ZEPマガジン

2025年12月29日号
微分方程式→伝達関数→状態方程式:動的システムのモデリング
ラズパイとPythonで一緒に!センサ・フュージョン入門

微分方程式のままでは,時間領域での変化を追う必要があり,応答の特徴を直感的に比較しにくいため,別の表現へ変換する手順が使われる

2025年12月28日号
過去入力から出力が決まる動的システムを制御する
ラズパイとPythonで一緒に!センサ・フュージョン入門

現在の出力が,現在の入力だけでなく,過去の入力や状態の履歴に依存するシステム.この性質があるため,動的システムは「記憶」をもつシステムとして整理される

2025年12月27日号
最適設計も安定余裕も可制御性も,モデリング&シミュレーション設計
ラズパイとPythonで一緒に!センサ・フュージョン入門

制御設計では,対象の動きや応答を把握しないまま調整を進めると,結果が設計者の経験に依存するが,モデリングを行えば対象の性質を共通の枠組みで議論できる

2025年12月26日号
脱試行錯誤!フィードバック制御の最適化は体系的アプローチで
ラズパイとPythonで一緒に!センサ・フュージョン入門

フィードバック制御では,ゲイン$K$を大きくすると応答は速くなるが,振動や行き過ぎが現れる.速さと振動は同時によくならない関係にある

2025年12月25日号
フィードバック制御のメリット:目標値追従/外乱抑制/安定化
ラズパイとPythonで一緒に!センサ・フュージョン入門

フィードバック制御では,観測できる量が制御性能を左右する.回転角度を直接使う場合もあれば,角速度の情報を併用する場合もある

2025年12月24日号
角速度はシンプル制御:角度はフィードバック制御
ラズパイとPythonで一緒に!センサ・フュージョン入門

角速度がずれると,「角度」のずれは時間とともに増えるため,角度の制御では,現在の角度がどこにあるかを見て,入力を変え続ける必要がある

2025年12月23日号
温度/回転から電力まで:「制御」の定義と応用
ラズパイとPythonで一緒に!センサ・フュージョン入門

制御では,対象,状態,目標,操作が明確に区別される.対象はロボットや装置.状態は姿勢,速度,温度など.目標は望ましい値.操作は入力として与える物理量

2025年12月22日号
状態推定の第1歩:逐次計算による平均値計算
ラズパイとPythonで一緒に!センサ・フュージョン入門

平均値は観測値をそのまま採用するのではなく,複数サンプルを統合して1つの値にまとめる処理.この方法がオブザーバやカルマン・フィルタにつながる

2025年12月21日号
計測点以外の量「状態」を推量るオブザーバとカルマン・フィルタ
ラズパイとPythonで一緒に!状態制御&センサ・フュージョン入門

現実のシステムでは,すべての状態をセンサで観測できるわけではない.観測できない状態を,モデルと計測から推定して扱うのが状態推定

2025年12月20日号
最新PSOCでタッチ・アプリケーション開発入門
DigiKeyチャネル「10分で動かす!新世代マイコン・キット・チャレンジ」

PSOC4000T評価ボードと3種類の拡張ボード(ホバー・タッチ,誘導式キー・パッド,液面センサ)を使い,リアルタイムで感度やしきい値を調整する方法を紹介

2025年12月19日号
Renesas FPB+拡張モジュール+AIプログラミングで爆速マイコン・システム開発
DigiKeyチャネル「10分で動かす!新世代マイコン・キット・チャレンジ」

RL78ファミリのFPBで,重力加速度の測定/表示/記録ができる「データ・ロガー」を製作.ArduinoシールドやPmod,Groveを活用する

2025年12月18日号
バーチャル×フィジカルで高速開発!Renesas Arduino誕生
Fast Prototyping Board,Arduino,Pmod/Groveまで!充実するマイコン開発環境

FPBはルネサス製マイコンを搭載したプロトタイピング向けボード.USB接続による電源供給と書き込み機能を備え,外部回路を用意せずに動作確認が可能

2025年12月17日号
V-I特性を忠実に再現!SPICEモデル生成ツール Diode SPICE Model Creator
LEDからツェナー,高電圧タイプまで,あらゆるダイオードに対応

特性パラメータを求めるSPICEモデル生成ツールは実デバイスの特性に合わせ込むことは難しいため,実測の$V-I$特性に合わせ込むことを優先したツールを自作

2025年12月16日号
波長はプリント・パターン上で短くなる
伝送線路上での信号のスピードは自由空間より遅い

自由空間での波長λ0は光速cと周波数fから求められ,1GHz信号ではλ_0 = 30cm .伝送線路上では電磁界の分布や基板の誘電率の影響で波長が短くなる

2025年12月15日号
プリント・パターンの曲げ方と反射
「直角曲げ」vs「角を切り落とした曲げ」

角を切り落とした曲げのリターン・ロスは直角曲げに比べて全帯域で約10dB改善される

2025年12月14日号
10mm,5mm,2.5mmのマイクロストリップ線路の通過帯域
「長さ≧幅の2~3倍」が基本

マイクロストリップ線路は高周波信号を伝送するための代表的な構造.線路の長さLが信号の通過特性に大きく影響する

2025年12月13日号
マイクロストリップ線路はインダクタンスとキャパシタンスで構成されている
だから平坦な通過特性が得られる

マイクロストリップ線路は,高周波では単なる導体パターンではなく,インダクタンスとキャパシタンスが組み合わさった分布定数回路として動作

2025年12月12日号
OPアンプで作る方形波発生器「弛張発振回路」
発振の原理と波形生成

弛張発振回路は,抵抗とキャパシタを組み合わせて自励信号を生成する回路.OPアンプはコンパレータとして動作し,充放電の繰り返しにより周期的な信号を出力する

2025年12月11日号
発振トラブル多し:I-V変換アンプの設計要点
回路モデルの簡略化と影響

フォトダイオードに光が当たると電流が出力される.この微小電流を電圧に変換するI-V変換アンプは,発振が起きやすい点に注意が必要

2025年12月10日号
抵抗とOPアンプ自体から出る:増幅回路の3つのノイズ源
増幅回路におけるノイズの基本

増幅回路におけるノイズ源は大きく分けて3つある.(1)抵抗器が出す熱ノイズ(2)OPアンプが出す電圧性ノイズ(4)OPアンプが出す電流性ノイズ