間欠動作の平均電流と待機時間
出典: 令和7年度 春期 応用情報技術者試験 午前 問21 (IPA)
IoT システムにおいて，センサーの値をゲートウェイに送信するセンサーノードの消費電流を抑えるため，図のような間欠動作を考える。センサーノードの動作時間は 10 ミリ秒で，その間は平均して 10mA の電流が流れる。待機中は常に 0.1μA の電流が流れる。間欠動作の平均電流を 1μA 以下にするための待機時間として，最も短いものはどれか。ここで，平均電流の値を求める時間は十分に長いものとする。
- ア 1.1 秒
- イ 11.1 秒
- ウ 111.1 秒
- エ 1111.1 秒
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正解: ウ
- ア: 1.1 秒では、平均電流は約 90 μA になります。1 μA 以下になりません。
- イ: 11.1 秒では、平均電流は約 9 μA で、1 μA を超えます。
- ウ: T = 111.1 秒のとき平均電流がちょうど 1 μA になり、最も短い待機時間です。正しい答えです。
- エ: 1111.1 秒でも条件は満たしますが、最も短いものではありません。
ポイント
待機時間を T 秒として、動作 10 ミリ秒 (0.01 秒) と待機 T 秒を 1 周期にした平均電流を求めます。
- 動作中の電気量: 10 mA × 0.01 秒 = 100 μA・秒 (10 mA = 10,000 μA)
- 待機中の電気量: 0.1 μA × T 秒
- 平均電流 = (100 + 0.1T) ÷ (0.01 + T) ≦ 1 μA
- 100 + 0.1T ≦ 0.01 + T より、99.99 ≦ 0.9T、T ≧ 111.1 秒