に翻訳が出ている)。これは超準解析の手法でゼノンのパラドックスが解けたと称するものである。(これに関して『現代思想』1999年8月号で山川・野家両氏による対談が出た。)無限小量の導入による一般向けの説明であるが、実は日本でも1987年6月号『数学セミナー』に和田秀男氏による「飛んでる矢は動いている」という論文(というより雑談の形で副題が「超準解析への招待」となっている。)が掲載されており内容はやはり超準解析によってゼノンのパラドックスを解くというものであった。超準解析そのものは難しくて私もわからないが無限小の考え方はむしろ直観的にはわかりやすいものである。たとえば従来は点が集まって直線ができると考えていたが、点は定義上長さのないものであるから点をいくら集めても直線になるはずがない。最初に長さの無いもの考えておきながら、次にそれらが集まって長さができると称しているわけであるから、どうみても矛盾である。したがってむしろ、点は無限小量を持ちこれが「長さ」の素になっている、と考えるべきである。数直線は実数で埋まっているのではなくむしろ無限小点という無限集合の集まりであり、各実数はその無限小の中心にある。無限小しか離れていない2点は同一の点とみなされる。このような無限小量を考えることで従来の微積分の教科書に出てくる極限概念にまつわるあいまいさを一掃することができるし、ε-δ論法も必要なくなる。数学者達は dx のような記号を無限に小さい数として記述、説明するすることを慎重に避ける一方で式変形や実際の応用においては極めて小さい数として考えてかまわないような態度をとっている。」

ゼノンが提起したのは、
 目の前で起こっている運動という現象を如何に解析するのか?という問題であり、無限等比級数に帰結して解決できるような部分ではなかったようです。その運動を解析する方法が1994年に発表されたということのようです。質問者さんの疑問の解答がその方法ではないでしょうか。

次の①書籍と②webページが参考になると思います。

①数学は楽しい part 2(別冊日経サイエンス172)
・ゼノンのパラドックスを解く W. I. マクローリン

②http://homepage2.nifty.com/ktimeh/essay/essay15.htmより引用(ほとんど引用ですみません)

「ゼノンのパラドックスが解けた!?
 1994年アメリカの雑誌 Scentific American 11月号にResolving Zeno's Paradoxes(ゼノンのパラドックスを解く)という論文が発表された(『日経サイエンス』1995年1月号に翻訳が出ている)。これは超準解析の手法で...続きを読む

QPWM出力を アナログ電圧に変換したい

さっそくですが困っています
標準的な機械をカスタマイズして
3相交流モータの回転制御をしてほしいとの要求があります
コントローラのアナログ出力としては24V 80hz 10ビットのPWM出力が
ありますが 対してモータ制御用のインバータの入力は 0~10Vアナログ電圧入力となっています
コントローラはパッケージング化されており変更不可です
またモータも変更不可です
 PWM-電圧変換をさせてやりたいと考えていますが方法がわかりません

逆にPWM出力で回転制御させられるインバータがあればそれでもOKです
ご教示お願いします

Aベストアンサー

カットオフ 10Hz前後のフィルタなら、1.オペアンプを使ってアクティブフィルタを作る、2.市販のフィルタモジュールを使う、という手が使えるかと思います。
(ただし、使用するモジュールによっては、 24Vを直接扱えず、一旦分圧回路などで電圧を下げてフィルタを通し、その後フルスケール10Vまで増幅する、というようなことが必要かもしれません。)
市販のモジュールとしては、たとえばエヌエフ回路設計のモジュール
http://www2.enekoshop.jp/shop/nfshop/item_detail?category_id=30030&item_id=144678
あたりも使えるかもしれません。

(感覚的には、数kWくらいの汎用誘導機の速度制御なら、誘導機単体でも数十ms程度の慣性定数があるので、速度基準信号を80HzのPWMで出している、というのもそんなに変なことでは無いように思います。)

参考URL:http://www2.enekoshop.jp/shop/nfshop/item_detail?category_id=30030&item_id=144678

カットオフ 10Hz前後のフィルタなら、1.オペアンプを使ってアクティブフィルタを作る、2.市販のフィルタモジュールを使う、という手が使えるかと思います。
(ただし、使用するモジュールによっては、 24Vを直接扱えず、一旦分圧回路などで電圧を下げてフィルタを通し、その後フルスケール10Vまで増幅する、というようなことが必要かもしれません。)
市販のモジュールとしては、たとえばエヌエフ回路設計のモジュール
http://www2.enekoshop.jp/shop/nfshop/item_detail?category_id=30030&item_id=144678...続きを読む


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