令和3年度 春期 応用情報技術者試験 午前 問23
テクノロジハードウェア組込み・IoTセンサー・アクチュエーター・マイコン制御
図はDCモータの正転逆転制御の動作原理を示す回路である。A1からA4の四つの制御信号の組合せの中で，モータが逆転するものはどれか。ここで，モータの＋端子から－端子に電流が流れるときモータは正転し，S1からS4のそれぞれのスイッチ素子は，対応するA1からA4の制御信号がそれぞれHighのとき導通するものとする。
図の説明テキスト
DCモータの正転逆転制御の動作原理を示すHブリッジ回路図。
上部に「+V」、下部にグラウンド(接地)記号が接続されている。
中央にモータを示す「M」(左に+、右に-の記号)が配置されている。
4つのスイッチS1, S2, S3, S4があり、S1は+Vとモータの+端子の間、S2はモータの+端子とグラウンドの間に配置。
S3は+Vとモータの-端子の間、S4はモータの-端子とグラウンドの間に配置。
S1, S2, S3, S4の各スイッチには、それぞれ制御信号A1, A2, A3, A4が入力されるようになっている。
図の説明テキスト
| A1 | A2 | A3 | A4 | |
|---|---|---|---|---|
| ア | Low | Low | Low | Low |
| イ | Low | High | Low | High |
| ウ | Low | High | High | Low |
| エ | High | Low | Low | High |
解答・解説
正解: ウ. A1: Low, A2: High, A3: High, A4: Low
DCモータの正転逆転制御に関する問題です。与えられた回路図（Hブリッジ回路）をもとに、モータに流れる電流の向きとスイッチの開閉状態を確認します。
正転と逆転の定義
問題文より、「モータの＋端子から－端子に電流が流れるときモータは正転」します。
したがって、モータが 逆転 するのは、電流が －端子から＋端子 に流れるときです。逆転時の電流経路とスイッチの状態
電流を－端子から＋端子へ流すためには、以下の接続が必要です。- －端子 を電源（＋V）に接続する：スイッチ S3 を導通させる。
- ＋端子 をグラウンド（接地）に接続する：スイッチ S2 を導通させる。
また、電源からグラウンドへの短絡（ショート）を防ぐため、残りのスイッチ S1 と S4 は遮断しておく必要があります。
制御信号の組合せ
問題文より、「S1からS4のそれぞれのスイッチ素子は、対応するA1からA4の制御信号がそれぞれHighのとき導通」します。
したがって、各制御信号の状態は以下のようになります。- S1（遮断）：A1 = Low
- S2（導通）：A2 = High
- S3（導通）：A3 = High
- S4（遮断）：A4 = Low
この組合せ（A1: Low, A2: High, A3: High, A4: Low）に該当するのは ウ です。
各選択肢の解説
- ア: すべての制御信号が Low であるため、すべてのスイッチが遮断されます。モータに電流は流れず、回転しません。
- イ: A2 と A4 が High（S2 と S4 が導通）であるため、モータの＋端子と－端子の両方がグラウンドに接続されます。モータに電位差が生じず、回転しません。
- ウ: 正解です。電流が－端子から＋端子へ流れ、モータは 逆転 します。
- エ: A1 と A4 が High（S1 と S4 が導通）であるため、電流が＋V → S1 → ＋端子 → －端子 → S4 → グラウンドの経路で流れます。これは問題文で定義された 正転 の状態です。