2009年02月

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  2. 2009/02/25 【一陸技】精選300題_問031-電子効果
  3. 2009/02/24 【NE】2009年02月23日号「ケータイアンテナ」
  4. 2009/02/23 【一陸技】精選300題_問027-コイルの過渡現象
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  6. 2009/02/17 【一陸技】精選300題_問026-コンデンサの過渡現象
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【一陸技】精選300題_問031-電子効果

電子効果

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  会社の同僚たちと一陸技の勉強会をしています。
  勉強会では「合格精選300題 一陸技問題集」を使っています。
  本ブログでは勉強会で解いた問題の解説を掲載していきます。

合格精選300題 第一級陸上無線技術士試験問題集合格精選300題 第一級陸上無線技術士試験問題集
(1998/10)
吉川 忠久

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問31
次の選択肢で間違っているものを選べ。
1.半導体に光を当てると光電効果が生じる。これには、光が当たると導電率が増加する「光導電効果」、光が当たると表面から電子放出が行われる「光電子放出効果」および光が当たると起電力が生じる「光起電力効果」がある。
2.2種類の導体または半導体を接続し、閉回路を作ったとき二つの接続点に温度差があれば、この閉回路に電流が流れる現象を「ゼーベック効果」という。
3.2種類の導体または半導体を接続し、これに電流を流すと接続点で熱の発生または吸収が起こる現象を「ペルチェ効果」という。
4.一様な導体または半導体で、その一部に温度差があると、ここに電流を流した場合にその温度の変わり目で、熱の発生または吸収が起こる現象をトムソン効果という。
5.半導体に電流を流し、この電流に流れる方向に対して直角に磁界をかけると、磁界の方向に起電力が生じる現象をホール効果という。


電子効果に関する問題です。

電子効果とは、

電界磁界圧力または異物との接触などの外界からの刺激により、物質内の電子が移動または偏るなどによって生ずる多くの現象のこと」

をいいます。

例えば電子効果には、
太陽電池のように光エネルギーを電気エネルギーに変換される光電効果、
サーミスタのように熱エネルギーを電気に変換することで温度検出のできる熱電効果などがあります。

下記に代表的な電子効果についてまとめておきます。


◆光電効果
:光を物質に照射したときその電気的性質が変化する、または、物質に与えられた電気エネルギーが光に変化される現象。

 ・光起電効果(光→電気):光の照射による起電力の発生(太陽電池など)
 ・光伝導効果(光→電気):光の照射による導電率の変化
 ・光電子放出(光→電気):光の照射による電子放出
 ・電界発光 (電気→光):電界のもとでの再結合発光(発光ダイオード,半導体レーザ,ELセル)

◆電流磁気効果
:磁気エネルギーが電気エネルギーに変換される現象。運動する帯電粒子に、その運動と直角の方向に電界を加えると、それら両者と直角な方向に、速度と磁界の大きさに比例したローレンツ力が働く。真空中とは異なり、物質中では、ローレンツ力を受けたキャリアは結晶格子や不純物イオンと衝突するので特殊な現象を示す。

 ・ホール効果(磁気→電気):電流と直角に磁界を加えると両者に直交する起電力を発生
 ・磁気抵抗効果(磁気→電気):磁界による抵抗値の変化

◆熱電効果
:電気が熱に、また熱に電気に変換されるような熱と電気の間の現象。電流によるジュール熱の発生、温度による低効率の変化は熱電効果に含まない。

 ・ゼーベック効果(熱→電気):2導体間の温度差による起電力の発生
 ・ペルチェ効果 (電気→熱):2導体間に流れる電流による熱の発生または吸収
 ・トムソン効果 (電気→熱):一部に温度差のある一様な導体流れる電流による熱の発生または吸収


問題の解説

1~4の選択肢はどれも正しい文となっています。
正解は5で、ホール効果では電流と磁界の両者に直角な方向へ起電力が発生します。

では、ここでホール効果についてもう少し詳しく解説しておきましょう。


ホール効果

下図のようにn型半導体に電流Iを左から流し、上から磁界Bをかける場合を考えます。

n型半導体のキャリアである電子は電流と反対方向である左側へ移動します。
このとき電子は磁界中を移動することとなるので、
フレミングの左手の法則より、電子は手前から奥へ向かってローレンツ力fを受けることになります。


ホール効果1


ローレンツ力を受けた電子は下図のように、
半導体の奥側へ偏在することになります。
そうすると半導体の奥側がマイナスに、手前がプラスに帯電します。

結果、半導体の手前から奥へ向かって電界Eが生じ、
この電界による電位差がホール効果による起電力となります。
起電力は電流と磁界の両者に直交する方向に生じていることがわかります。


ホール効果2


以上がホール効果の簡単な説明です。

ところで、ホール効果の「ホール」とは正孔(ホール)とは関係ありません。
ホール効果の「ホール」とは、人名であり、
ホール効果を発見したエドウィン・ホールさんの名からきています。


参考文献

半導体素子半導体素子 - 標準電気工学講座 (20)
(1980/12)
石田 哲朗清水 東

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【NE】2009年02月23日号「ケータイアンテナ」

本日は半月に一回の日経エレクトロニクスのレビューです☆

今回のNEはキマシタ!
私の本業であるケータイのアンテナ開発が特集されています!
その特集のタイトルとは、、、


 ケータイ・アンテナ解剖
 ワンセグ内蔵に透ける未来



ワンセグアンテナの内蔵は社内でもホットな話題です。

ワンセグアンテナの内蔵はケータイの構造によっては非常に困難で、
日夜、頭を痛めている問題です^^;

本記事にワンセグアンテナ内蔵のヒントが隠されていることに期待です!


       NE20090223.jpg

  [日経エレクトロニクス]2009年2月23日号 


本特集では、「分解」「分析」「展望」という3つのテーマで構成されています。
「分解」では最新のケータイを分解することで、アンテナの多様性・複雑性を、
「分析」ではワンセグアンテナの内蔵化する手法を、
「展望」ではこれまでの課題と今後の課題について解説されています。

それでは、さっそく本文を見ていきましょう。


[分解] 最新ケータイのアンテナを見る

国内向けケータイは「全部入り」といわれるように、各種の無線機能を満載している。アンテナにさける場所が限られる中でどのようにワンセグアンテナの内蔵化を実現したか検証してみた。


バラエティに富むアンテナ素材選択

ワンセグ内蔵の最新全部入りケータイを代表して「SH-01A」と「W64S」の2機種のアンテナを比較した。

「SH-01A」
 ・3G/GSM:MIDアンテナ
 ・ワンセグ:プレス加工した板金製エレメントを透明な樹脂ハウジングに固定(※)
 ・GPS:セラミック・チップ・アンテナ
 ・Bluetooth:板金アンテナ

(※)アンテナモジュールの先端はヒンジの金属部品と接続し、ヒンジを介して基板の接点とつながる。エレメントは長い部分で約19mm、接点までも含めて40mmにも満たず、ワンセグ用としては極端に短い(ワンセグの波長は1/4でも160mm)。「基板からの接続経路を含めてアンテナとして動作するのではないか」と推測される。


「W64S」
 ・3G/GSM:FPCで形成したエレメントを樹脂ハウジングに貼り付け(☆)
 ・3G/GSMサブ:板金を樹脂にハウジング。GPSも同居。
 ・ワンセグ:筐体ダイポールとFPCアンテナ(上筐体上部)の切り替え

(☆)FPCアンンテでは形状の精度が高いエレメントを作りやすい。また、薄く曲げやすいので筐体の隙間を活用できる。その反面、FPCアンテナでは取り付け時に変形や位置ずれを起こして特性がばらつく。W64Sでは樹脂ハウジングにFPCアンテナを貼り付けて、組み立て性と取り付け精度に配慮している。


ユーザの姿勢を考慮して配置

2機種のアンテナ配置位置は似ている。ユーザの利用姿勢を考慮したセオリーがあるからだ。

◆3G/GPSアンテナは折りたたみ形端末のヒンジ部付近など中央部に配置される。
通話時に人体頭部の影響を軽減しやすいためである。また、下筐体下端部への配置はデータ通信時に手の影響を受けて特性が劣化するので難しいこともある。

◆GPSアンテナは上筐体上端部に配置される。
GPSの電波は衛星より上空から届くため、データ通信を利用する姿勢の際に電波を受けやすい。


「アンテナ開発は自由演技」

アンテナを配置する場所はある程度決まっているが、同じ用途を狙ったアンテナもメーカによって素材や形状は全く異なる。

 「筐体によって最適なエレメントの形状は変わる。良い製品を作るには1機種ごとにアンテナのカスタム開発が必要」

なぜそうなるか。ケータイのサイズで通話用やワンセグ受信用のアンテナを内蔵するにはかなり無理があるからだ。かくしてアンテナ設計者は内蔵化による性能の落ち込みを補うために機種ごとにアンテナをカスタム開発することになる。


[分析] 見えなくなるアンテナ

ワンセグアンテナの内蔵化する手法は大きく3つに分かれている。
①オーソドックな手法:アンテナモジュール内でエレメントの配線を引き回して長さを稼ぐ手法
②筐体ダイポール
③チューニング回路と誘電体アンテナを組み合わせる手法


②筐体ダイポール:筐体の金属板をエレメントに

筐体ダイポールは文字通り筐体をアンテナエレメントとして使う。具体的には基板やシールド板といった金属板で電波を受ける。
利点:条件次第ではホイップアンテナに劣らない特性が得られる。
欠点:閉じた状態ではダイポールとならないため特性が極端に落ちる。
欠点を補うためにワンセグ用にサブアンテナを設けてダイバーシチ受信をして感度を補う。

W64Sではもっと積極的に筐体の開時と閉時で使うアンテナを切り替える仕組みをとっている。
閉時は上筐体上端部に配置されたFPC製の補助アンテナを使う。このとき、丁度真下に位置する3G補助アンテナと電磁的に結合させて動作させる。これによってワンセグ用補助アンテナ単体で使うときよりも感度が向上するという。


③チューニング回路:周波数を切り替えて帯域をカバー

村田製作所が得意とするのはセラミック誘電体の波長短縮効果を使ってアンテナを小型化する技術である。この方式のアンテナの共振は鋭くなり、利用できる帯域は狭くなるため、ワンセグの帯域をカバーできない。そこで同社は、アンテナにチューニング回路を組込み共振周波数を電圧に応じて動かせるようにした。
利点:開時では筐体ダイポールと遜色なく、閉時でも特性が落ちない。
欠点:チューニング回路の特性の向上が必要。現状ではまだ歪が多い。今後、MEMSスイッチの採用が有力。


[展望] メーカは異種格闘技状態

ケータイの各種アンテナは実現方法がいろいろあり、それに加え、アンテナ開発に多種多様なメーカが参入している。いわば異種格闘技状態で、板金から誘電体まで、端末メーカへ提供されるアンテナの種類は幅広い。

アンテナをエレメントの形成方法や素材などで便宜的に分類すると、次の5つになる。
 ・PCB(Printed Circuid Board:プリント基板)
 ・板金
 ・FPC(Flexible Printed Circuid:フレキシブル・プリント基板)
 ・樹脂メッキ
 ・誘電体

端末メーカはこれらを自社の製品に合わせて使い分けている。

今後は、1機種あたりの出荷台数の減少に耐えうるコストダウンとLTEなどの次世代携帯電話技術の導入という2つのブレークスルーを起こしていかなければならず、それには端末メーカと部品メーカの協力体制が必要不可欠である。


設計変更をやりやすくする
開発効率と特性を重視したアンテナ手法

一方で、性能を狙える立体形状や設計変更のリートタイムの短縮を実現する手法が、部品コスト削減より優先される状況がある。その例として、樹脂メッキアンテナである「MIDアンテナ(Molded Interconnect Device Antenna)」と「LDSアンテナ(Laser Direct Structure Antenna)」を挙げることができる。

MIDアンテナでは、2色成形でパターンを形成した樹脂ハウジングに金属メッキを施してエレメントを形成する。
利点:エレメントCAD図面どおりに精度よく再現でき、形状自由度も高い。LDSよりコストが安い。
欠点:LDSより開発効率は劣る。エレメントの大幅変更するなら金型の修正も必要。

LDSアンテナでは、樹脂ハウジングの表面をレーザ光で改質し、メッキを付きやすくしてエレメントを形成する。
利点:開発効率が高い。最初から複数パターンの試作品を作ることも容易なうえに、エレメント形状を修正するだけなら金型の修正も必要ない。
欠点:量産時にもレーザ光の照射を使うため、MIDより量産性に劣り、コストが高い。


少量多品種化が進むケータイ
コストを重視したアンテナ手法


・PMCのP-01AやNECのN-02Aはこのほかにも、GPSやBluetooth向けアンテナで、板金部品やヒンジなどの金属部品をエレメントに使って部品コストを抑えている。

・PCBは平面形状しか許されないので、筐体内での配置に制限があるが、部品コストは安い。

・SEMCの過去のモデルでは、回路基板に1本のスリットを入れGPSアンテナとして動作させたことがある。これなら部品コストはゼロだ。


感想

ケータイアンテナの実現手法がよくまとまっており、入社2年目のぺーぺーな私にとってはとても勉強になりました。特に、まだまだ経験が浅い私は使ったことのないアンテナがあるため、本特集でそれらのアンテナについても解説されていたのが良かったです!

また、ケータイを分解してそれぞれのアンテナの動作を解説してありましたが、これも大変興味深かったです。私も他社のケータイを分解して内部のアンテナ構造を見ることがありますが、実際にどういう動作をしているかはなかなか解りません。特に最近では、限られたスペースの中で、板金部品や基板GNDなどの本来のアンテナエレメントとは違うものをアンテナとして動作させているので、作った本人でないと動作は理解できないと思います。どれがアンテナになっているのか見つけるのも大変です。

本特集で推測されていたアンテナ動作の中には、私の見解とは異なるものもありましたが、それも一興!やはり他の人の意見を聞くのは良いものです。

ということで、
NEでは年に2回くらいアンテナの特集が組まれていますが今回も良かったです、すばらしい!
また半年くらい後のアンテナ特集を楽しみにしています☆


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【一陸技】精選300題_問027-コイルの過渡現象

コイルの過渡現象

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  会社の同僚たちと一陸技の勉強会をしています。
  勉強会では「合格精選300題 一陸技問題集」を使っています。
  本ブログでは勉強会で解いた問題の解説を掲載していきます。

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問27
下図の回路において、スイッチSを閉じて電流が飽和電流値の9割に達するまでの時間を求めよ。

問027


コイルの過渡現象に関する問題です。
コイルの過渡現象の式も、前回のコンデンサの過渡現象の式と
同様の手順で求めることができます。

それではここで、過渡現象の式を求める手順をおさらいしておきましょう。
コイルの過渡現象の式は次の手順で求めることができます。

 ①キルヒホッフの電圧側を用いて回路方程式を立てる
    ↓
 ②電流iについて回路方程式を解く。
    ↓
 ③回路方程式を解く過程で積分定数が出てくるので、
   時間t=0の場合について積分定数を求める。
    ↓
 ④電流の式が求まる。


コンデンサの過渡現象では、電荷qについて解いていきましたが、
コイルの過渡現象では、電流iについて解いていきます。

それでは今回も順繰りに解いていきましょう。


①キルヒホッフの電圧側を用いて回路方程式を立てる

任意の時刻において、回路を流れる電流をiとすると、
キルヒホッフの電圧側より、

 027-01回路方程式

となります。
この式を電流iについて解いていきます。


②電流iについて回路方程式を解く

電流iについて解くために、次のように回路方程式を変形していきます。

 027-02回路方程式2

ここで、V/Rは電流を表しているので、

 027-03電流I

とすることができ、
これより、

 027-04電流I2

となります。
よって、回路方程式は次のように書き換えることができます。

 027-05Iをまとめる

両辺、積分すればIの式が求まりますね。
この積分の過程で積分定数Aが出てきます。

 027-06積分してIを解く

ここで、I=i-V/Rとしていたので、
iの式に戻してやります。

 027-07Iに代入

つぎに積分定数Aを求めます。


③時間t=0の場合について積分定数Aを求める。

積分定数Aは時間t=0の場合について求めます。
t=0のとき電流i=0とすると、
上述のiの式より、

 027-08Aを求める

となり、積分定数Aを求めることができました。
よって、電流iの式は次のようになります。

 027-09iを解く

これがコイルの過渡現象において、
飽和電流に達するまでの電流を表す式となります。


L/Rは時定数

ここで、L/Rを時定数といいます。
コンデンサの過渡現象での時定数CRに相当します。
コンデンサの場合と同様にこの時定数は、
過渡現象が63.2%に到達するまでの時間を示しています。

時間tと電流iのグラフを下図に示しておきます。

 027-10t-iのグラフ

問題の解答

上図のグラフを見てもわかるように、飽和電流値はV/Rとなります。
つまり、上記で求めた式の括弧の中身が0.9になるときの時間が、
電流が飽和電流値の9割に達する時間となります。

よって、次の式をtについて求めれば解答が出せます。

 027-10を求める

以降の計算は問題集の解法通りのなので、
そちらをご参照ください。


参考文献

理系なら知っておきたい物理の基本ノート 電磁気学編理系なら知っておきたい物理の基本ノート 電磁気学編
(2004/08)
為近 和彦

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TOEIC-IP終了

社内のTOEIC-IPの試験を受けてきました。

最近はTOEICの勉強ばかりしていて、
あまりブログを更新できていませんでしたが、
今週からまた更新していくのでよろしくどうぞ☆

TOEICもひと段落したことだし、最近あまり触れていなかった
「モバイルシステム技術検定」に関するブログも書いていきます!

【一陸技】精選300題_問026-コンデンサの過渡現象

コンデンサの放電(過渡現象)

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  会社の同僚たちと一陸技の勉強会をしています。
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問26
下図の回路において、E0に充電されたコンデンサの電気量をスイッチSを閉じて1秒間閉じて抵抗Rを通じて放電したとき、コンデンサの端子電圧はE1となった。このとき、コンデンサの静電容量C[F]を表す式を求めよ。


  問026


コンデンサが放電する場合の「過渡現象」の問題です。


 過渡現象とは「ある状態から別の状態に自然に移行する現象」のことです。


つまり本問題では、
コンデンサの放電が始まって放電しきるまでの過渡現象を扱います。

過渡現象中、コンデンサ端子電圧はどのように変化していくのでしょうか?
このときのコンデンサ端子電圧の式を求められるかどうか(おぼえているかどうか)が、
本問題の核心です。

コンデンサの過渡現象を解く問題には、解法パターンがあります。
これはコンデンサを充電する場合にも適応できます。

コンデンサの過渡現象は次のように解いていきます。


 ①キルヒホッフの電圧側を用いて回路方程式を立てる
    ↓
 ②電荷qについて回路方程式を解く。
    ↓
 ③回路方程式を解く過程で積分定数が出てくるので、
   時間t=0の場合について積分定数を求める。
    ↓
 ④電荷の式が求まるので、
  それを微分すれば電流の式が求まり、
  さらに電流の式に抵抗をかければ電圧の式が求まります。



それでは、順繰りに実際に解いていきましょう。


①キルヒホッフの電圧側を用いて回路方程式を立てる

任意の時刻において、抵抗Rを流れる電流をi,
コンデンサーに蓄えられている電荷をqとすると、
キルヒホッフの電圧側より、

 026-01回路方程式

という回路方程式を立てることができます。


②電荷qについて回路方程式を解く

ここで、電流は「単位時間当たりの電荷量の変化」と定義されるので、

 026-02単位時間当たり電荷の変化量

となります。
コンデンサの電荷が減少することで電流が流れるので、
右辺にマイナスが付いています。

このiの式を①で立てた回路方程式に代入し、
qについてまとめていきます。

 026-03Qについて解く

両辺、積分すればqの式が求まりますね。
この積分の過程で積分定数Aが出てきます。

 026-04積分して解く

つぎに積分定数Aを求めます。


③時間t=0の場合について積分定数Aを求める。

積分定数Aは時間t=0の場合について求めます。
t=0のときコンデンサに蓄えられていた電荷をq0とすると、
上述のqの式より、

 026-05積分定数を求める

となり、積分定数Aを求めることができました。
よって、qの式は、

 026-06qを求める

これが過渡現象におけるコンデンサに蓄えられている電荷量の変化を表す式です。


④qの式より、電流,電圧を求める

電流は単位時間当たりの電荷の変化量で定義されるので、
上記のqの式を微分することで電流を求めることができます。

 026-07Iを求める

さらにこの式にRをかけることでコンデンサ端子電圧Vを求めることができます。

 026-08Vは

ここで、q0/Cはスイッチを閉じる前の
コンデンサ端子電圧E0を表しているので、
過渡現象におけるコンデンサ端子電圧の変化を表す式は次のようになります。

 026-08Vは2

本式にV=E1,t=1を代入し、
Cについて解いてやれば解答が出ます。
その計算過程は問題集の通りなのでそちらを参照してください。


CRは時定数

ここで、式中のCRを時定数といいます。
単位は[秒]です。
この時定数は、過渡現象が63.2%に到達するまでの時間を示しています。

時定数はRとCの積なので、
RとCが大きいほど63.2%に到達するまでの時間が多くかかることがわかります。
Rが大きいほど電流が流れにくく(電荷が移動しにくく)、
Cが大きいほど多くの電荷を蓄えているからです。

では、なぜ63.2%という中途半端な数字なのでしょうか?
これは自然対数の底eからきています。

Vの過渡現象の式にt=CRを代入してみるとわかります。

 V=E0/e

ここで、e=2.718281828...なので、
CR秒後のVは約0.368E0となります。

つまり、Vはスイッチを閉じてから36.8%まで減少しており、
過渡現象は63.2%進行したことになります。


回路の特性を検討する場合、所要時間ではなくこの時定数を利用します。
CとRの積なので、計算しやすいからです。

最後に、過渡現象における
時間tとコンデンサ端子電圧Vのグラフを下図に示しておきます。


  026-09過渡グラフ


参考文献

理系なら知っておきたい物理の基本ノート 電磁気学編理系なら知っておきたい物理の基本ノート 電磁気学編
(2004/08)
為近 和彦

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【NE】2009年02月09日号「iPhone vs Android」

本日は、私が定期購読している日経エレクトロニクスのレビューです。

今回紹介する記事は
ケータイの次世代プラットフォームの代表格である
Apple社の「iPhone」Google社の「Android」でのソフトウェア開発に関する記事です。

それぞれのプラットフォームでのソフトウェア開発に関する記事ですが、
前半部分では、iPhoneとAndroidの共通点と相違点をよくまとめていたので、
本ブログではそこの部分をさらにまとめていこうと思います。


       NE20090209.jpg

 [日経エレクトロニクス] 2009年02月09日号 


紹介する記事のタイトルは、

iPhone vs. Android
ソフトウェア開発の実際


まずは、記事の中にあった
印象的な一節を紹介します。

「iPhoneとAndroidはいずれもまだ小学生くらいの子供であり、同じ目標に向かって大きな志を持っている。iPhoneは言わば芸術的な才能を持った少年であり、芸術的なセンスに溢れた新しいイノベーションをどんどん起こし始めている。一方、Androidはマニアックでギークな才能を持つ少年であり、技術を探求することでイノベーションを起こそうとしている。両者は互いにその個性を活かし、今後の世の中に大きな影響を与えていく存在になりつつある。」

うまい例えでわかりやすです^^

それでは以下に本文をまとめていきます。
まずはiPhoneとAndroidの共通点からです。


3つのアドバンテージ

iPhoneとAndroidに共通する特徴としては、

 ・「インターネット上の豊富なWebサービスと連携できること」
 ・「パソコンと同等の高機能なアプリケーションを実現できること」
 ・「開発者が世界に向けてアプリケーションを提供できること」


という3つのアドバンテージを挙げることができる。

従来の日本の携帯電話が、

 ・「携帯電話専用のWebサイト群としか連携できない」
 ・「アプリケーションはJava/BREWを利用するものに限られる」
 ・「日本国内の市場にしかアプリケーションを提供できない」

というのとは対照的である。


「インターネット上の豊富なWebサービスと連携できること」
iPhoneやAndroidがパソコン向けのWebサービスと連携できるのはパソコンのWebブラウザと同等の機能を持つWebブラウザを搭載しているためである。

「パソコンと同等の高機能なアプリケーションを実現できること」
iPhoneやAndroidでは、こうした豊富なWebサービスを活かしたリッチなアプリケーションをアプリケーション開発者が提供し、ユーザがそれを選んでインストールできる。パソコンと同様に、ユーザが自由にプラットフォームの機能を拡張できるのである。

「開発者が世界に向けてアプリケーションを提供できること」
Apple社とGoogle者は「マーケット・プレイス」と呼ばれる世界規模のアプリケーション配信基盤をそれぞれ用意しており、アプリケーション開発者は世界中の国々に向けて自らのアプリケーションを提供できる。両者でわざわざマーケット・プレイスを用意しているのは、プラットフォームの優劣にアプリケーションの質や数が大きく影響するようになってきたことをよく理解しているためだろう。


新しい才能が登場する

これまでの携帯電話向けアプリケーションのビジネスは「携帯電話事業者と契約できるかどうか」という、本質とは関係ない部分でほぼ成否が決まっていた。iPhoneやAndroidでは、アプリケーションを提供する意思さえあれば世界規模で配信できる。そのため、アプリケーションの機能やデザインなどの「本来の価値」で勝負できる。


iPhoneとAndroidの違い
「垂直統合」対「水平分業」

iPhoneとAndroidは同じ目標に向かっており、方向性は大きな違いはない。異なるのはその目標を実現するための方法論である。「アプリケーション以外の構成要素を誰が提供するか」という部分が両者では大きく違う。

iPhoneはApple社1社がハードウェア,プラットフォーム「iPhone OS」,マーケット・プレイス「iTunes」を提供する垂直統合型モデルを採用している。

Androidは、ハードウェアの開発/製造、プラットフォームの開発、マーケット・プレイスの提供/運用を分業する、水平分業型モデルによるアプローチを採っている。Google社の主眼はプラットフォームの普及であり、メディアとしての価値を高めることで広告収入を狙っているため、自社により運用にはこだわらないのだと考えられる。


感想

◆iPhoneやAndroidのような次世代プラットフォームでは、
パソコンのようにユーザが自由にカスタマイズできるようになります。
LTEやモバイルWiMAXのような3.9G以降のブロードバンド通信では、
さらにこの次世代プラットフォームの恩恵を受けることができそうです。

どんなサービスが登場してくるか楽しみですね。

モバイルオンラインゲームとか。
幼稚な私はそんくらいしか思い浮かびませんが。。。

しかし、次世代プラットフォームに移行して、
気になるのはやっぱり、セキュリティの面ですね。
これまでのケータイでは、それぞれのケータイでプラットフォームが異なり、
さらにユーザが中のソフトウェアをいじることができないため、
ウィルスの脅威にさらされることはほぼありませんでした。

次世代プラットフォームでユーザが自由にカスタマイズできるということは、
ウィルスが進入してくる可能がぐんと高まるということです。
ケータイでもあんなわずらわしい思いをする時代がくるんですね^^;

しかし、そんなリスクを犯してまで次世代プラットフォームに移行するということは、
それだけ産業的、経済的な効果があるということです。

昨今の不況を吹き飛ばすほどの、
IT革命ならぬICT(Information and CommunicationTechnology )革命が起きると良いですね☆

◆後半はiPhoneとAndroidでのソフトウェア開発の実際が掲載されておりましたが、
かなり具体的に書かれていたため、ソフトウェア開発の経験のない私には
うまくまとめることができませんでした、あしからず^^;

それでも、
そんな私でもiPhone向けのアプリを開発してみようかと思うくらい、
iPhoneのアプリ開発は簡単そうで、面白そうだと感じました。

ところで先日、
世界最多ダウンロード数のiPhone向けアプリケーションは
日本人が作成したゲームであるという記事を読みました。

ソフトウェアにおける日本の技術はいまいち遅れているという印象ですが、
ゲームとなると日本人がやっぱり強いようですね^^;

iPhoneアプリで一攫千金!
やはり、iPhoneアプリ開発は魅力的です☆やってみようかなぁ^^


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【一陸技】精選300題_問022-交流とコイル/コンデンサ

交流とコイル/コンデンサ

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問22
下図の回路において、この回路に流れる全電流Iの値を求めよ。
ただし、Rを25Ω、コイルのリアクタンスXLを20Ω、コンデンサのリアクタンスXCを50Ωとする。


  問22


コイルやコンデンサに交流電圧をかけた場合、
抵抗に交流電圧をかけた場合とは異なる振る舞いをします。


このことを理解していないと本問題を解くことができません。

では、コイルやコンデンサに交流電圧をかけた場合、
どのような電流が流れるのでしょうか??


交流とコイル

電源電圧VがV0sinωtの交流電圧に自己インダクタンスLのコイルを接続した場合、
任意の時刻tに流れる電流iは、キルヒホッフの電圧則を用いて、
次のように求めることができます。

 022-01コイルの電流1

よって、両辺を積分すると、

 022-02コイルの電流2

本式より

 コイルに流れる電流の位相は電圧の位相に比べてπ/2遅れる

ということがわかります。

また、オームの法則に対応させると、
ωLが抵抗成分となっていることがわかります。
このωLのことを誘導リアクタンスをいい、本問題のXLに対応します。


交流とコンデンサ

電源電圧VがV0sinωtの交流電圧に静電容量Cのコンデンサを接続した場合、
任意の時刻tでの電荷をqとすると、

 022-03コンデンサの電荷

となります。
ここで、回路に流れる電流をiとするとiは次のように表せます。

 022-04コンデンサの電流

本式より

 コンデンサに流れる電流の位相は電圧の位相に比べてπ/2進む

ということがわかります。

また、オームの法則に対応させると、
1/ωCが抵抗成分となっていることがわかります。
この1/ωCのことを容量リアクタンスをいい、本問題のXCに対応します。

以上を考慮して問題を解きます。


問題の解答

R,L,Cに流れる電流の大きさをそれぞれIR,IL,ICとすると、

 コイルに流れる電流の位相は電圧の位相に比べてπ/2遅れ、
 コンデンサに流れる電流の位相は電圧の位相に比べてπ/2進む


ので、次の図のような関係で表すことができます。

 問22-2

よって、本問題では図の合成ベクトルのIを求めれば良いことになります。
以降は問題集の解答通りなので、問題集をご参照ください☆


参考文献

理系なら知っておきたい物理の基本ノート 電磁気学編理系なら知っておきたい物理の基本ノート 電磁気学編
(2004/08)
為近 和彦

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【TOEIC】144回TOEIC結果がきました

先月1月に受験したTOEICの結果がきました。
戒めのためにブログでスコアを発表しておこうと思います^^;

と、その前に、
前回のTOEICの結果から発表しておきましょう。

前回、2008年8月に受けたTOEICの結果は、、、

 Listening:360
 Reading:385
 TOTAL:745


でした。

それでは、今回TOEICの結果を見てみましょう。
今回あまり勉強してなかったので、スコアダウンを予想していましたが、
結果は、、、


144回TOEIC結果


TOTAL5点ダウン!!

予想していたとはいえ、5点でもスコアダウンはへこみます凹○

しかもReadingが35点も落ちています;;
Readingは結構自身あったのですが。。。

今月にはまた、社内のTOEICテストを受けるので、
次はReadingを中心に勉強してリベンジします!!


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ダルマ祭りに行ってきました!

本日、広島の三原市で開催されていた
「三原明神市」というお祭りへ行ってきました☆

三原明神市は別名「ダルマ市」と呼ばれている通り、
ダルマのお祭りです。

資格ゲットを目指している私としては、
ダルマさんのような縁起物が大好きなのです^^


お祭りに行ってみると、露店がたくさん出店されており、
人も大勢!かなり賑わっていました。


こんなに人がいて正直びっくり^^;


人ごみの中、しばらく歩いていると、
お祭りのシンボルである「大ダルマ」が見えてきました。



大ダルマ


          でっか~~い!!


こんなにもでっかいダルマさんに逢えて大感激でした!!
お顔も荒々しい^^

ありがたいなぁ


ダルマ供養の塔なんてものもありました。

Image143~00-2


うーん、お役目を果たしたダルマさん達がこんなにも大勢!

多くの人の願いをかなえてきたんですね☆
お疲れ様でした!


そういうわけで、私もダルマさんを買ってきました。

Image145~00-2


それでは早速、ダルマさんに目を入れてみます。

まずはダルマさんと向き合い、心を鎮めます。


Image147~00-2

「技術士(電気電子)に合格できますように」


いよいよ、ダルマさんに目を入れていきます。
左目から入れるのが正しいみたいですよ。


Image148~00-2


「技術士(電気電子)に合格できますように」


ダルマさん開眼!!


ダルマさん開眼です!!

これで合格できるはず!!

転んでも転んでも起き上がるダルマさんのように
私もがんばって勉強していきます^^

【一陸技】精選300題_問019-影像インピーダンス

影像インピーダンス

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問19
下図の回路の影像インピーダンスを求めよ。


  問019



電気回路は易しい問題が多いですが、
今回は少し難しいですねぇ^^;

まず、影像インピーダンスとはなんでしょうか??


影像インピーダンスとは

下図のように、
2端子対回路の出力端子にZ02を接続した場合の
入力短側から見たインピーダンスがZ01となり、
かつ、入力端子にZ01を接続した場合の
出力端子から見たインピーダンスがZ02になるような、
Z01,Z02影像インピーダンスといいます。


  問019-2端子対回路影像インピーダンス


フィルタの設計などに使われるパラメータのようです。


 ここでちょっと問題文に疑問を感じる方がいるかもしれません。
 というのは、問題文は影像インピーダンスを求めろ、とだけ言っており、
 なおかつ、選択肢はそれぞれ1つの値しか示されていないからです。
 上述したように、影像インピーダンスとは、
 2つのインピーダンスののことなので、
 それぞれの選択肢は2つの値を示していなければならないはずです。

 本問題の回路は対称回路となっており、Z01とZ02が等しくなるので、
 このような問題の書き方になっているのかもしれません。


さて話は戻って、影像インピーダンスは次のように表せます。

 019-映像インピーダンス

 Z1f:出力端を開放した場合の入力インピーダンス
 Z1s:出力端を短絡した場合の入力インピーダンス
 Z2f:入力端を開放した場合の出力インピーダンス
 Z2s:入力端を短絡した場合の出力インピーダンス

問題は本式を知っていれば解けますが、
どうして本式が成り立つのか解説しておきましょう。

それにはFパラメータというものを理解する必要があります。


Fパラメータとは


  問019-2端子対回路Fパラ


上図のような2端子対回路の入力電流I1,入力電圧V1,出力電流I2,出力電圧V2は、
次のような行列式で表せます。

 019-Fパラメータ

ことのときのA,B,C,DをFパラメータ(F行列)といいます。
Fパラメータは2端子対回路を縦続接続する場合に用いると便利です。


影像インピーダンスを求める

それではFパラメータを用いて影像インピーダンスを求めます。
F行列を用いると、影像インピーダンスZ01,Z02は次のように求まります。

 019-Z01Z02Fパラ


また、
出力端を開放した場合の入力インピーダンスZ1fは、
I2=0となるので、

 019-Zf1.gif

出力端を短絡した場合の入力インピーダンスZ1sは、
V2=0となるので、

 019-Zs1.gif

以上より、

 019-Z01最終

となり、初めに提示した式にたどり着きました。
Z02も同様にして求めることができます。


では、本式を用いた問題の解答は問題集をご参照ください☆


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【一陸技】精選300題_問017-デルタスター変換

Δ-Y変換

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本問題から電気回路になります。
電磁気学とはしばらくお別れです。
名残惜しいですが、がんばっていきましょー☆


問17
下図の回路において、a-b端子の合成抵抗Rabの値を求めよ。


 問017


複雑な回路ですが、Δ-Y変換を使えば単純な回路に変換できます。


Δ-Y変換(デルタスター変換)とは

下図のようにΔ型の回路をY型の回路へ変換する方法です。
(Y型をΔ型への変換もできます。)


 問017-Δ


Δ型回路のそれぞれの抵抗値がR1,R2,R3の場合、
Y型回路のそれぞれの抵抗値がr1,r2,r3の値が
どのように表せられるか求めてみます。

まず、Δ回路のAからBを見た場合のインピーダンスと、
Y回路のaからbを見た場合のインピーダンスが等しくなればよいので、

 017-01デルタスター1

となります。

同様にして、BからC,CからAを見た場合のインピーダンスが、
それぞれbからc,cからaを見た場合のインピーダンスと等しくなるので、

 017-02デルタスタ-23

となります。

r1,r2,r3の値を求めるために、
これら3つの式の連立方程式を解いていきます。

①+②+③より、

 017-03デルタスター4

よって、
④-②より、

 017-04r1.gif

④-③より、

 017-05r2.gif

④-①より、

 017-06r3.gif

以上で、R1,R2,R3を用いてr1,r2,r3を表せました。

さらに、本問題のようにR1=R2=R3=Rの場合には、

 017-99デルタスター最終2

となることがわかります。

つまり、3つの抵抗値が等しければ、
Δ型からY型へ変換する場合、抵抗値を1/3にすれば良いという事です。
また、Y型からΔ型へ変換する場合、抵抗値を3倍にすれば良いこともわかりますね。


ここで、私のおぼえ方を紹介します。

 3つ股に分けるなら1/3(Δ→Y)
 三角にまとめるなら3倍(Y→Δ)

です。


問題の解答はΔ-Y変換を適用すればすぐにできます。
詳しくは問題集の解答をご参照ください☆


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SAPICAゲットしてきました

1/30より札幌市営地下鉄で使えるICカード乗車券
「SAPICA」の運用が開始されました。

先週末はちょうど札幌にいたので、私もSAPICAゲットしてきましたよ☆


  SAPICA.jpg


ついでにJR北海道のICカード乗車券「Kitaca」も購入しちゃいました。
KITACAのキャラクターのモモンガが可愛いです^^


  KITACA


最近はご当地ICカードを集めることが趣味になりつつあります。
カードにアンテナが載っていると思うと妙な親近感がわくんですよね^^;



  ICカード



そして、なによりICカードのネーミングセンスが好きですね☆

例えば、
JR東日本が発行している「Suica」ですが、
Suicaは"Super Urban Intelligent Card"の略で、
「スイスイ行けるICカード」という意味が込められているそうです。


 ダジャレですね^^


私が思うに、ネーミングは次のような順番で考えられたのでないでしょうか?

 「スイスイ行けるICカード」→「Suica」→「Super Urban Intelligent Card」

「Super Urban Intelligent Card」だから「Suica」なのではなく、
スイカという語呂があって、
無理やり「Super Urban Intelligent Card」にしたのではないかと。
だってSuper Urbanとか意味わかりませんから^^;

けれども、意味はなくともセンスはあると思います

ちなみに、SAPICAの語源は、

 「サッと取り出して、ピッと利用できるSapporo(さっぽろ)のICカード」

だそうですw
そして、何かの略語という訳ではないみたいで、
完全に語呂だけのネーミングのようです☆

さて、そんな中、
現在私が大注目しているご当地ICカードがあります。

2009年3月よりJR九州で運用が開始されるICカード乗車券。
その名も、


  「SUGOKA」スゴカ!


「Smart Urban GOing CArd」 の略称より
「凄い」を意味する九州地方の方言「凄か」にかけた名称

ということらしいです!!
センスあふれますね^^

  sugoca.gif
 
カエルのキャラクターも可愛いーー
是非ゲットしたいです☆

【一陸技】精選300題_問015-磁気回路

磁気回路

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問15
下図のようなすき間をもつ環状鉄心の磁束密度を0,1[T]とするための、コイルに流す電流の値を求めよ。ただし、鉄心の断面積Sを4平方cm,鉄心の磁路平均長lを20cm,すき間の長さl0を1mm,鉄心の比透磁率を1000,コイルの巻き数を100とし、漏れ磁束はないものとする。


問015図


磁気回路の問題です。
まず、磁気回路の説明からしましょう。


磁気回路とは

電気回路では、導線でつながれた抵抗に電圧Vをかけてやると
電気抵抗Rに応じた電流Iが流れますが、
磁気回路では、磁性体を巻いたコイルに電流Iを流してやると
磁気抵抗Rmに応じた磁束Φが生じます。

よって、電気回路にオームの法則が存在するように、
磁気回路にもオームの法則のようなものが成り立ちます。

磁気回路版オームの法則は、
コイルの巻き数をNとすると、次のようになります。

 015-01磁気回路版オームの法則

ここで、NI=Fmとおいて、
Fmを「起磁力」と呼びます。
これは電気回路における起電力Vに相当します。

では、磁気抵抗Rmの値は何によって決まるのでしょうか。
それは次の磁束Φの式から求めることが出来ます。

 015-02磁束の式

ここで、
磁性体(磁気抵抗)の長さをl,断面積をSとすると、
アンペアの法則より、(アンペアの法則については問013を参照)

 015-02アンペアの法則

よって、

 015-04磁束の式2

となります。
右辺の分子が起磁力を表していることから、
分母が磁気抵抗を表していることがわかります。
つまり、磁気抵抗Rmは次のように表せます。

 015-05磁気抵抗

磁気抵抗がわかったところで、
問題の解答に移りましょう。


ギャップのある磁気回路

問題の磁気回路は磁性体(鉄心)にすき間があるものとなっています。
漏れ磁束はないとされているので、この磁気回路は、
磁性体による磁気抵抗と、すき間による磁気抵抗が直列に接続された
磁気回路であると解釈することが出来ます。

Rm1とRm2は直列に接続されているので、
合成抵抗はRm1とRm2の和になります。
あとは磁気回路版オームの法則の式に代入してやれば答えが出ますね。

 015-06解答へ

ここまでくれば、あとは代入して計算するだけ。
Rm1とRm2の個々の値は磁気抵抗の式より求めることができます。
計算の過程は問題集の解答をご参照ください☆


参考文献


電磁気学の基礎表紙電磁気学の基礎 (大学課程基礎コース)
(1991/11)
前田 三男

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