エンベデッド対策 単位の問題

エンベデッド試験を何度か受けて、いつも午後問題で失敗しているので、今回は午後の学習に力を入れて試験に臨んでみたいと思います。

エンベデッドの午後試験ではこれらの単位が計算で使用されるようです。
どれもよく使う単位ではありますが、いざ問題に出てくると戸惑うものもあるので、復讐しておきます。

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時間　　　　　　1時間
長さ　　　　　　ｍ(メートル)
速度　　　　　　ｍ/秒
エネルギー　　　J(ジュール)
電圧　　　　　　V(ボルト)
電流　　　　　　A(アンペア)
電力　　　　　　W(ワット)＝V×A＝J/秒
電池容量　　　　Ah(アンペアアワー)
周波数　　　　　Hz(=１/秒)
情報量　　　　　１バイト＝８ビット
データ転送速度　ビット/秒
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練習問題を解いてみます。単位の関係がわかっていれば解ける問題ですが、
この手の問題は桁を間違えたりすることが多く、気をつける必要があります。

【問】以下の条件の時の時速は何［km/時］か、整数で求めよ。
・走行用モータとタイヤの減速ギア比は1:5の関係を持っている。
・タイヤが1回転すると2［ｍ］移動することができる。
・走行用モータが2500［回転/分］である。

【解】
・走行用モータの1回転の時間
　　1[分］÷2500［回転/分］＝0.0004［分］
・タイヤ１回転かかる時間
　　0.0004［分］×5［倍］=0.002［分］
・タイヤの移動速度
　　2［ｍ］÷0.002［分］
　　=(2［m］÷1000)÷(0.002［分］÷60)　　※単位をkm/時の形に合わせる
　　＝60(km/時)

【問】掃除機の動作について、MPUは前方との壁との間隔が5cm以内になった事を検出して走行用モータに停止指示を出力して壁に衝突しないようにするには壁センサIFは何ミリ秒ごとに間隔を測定すべきか。小数第一まで求めよ。

・MPUが停止指示を出してから停止するまで50ミリ秒かかる。
・掃除機は25cm/秒で進んでいる。
・MPUは100ミリ秒ごとに壁センサIFのレジスタから対象物との間隔を読みだす。

【解】
・掃除機が停止するまでに進んでしまう時間。
　25[cm/秒]×50[ミリ秒]
　＝25[cm/秒]×0.05[秒]=1.25[cm]
・MPUの周期の最悪値
　25[cm/秒]×100[ミリ秒]
　＝25[cm/秒]×0.1[秒]=2.5[cm]
・停止すべき壁までの距離の余力
　5[cm]-1.25[cm]-2.5[cm]=1.25[cm]
・余力内で停止する周期
　1.25[cm]÷25[cm/秒]=0.05[秒]＝50.0[ミリ秒]
　
【問】掃除機を15分間連続して使用したい。この場合に必要な電池の容量は何Ahか？
　　　小数第2位を四捨五入して小数第1位まで求めよ。
　　・電池電圧は30Vで一定。
　　・走行用モータは左右で２つ。消費電力は各25W。
　　・吸引用モータの消費電力は250W。

【解】
　・消費電力の合計
　25[W]+25[W]+250[W]＝300[W]
　・15分を時間に直すと0.25[h]
　300[W]×0.25[h]＝75[Wh]
　・電圧[V]と電力[Wh]から電流[Ah]を求める。
　75[Wh]÷30[V]＝2.5[Ah]