2025年度前期メカトロニクス2

曜日・時限 金曜日4時限 期別 前期 週時間数 2
ナンバリング EH330902
開講学科等 工学部-電子機械工学科
教員名 大坪 義一
大坪 義一
職務履歴

目的

本講義では、機械工学、電気電子工学、計算機工学の融合であるメカトロニクス技術の基礎と応用知識の修得を目的として講義を行う。
なかでも、センサとアクチュエータの基礎について学習した後、それらを活用するための制御方法についても学ぶ。
本講義を通して身の回りのメカトロニクス機器の電気電子工学的な構成を理解できる基礎知識と応用力を修得することを目的とする。

授業計画

授業回 形式 学修内容 学修課題
1 A センサの基礎(1)
センサの定義について学修するとともに、身近にあるセンサを例にどのような目的でどのように使用されているかを理解する。
事前学修 シラバスを予め読み、学習することの内容を理解すること。(2時間)
事後学修 シラバスを予め読み、学習することの内容を理解すること。(2.6時間)
2 A センサの基礎(2)
センサから出力される信号の種類や特性評価について学修する。
事前学修 センサ全般に関して、検出原理や入出力特性について調査しておくこと。(2時間)
事後学修 センサ全般に関して、検出原理や入出力特性について調査しておくこと。(2.6時間)
3 A 電子部品とその回路(1)(オペアンプの基本)
増幅器として一般的な演算増幅器(オペアンプ)を取り上げ、理想的なオペアンプの仕様と実際のオペアンプの仕様の違いについて理解する。
事前学修 講義中に配布したプリントを読んで、オペアンプの基本特性について調査しておくこと。(2時間)
事後学修 講義中に配布したプリントを読んで、オペアンプの基本特性について調査しておくこと。(2.6時間)
4 A 電子部品とその回路(2)(増幅度の定義)
増幅回路の増幅度を表す、電圧増幅度、電流増幅度、電力増幅度の定義について理解する。
事前学修 講義中に配布したプリントを読んで、オペアンプの増幅度について理解しておくこと。(2時間)
事後学修 講義中に配布したプリントを読んで、オペアンプの増幅度について理解しておくこと。(2.6時間)
5 A 電子部品とその回路(3)(オペアンプの基本回路)
増幅器として一般的な演算増幅器(オペアンプ)の基本回路である反転増幅回路および非反転増幅回路について理解する。
事前学修 講義中に配布したプリントを読んで、オペアンプの基本回路について調査しておくこと。(2時間)
事後学修 講義中に配布したプリントを読んで、オペアンプの基本回路について調査しておくこと。(2.6時間)
6 A 電子部品とその回路(4)(オペアンプの応用回路)
増幅器として一般的な演算増幅器(オペアンプ)の応用例として差動増幅回路、加算回路について理解する。
事前学修 講義中に配布したプリントを読んで、オペアンプで構成されたフィルタ回路について調査しておくこと。(2時間)
事後学修 講義中に配布したプリントを読んで、オペアンプで構成されたフィルタ回路について調査しておくこと。(2.6時間)
7 A 電子部品とその回路(5)(オペアンプの応用回路)
増幅器として一般的な演算増幅器(オペアンプ)の応用例として差動増幅回路、加算回路、フィルタ回路について理解する。
事前学修 講義中に配布したプリントを読んで、帰還型フィルタ回路の入出力特性の導出方法を調査しておくこと。(2時間)
事後学修 講義中に配布したプリントを読んで、帰還型フィルタ回路の入出力特性の導出方法を調査しておくこと。(2.6時間)
8 A 電子部品とその回路(6)(オペアンプの応用回路)
増幅器として一般的な演算増幅器(オペアンプ)の応用例としてフィルタ回路について理解する。
事前学修 講義中に配布したプリントを読んで、わからないところは質問できるように準備しておくこと。(2時間)
事後学修 講義中に配布したプリントを読んで、わからないところは質問できるように準備しておくこと。(2.6時間)
9 A 電子部品とその回路(7)(信号変換回路)
メカトロニクスの構成要素であるCPU、センサ、アクチュエータを接続するためには、様々な信号変換回路が必要である。ここでは、スケーリング回路およびA/D変換回路について理解する。(P.71,図3-11)
事前学修 講義中に配布したプリントを読んで、A/D変換器の仕組みについて調査しておくこと。(2時間)
事後学修 講義中に配布したプリントを読んで、A/D変換器の仕組みについて調査しておくこと。(2.6時間)
10 A 機械量を検出するセンサ
位置・距離、力を検出するセンサについてその検出原理と構造について理解する。
事前学修 講義中に配布したプリントを読んで、機械量を検出するセンサの仕組みについて調査しておくこと。(2時間)
事後学修 講義中に配布したプリントを読んで、機械量を検出するセンサの仕組みについて調査しておくこと。(2.6時間)
11 A 物体を検出するセンサ
マイクロスイッチ、光電スイッチ、近接スイッチ、視覚センサなど物体を検出するために用いられるセンサの検出原理や構造について理解する。
事前学修 講義中に配布したプリントを読んで、物体を検出するセンサの特性と仕組みについて調査しておくこと。(2時間)
事後学修 講義中に配布したプリントを読んで、物体を検出するセンサの特性と仕組みについて調査しておくこと。(2.6時間)
12 A その他のセンサ(1)
温度、磁気、光、超音波、加速度を検出するセンサの検出原理や構造について理解する。
事前学修 講義中に配布したプリントを読んで、光センサや超音波センサの構造や仕組みについて調査しておくこと。(2時間)
事後学修 講義中に配布したプリントを読んで、光センサや超音波センサの構造や仕組みについて調査しておくこと。(2.6時間)
13 A その他のセンサ(2)
温度、磁気、光、超音波、加速度を検出するセンサの検出原理や構造について理解する。
事前学修 講義中に配布したプリントを読んで、光センサや超音波センサの構造や仕組みについて調査しておくこと。(2時間)
事後学修 講義中に配布したプリントを読んで、光センサや超音波センサの構造や仕組みについて調査しておくこと。(2.6時間)

授業形式記号

  • A:一斉授業(通常の講義)
  • B:問題発見・解決学習、プロジェクト学習
  • C:体験、実験、実習、演習など
  • D:調査 分析、解析など
  • E:ものづくり、作品制作
  • F:グループワーク(ディスカッション・ディベートを含む)
  • G:プレゼンテーション
  • H:地域・企業 連携型学習
  • I:その他

到達目標

○修得する資質・能力:知識・理解力、応用力【DP-H-1-1】
1.メカトロニクス機器の構成が理解でき、説明できる。
2.電化製品や産業機器がメカトロニクス化する理由が理解でき、説明できる。
3.メカトロニクスに必要な技術を説明することができ、説明できる。
4.CPU-センサ-アクチュエータを接続するために必要な信号変換技術が説明でき、説明できる。
以上の4点を活用すると、あらゆる分野の産業機械の設計・プランニングが行えるようになります。

評価方法と評価観点

評価方法 配点合計知識・理解力応用力コミュニケーション力態度・志向性創造力 合計
定期試験またはレポート試験 60% 60% 20% 20% 100%
小テスト、小論文 0%
グループワーク 0%
プレゼンテーション 0%
レポート、宿題 40% 35% 30% 25% 10% 100%
授業での姿勢(ノート、質疑など) 0%
作品、パフォーマンス(実技、実演) 0%
その他1(具体的に: 0%
その他2(具体的に: 0%
100% 50% 24% 0% 22% 4% 100%

教科書・参考書

教科書:FirstStageシリーズメカトロニクス;舟橋宏明、岩附信行著;実教出版

(上記の教科書を主として、講義中に配布するプリントを併用して講義を進めていきます。)

参考書1):電子機械入門シリーズメカトロニクス;鷹野英司著;オーム社

参考書2):メカトロニクス教科書シリーズメカトロニクスのための電子回路基礎;西堀賢司;コロナ社

オフィスアワー

金曜日5時限目以降教室で質問を受けます。

その他

・試験の答案は返却しないが,問い合わせがあれば個別にメイルで解説を行います。
・メカトロニクスは多くの工学分野が複合しているため、幅広い知識が必要となります。自動車やロボットに代表されるようなものから、ごく身近にあるメカトロニクス機器の仕組みや構造を例にとり、講義を進めていきます。そのため、下記の科目を履修しておくことが望ましい。
 電気系科目:電磁気学1、基礎電気回路、電気回路1,電気回路2、電子回路1
 機械系科目:機械運動学1、機械運動学2
 また、メカトロニクス1とも密接に関連しています。
・欠席回数が6回以上のものは、定期試験を受験したとしてもE評価とします。

実務経験のある教員による授業科目

近畿大学理工学部にて1993年より教員として勤めている。