分野 07
自動制御
自分でルールにしたがって動く機械
自動制御によって、機械はひとりでに動けるようになります。センサーが何かに気づき、ルールが判断し、モーターやランプが動作します。ビジュアルプログラミングのブロックを使えば、こうしたルールをかんたんに組み立てられます。
学べること
- センサーは、光、距離、温度、接触をどのように測るのか
- ビジュアルブロックでルールを書く方法：「もし」「ならば」「くり返す」
- フィードバックとは何か、なぜシステムを安定させるのか
- プログラムをテストし、バグを見つける方法
実験の例
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暗くなると自動でランプがつくようにします。
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箱が届くと止まるベルトコンベアをプログラムします。
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バーチャルな温室を、ちょうどよい温度に保ちます。
作れるもの
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自動でつくナイトライト
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仕分けコンベア
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植物の水やりを制御する装置
これらは、この分野で取り組む内容の例です。公開されるレッスンとは異なる場合があります。
小さなモデルを試す
これらの小さなモデルは、このブラウザーの中で動きます。ページを一度読み込めば、オフラインでも動き続けます。学習用に簡略化したモデルであり、MEKALUMI のシミュレーションエンジンではありません。
論理ゲート
入力をオンやオフに切りかえてから、ゲートを選びましょう。ランプが出力を表します。
- 出力
- ランプ消灯（0）
AND：A と B が両方とも1のときだけ、ランプがつきます。
| A | B | 出力 |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 |
論理ゲートは決まったルールどおりに動くので、このモデルは本物のデジタル論理と同じようにふるまいます。
シミュレーションが簡略化していること
- バーチャルなセンサーはきれいな値を返しますが、本物のセンサーの値にはノイズがあり、ときには故障することもあります。
- シミュレーションでのタイミングは、本物のハードウェアでのタイミングと異なることがあります。
どんなシミュレーションも、現実を簡略化しています。どのように簡略化しているかを知ることも、工学を学ぶことの一部です。
学校の教科とのつながり
情報、算数・数学（論理）、理科（物理）、農業と工業
ほかの分野とのつながり
自動制御は、デジタル論理と電気回路を結びつけ、ロボット工学へとつながります。
知っておきたいこと
かんたんなサーモスタットも、自動制御装置のひとつです。暖房をつけたり消したりして、温度を一定に保ちます。