【ITパスポート練習問題 6.3対応】(2) IoT デバイス

【解説】

正解: 2 光を利用して物体の動きを検出する

この問題は、光学センサーの基本的な特徴を理解しているかを確認するものです。特に、光学センサーがどのような原理で物体の位置や動きを検出しているかを区別できるかが問われています。

光学センサーは、光の反射や遮断、透過などを利用して物体の有無や位置、動きを検出するデバイスです。例えば、フォトセンサーやフォトインタラプタなどは、光源と受光部の間に物体が入るかどうかで検出を行います。このように「光を利用して物体の動きを検出する」という説明は、光学センサーの働きを端的に表しているため、選択肢2が正解になります。

一方、選択肢1の「接触型の検出が主である」は、スイッチやリミットスイッチのような接触式センサーの特徴であり、非接触で検出できることが多い光学センサーの特徴とは反対です。選択肢3の「低温での使用に限られる」は、光学センサーの一般的な制約ではなく、光学センサーは比較的広い温度範囲で利用されるため不適切です。したがって、これらは光学センサーの主な特徴を示していません。

【解説】

正解: 3 水温の計測

この問題は、光学センサーがどのような用途に使われるか、また逆にどのような用途には適さないかを判断できるかを確認するものです。センサーの「原理」と「用途」を結び付けて理解しているかがポイントです。

光学センサーは、光を利用して物体の有無、位置、動きなどを検出するため、自動ドアの人の検知やロボットの視覚システムなどに広く使われます。そのため、自動ドアの開閉（選択肢1）やロボットの視覚システム（選択肢2）は、光学センサーの典型的な応用例として適切です。

一方、選択肢3の「水温の計測」は、温度という物理量を測定するものであり、一般には温度センサー（サーミスタや熱電対など）が用いられます。光学センサーは光学的な情報を扱うデバイスであり、水温のような温度そのものを直接計測する用途には向かないため、光学センサーの使用例としては適切ではありません。

【解説】

正解: 2 フォトダイオード

この問題は、センサーの分類を正しく理解しているか、特に光を扱うデバイスがどれかを見分けられるかを確認するものです。どの物理量を検出するかによってセンサーの種類が変わる点を整理できているかが問われています。

フォトダイオードは、入射した光の強さに応じて電流が変化する半導体素子で、光を検出するための代表的なデバイスです。このように「光を検出するデバイス」であることから、フォトダイオードは光学センサーの一種として分類されます。そのため、選択肢2が正解となります。

選択肢1の加速度センサーは、物体の加速度（速度の変化）を検出するデバイスであり、光ではなく機械的な運動を扱うため光学センサーには含まれません。選択肢3の超音波センサーは、超音波の反射を利用して距離や有無を測定するもので、音波を利用するセンサーです。こちらも光とは異なる物理量を扱うため、光学センサーには分類されません。

【解説】

正解: 2 温度差を検知する能力に優れている

この問題は、赤外線センサーの特徴や、可視光を扱う一般的な光学センサーとの違いを理解しているかを確認するものです。赤外線という電磁波の性質と、温度との関係をイメージできているかがポイントです。

赤外線センサーは、物体が放射する赤外線を検出することで、その物体の存在や温度差を把握するデバイスです。赤外線は物体の温度に応じて放射されるため、赤外線センサーは人や物体の温度差を検知するのに非常に適しています。この性質から、人体検知センサーや非接触温度計などに広く利用されており、「温度差を検知する能力に優れている」という選択肢2が正解となります。

選択肢1は「可視光を利用する」としており、赤外線センサーを通常の可視光センサーと混同しています。赤外線は可視光とは異なる波長帯であり、ここでの「光学センサーの一種」であるとしても、「可視光を利用する」という説明は誤りです。選択肢3の「音波を利用して距離を測定する」は、超音波センサーの特徴であり、赤外線を利用する赤外線センサーとは原理が異なるため不適切です。

【解説】

正解: 1 テレビのリモコン

この問題は、赤外線センサーが現実の製品の中でどのように使われているかを理解しているかを確認するものです。抽象的な原理だけでなく、具体的な利用シーンに結び付けてイメージできるかが問われています。

テレビのリモコンでは、リモコン側から赤外線信号が送信され、テレビ本体側の赤外線センサーがその信号を受信してチャンネル変更や音量調整などの操作を行います。このように赤外線による信号の送受信を前提とした仕組みは、赤外線センサーの典型的な利用例であり、選択肢1が正解となります。

一方、選択肢2の自動車のスピードメーターは、車輪の回転数や車軸の回転から速度を求めるもので、磁気センサーや回転センサーなどが利用されることが多く、赤外線センサーとは原理が異なります。選択肢3の建物の振動検出には、加速度センサーや振動センサーが用いられるのが一般的であり、こちらも赤外線センサーの用途としては適切ではありません。

【解説】

正解: 2 サーモパイルセンサー

この問題は、赤外線センサーに分類される具体的なデバイスを識別できるかを確認するものです。どの物理量を検出するための素子かを理解しているかが重要なポイントです。

サーモパイルセンサーは、複数の熱電対を組み合わせた構造を持ち、赤外線による熱エネルギーを電圧として検出するデバイスです。赤外線を受けることで温度差が生じ、その差を電気信号として取り出す仕組みになっているため、赤外線センサーの一種として分類されます。したがって、選択肢2が正解です。

選択肢1のピエゾ素子は、圧力や振動を加えると電圧が発生する性質を利用したデバイスで、主に圧力センサーや振動センサーとして用いられます。選択肢3の磁気センサーは、磁場の強さや方向を検出するためのデバイスであり、いずれも赤外線を検出する目的のものではありません。そのため、これらは赤外線センサーには分類されません。

【解説】

正解: 3 磁場の強度や方向を測定する

この問題は、磁気センサーが何を測るためのセンサーであるか、その基本的な役割を理解しているかを確認するものです。特に、音や光と磁場を区別できているかが問われています。

磁気センサーは、地磁気や磁石、電流によって生じる磁場の強さや方向を検出するデバイスです。コンパス機能やモータの回転位置検出、車輪回転検出など、磁場の変化から位置や動きを把握する用途に広く使われています。このように、「磁場の強度や方向を測定する」という説明は磁気センサーの役割を正しく表しているため、選択肢3が正解となります。

選択肢1の「画像の色合いを識別する」は、光の波長や強度を検出する光学センサー（カラ―センサーなど）の役割です。選択肢2の「音の振幅を検出する」は、マイクロフォンなどの音響センサーの役割であり、いずれも磁場ではなく別の物理量を扱っています。そのため、選択肢1と2は磁気センサーの用途として不適切です。

【解説】

正解: 1 自動車のアンチロックブレーキシステム（ABS）

この問題は、磁気センサーが実際のシステムの中でどのように利用されているかを理解しているかを確認するものです。特に、自動車分野での典型的な利用例をイメージできるかがポイントです。

自動車のABSでは、各車輪に取り付けられた回転検出用のセンサーで、車輪の回転速度を常時監視しています。この検出に磁気センサー（ホール素子など）が用いられ、回転数が急激に低下した場合にタイヤロックを防ぐようブレーキ圧を制御します。したがって、磁気センサーが使われているシステムとして適切なのは選択肢1です。

選択肢2の家庭用空気清浄機では、主な検知対象は空気中のホコリやPM2.5などであり、光学式の粉じんセンサーなどが用いられることが一般的です。選択肢3のデジタルカメラの焦点調整機構では、レンズ位置の制御にエンコーダや位置センサーなどが使われますが、磁気センサーは必須要素ではなく、ここでの代表例としては適切とはいえません。

【解説】

正解: 3 ホール素子

この問題は、磁気センサーに分類される具体的なデバイスを知っているかを確認するものです。どの素子が磁場を検出する仕組みを持っているかを理解しているかが問われています。

ホール素子は、磁場が加わると電圧が発生する「ホール効果」を利用したデバイスで、磁場の強さや方向を検出するために用いられます。モータの回転検出やスピードセンサー、位置検出など、多くの装置で磁気センサーとして使われている代表的な素子の一つです。そのため、磁気センサーに分類されるデバイスとして適切なのは選択肢3です。

選択肢1のフォトレジスタは、入射する光の強さによって抵抗値が変化する部品であり、光を検出する光学センサーの一種です。選択肢2のサーモカップルは、異なる金属の接点温度差から生じる電圧を利用して温度を測るデバイスで、温度センサーの一種です。これらはいずれも磁場を検出するものではないため、磁気センサーには分類されません。

【解説】

正解: 2 物体の加速度を測定する

この問題は、加速度センサーがどのような物理量を扱うデバイスなのか、名称と測定対象を結び付けて理解しているかを確認するものです。センサー名と測定対象を対応づける基礎知識が問われています。

加速度センサーは、物体の速度の変化、すなわち加速度を検出するセンサーです。姿勢の変化や振動、傾きなども加速度として捉えられるため、スマートフォンやゲームコントローラ、車両の安全装置など、さまざまな機器に利用されています。このように、加速度という物理量を測定することが主な用途であるため、選択肢2が正解となります。

選択肢1の「音の大きさを測定する」は音圧レベルを扱うもので、マイクロフォンなどの音響センサーの役割です。選択肢3の「気温を測定する」は温度センサーの用途であり、いずれも加速度とは異なる物理量を測定するため、加速度センサーの主な用途としては不適切です。

【解説】

正解: 1 スマートフォン

この問題は、加速度センサーがどのような機器に組み込まれているか、具体的な利用例をイメージできているかを確認するものです。身近な機器の機能とセンサーの働きを結び付けられるかがポイントです。

スマートフォンには加速度センサーが搭載されており、端末の向きによって画面を縦表示と横表示に切り替えたり、歩数計アプリで歩行や振動を検出したりする際に利用されています。また、ゲームアプリでの傾き操作なども、加速度センサーが検出する情報を利用して実現されています。このように、加速度センサーの代表的な利用デバイスとしてスマートフォンは適切であり、選択肢1が正解です。

選択肢2の電子レンジや選択肢3の冷蔵庫では、主に温度センサーやタイマー、ドアスイッチなどが利用されますが、加速度センサーが必須となる機能は一般的にはありません。そのため、これらを加速度センサーの代表的な利用例とみなすことはできません。

【解説】

正解: 3 MEMSセンサー

この問題は、加速度センサーの具体的な実装形態としてどのようなデバイスがあるかを理解しているかを確認するものです。最近の小型電子機器で使われる技術を把握しているかがポイントです。

MEMSセンサーは、微小な機械構造と電子回路を一体化したデバイスで、微細な質量の動きから加速度を検出できるようになっています。スマートフォンやウェアラブル機器、自動車機器などに広く採用されており、小型・高感度な加速度センサーの代表例です。そのため、加速度センサーに分類されるデバイスとして適切なのは選択肢3です。

選択肢1のピエゾ素子は、圧力や振動を受けると電圧が発生する性質を利用するもので、圧力センサーや振動センサーとして利用されることが多く、必ずしも加速度センサーそのものとは限りません。選択肢2のマイクロフォンは音波による空気振動を電気信号に変換するデバイスで、音響センサーとして分類されます。いずれも、ここで問われている加速度センサーの分類としては不適切です。

【解説】

正解: 2 物体の回転を測定する

この問題は、ジャイロセンサーがどのような物理量を測定するセンサーかを理解しているかを確認するものです。加速度センサーとの違いを区別できるかが重要なポイントです。

ジャイロセンサーは、物体の角速度、つまり回転の速さや回転方向を検出するためのセンサーです。これにより、「どの向きに、どれだけ回転したか」を把握できるため、機器の姿勢制御や画像のブレ補正、ロボットやドローンの安定化制御などに活用されます。このように、物体の回転を測定することがジャイロセンサーの主な用途であるため、選択肢2が正解です。

選択肢1の「温度の変化を検出する」は温度センサーの役割であり、選択肢3の「光の強度を測定する」は光学センサー（フォトダイオードやフォトトランジスタなど）の役割です。いずれも回転ではなく別の物理量を扱うため、ジャイロセンサーの用途としては誤りです。

【解説】

正解: 1 スマートフォンの画面回転機能

この問題は、ジャイロセンサーがどのようなシステムで利用されているかを具体例を通じて理解しているかを確認するものです。スマートデバイスの機能とセンサーの働きを結び付けられるかが問われています。

スマートフォンでは、加速度センサーとジャイロセンサーを組み合わせて端末の姿勢や回転を検出し、画面を縦・横に自動で切り替えたり、ゲームでの精密なモーション操作を実現したりしています。特に、回転の向きや速さを滑らかに検出するにはジャイロセンサーが有効であり、その代表的な利用例が画面回転機能です。このため、選択肢1が正解となります。

選択肢2のデジタルカメラのズーム機能は、レンズ位置の移動制御が中心であり、ジャイロセンサーが必須となる機能ではありません。選択肢3の車両のタイヤ空気圧モニタリングは、タイヤ内圧を検出する圧力センサーを用いるシステムであり、回転検出を主目的とするジャイロセンサーとは役割が異なります。したがって、これらはジャイロセンサーの代表的な利用例とはいえません。

【解説】

正解: 2 MEMSジャイロスコープ

この問題は、ジャイロセンサーに分類される具体的なデバイスを識別できるかを確認するものです。どの素子が回転運動、すなわち角速度を検出する仕組みを持つかを理解しているかがポイントです。

MEMSジャイロスコープは、微細な機械構造と電子回路を一体化したMEMS技術を用いたジャイロセンサーで、物体の角速度を高精度に検出できます。スマートフォンやゲーム機、ドローン、カメラの手ぶれ補正機構など、多くの機器で姿勢制御や動きの検出に利用されています。このように、ジャイロセンサーの代表的デバイスであるため、選択肢2が正解です。

選択肢1の磁気抵抗素子は、磁場の強さによって電気抵抗が変化する性質を利用したデバイスで、磁気センサーとして分類されます。選択肢3のバリスタは、電圧変動を抑えるための保護素子であり、センサーというよりも回路保護用の部品です。これらはいずれも回転を検出するためのデバイスではないため、ジャイロセンサーには分類されません。

【解説】

正解: 2 物体までの距離を測定する

この問題は、超音波センサーがどのような物理量を測定するセンサーかを理解しているかを確認するものです。光学センサーや通信機器との違いを区別できているかが問われています。

超音波センサーは、人間の耳には聞こえない高周波の音波（超音波）を発射し、その反射音が戻ってくるまでの時間から物体までの距離を求めるセンサーです。この原理を利用することで、障害物までの距離測定や液面の高さ測定などが可能になります。そのため、「物体までの距離を測定する」という選択肢2が超音波センサーの主な用途を正しく表しており、正解となります。

選択肢1の「光の反射を検出する」は光学センサーの特徴であり、超音波ではなく光を利用するセンサーの説明です。選択肢3の「電磁波を利用して通信する」は、無線通信やレーダーなどの説明であり、ここで問われているセンサーの距離測定用途とは目的も原理も異なります。そのため、選択肢1と3は不適切です。

【解説】

正解: 3 温度測定

この問題は、超音波センサーの典型的な利用例と、他の物理量を扱うセンサーの用途とを区別できるかを確認するものです。どの用途が超音波の距離測定原理と結び付くかを考えることがポイントです。

超音波センサーは、距離や液面の高さなどを測定するのに適しており、自動車のパーキングアシストでは障害物との距離を測るセンサーとして利用されています。また、液体の水位測定でも、タンク内の液面に超音波を当て、反射時間から液面の位置を把握します。これらは超音波センサーの代表的な利用例であり、選択肢1と2は適切な例です。

一方、選択肢3の「温度測定」は、温度という物理量を扱うものであり、一般にはサーミスタや熱電対などの温度センサーが利用されます。超音波センサーは音波の反射時間から距離を求めるもので、温度そのものを直接測定する用途には用いられません。そのため、超音波センサーの使用例として適切でない選択肢は3となります。

【解説】

正解: 1 エコーサウンダー

この問題は、超音波センサーに分類される具体的なデバイスを識別できるかを確認するものです。どの装置が超音波を利用して距離を測定しているかを理解しているかが問われています。

エコーサウンダーは、水中に向けて超音波を発射し、海底や魚群からの反射波が戻るまでの時間を測定することで、水深や対象物までの距離を計測する装置です。このように、超音波を使って距離を測定する仕組みそのものが超音波センサーの原理と一致しているため、エコーサウンダーは超音波センサーの一種といえます。したがって、選択肢1が正解です。

選択肢2の赤外線カメラは、赤外線を検出することで温度分布や暗所での映像取得を行う装置であり、赤外線センサーに分類されます。選択肢3の光電センサーは、光の遮断や反射を利用して物体の有無や位置を検出する光学センサーです。これらはいずれも超音波ではなく光や赤外線を用いるため、超音波センサーには分類されません。

【解説】

正解: 2 温度の変化を検出する

この問題は、温度センサーがどのような役割を持つかを基本レベルで理解しているかを確認するものです。センサーが扱う物理量と名称を対応付ける力が問われています。

温度センサーは、その名の通り、物体や環境の温度や温度変化を検出するために用いられるセンサーです。例えば、エアコンや冷蔵庫、電子機器の過熱防止など、多くの場面で温度情報を取得し、制御や安全管理に役立てています。このため、「温度の変化を検出する」という選択肢2が温度センサーの主な用途を正しく表しており、正解となります。

選択肢1の「光の反射を検出する」は光学センサーの役割であり、選択肢3の「振動を測定する」は加速度センサーや振動センサーの役割です。いずれも温度ではなく別の物理量を扱うセンサーであるため、温度センサーの用途としては不適切です。

【解説】

正解: 1 冷蔵庫

この問題は、温度センサーがどのような機器に組み込まれているか、具体的な利用例をイメージできているかを確認するものです。身近な家電製品とセンサーの役割を結び付けて理解しているかが問われています。

冷蔵庫では、庫内の温度を一定範囲に保つために温度センサーが利用されています。センサーが庫内温度を検出し、その情報をもとにコンプレッサーの運転・停止を制御することで、食品を適切な温度で保存できるようになっています。このように、温度センサーの代表的な利用例として冷蔵庫は非常に分かりやすく、選択肢1が正解となります。

選択肢2のスピーカーは音声信号を空気振動に変換する装置であり、主に電気と音の変換を行うもので、温度センサーは基本的な機能として必要としません。選択肢3のカメラのシャッターボタンは、押下の有無を検出するスイッチが中心であり、ここでも温度センサーは関係しません。そのため、選択肢2と3は温度センサーの代表的な利用例としては不適切です。

【解説】

正解: 2 サーミスタ

この問題は、温度センサーに分類される具体的なデバイスを識別できるかを確認するものです。どの素子が温度変化を検出するための特性を持っているかを理解しているかがポイントです。

サーミスタは、温度によって電気抵抗値が変化する特性を持つ半導体部品で、その抵抗値の変化から温度を測定できるため、温度センサーの一種として広く利用されています。電子機器の温度監視や家電製品、バッテリー保護など、多様な場面で温度検出の要素部品として使われていることから、選択肢2が正解です。

選択肢1の超音波トランスデューサは、電気信号と超音波の変換を行うデバイスで、距離や液面を測定する超音波センサーに分類されます。選択肢3の光電ダイオードは、光を電流に変換するデバイスであり、光学センサーの一種です。これらはいずれも温度そのものを検出する目的ではないため、温度センサーには分類されません。

【解説】

正解: 3 空気中の湿度を測定する

この問題は、湿度センサーがどのような物理量を測定するセンサーかを理解しているかを確認するものです。温度や圧力など、他の環境量との違いを区別できているかが問われています。

湿度センサーは、空気中の水蒸気量、すなわち相対湿度や絶対湿度などを測定するデバイスです。室内環境の快適さの管理や、空調機器の制御、保管環境の管理などに広く用いられています。このように、「空気中の湿度を測定する」という選択肢3が湿度センサーの主な用途を正しく表しており、正解となります。

選択肢1の金属の腐食状態の検出は、腐食センサーや電気化学的な測定などが用いられる領域で、直接的に湿度センサーの役割ではありません。選択肢2の土壌の水分量測定には、土壌水分センサーが利用され、水分の電気的特性などを利用して測定することが一般的です。いずれも「空気中の湿度」を直接測るものではないため、湿度センサーの主な用途としては不適切です。

【解説】

正解: 1 エアコン

この問題は、湿度センサーがどのような機器に組み込まれているか、具体的な利用例を理解しているかを確認するものです。特に、室内環境の快適さを制御する機器との関連をイメージできるかがポイントです。

エアコンは、室内の温度だけでなく、湿度も含めて快適な環境を維持するために湿度センサーを利用することがあります。湿度センサーで測定した値に基づいて、除湿運転の制御や快適モードの調整が行われることで、結露や不快な蒸し暑さを抑えることができます。このように、湿度センサーが使われる代表的な機器としてエアコンは適切であり、選択肢1が正解となります。

選択肢2の自動車の燃費計は、燃料消費量と走行距離から燃費を算出する機能であり、用いられるセンサーは主に燃料流量計や速度センサーです。選択肢3のスマートフォンのGPSは、衛星信号を受信して位置情報を求める仕組みであり、ここで使われるのは無線信号受信用の回路であって湿度センサーではありません。そのため、選択肢2と3は湿度センサーが使用される代表的な機器とはいえません。

【解説】

正解: 1 静電容量型センサー

この問題は、湿度センサーに分類されるデバイスとしてどれが適切かを理解しているかを確認するものです。センサーの動作原理と測定対象を結び付けられるかが問われています。

静電容量型センサーの一種には、湿度によって誘電体の特性が変化し、その結果として電極間の静電容量が変化する構造のものがあります。この静電容量の変化を測定することで、空気中の湿度を検出できるため、静電容量型の湿度センサーとして多くの製品に採用されています。このように、湿度を測定するために用いられるデバイスであることから、選択肢1が正解です。

選択肢2の圧力トランスデューサは、圧力の変化を電気信号に変換するデバイスであり、圧力センサーとして分類されます。選択肢3のフォトダイオードは、光を電流に変換するデバイスであり、光学センサーの一種です。これらは、湿度ではなく別の物理量を測定するためのデバイスであり、湿度センサーに分類されるものではありません。

【解説】

正解: 3 気体や液体の圧力を測定する

この問題は、圧力センサーがどのような物理量を測定するセンサーかを理解しているかを確認するものです。光や音など、他の物理量との違いを明確に区別できているかが問われています。

圧力センサーは、気体や液体が及ぼす圧力を電気信号に変換して測定するためのセンサーです。例えば、自動車のタイヤ圧の監視、産業用配管内の圧力監視、気圧計による大気圧の測定など、多くの場面で圧力という物理量を捉えるために利用されています。このように、「気体や液体の圧力を測定する」という選択肢3が圧力センサーの主な用途を正しく表しており、正解となります。

選択肢1の「光の強度を測定する」は光学センサーの役割であり、選択肢2の「音の周波数を測定する」は音響信号の解析に関わるもので、マイクロフォンや信号処理回路の役割です。いずれも圧力ではなく別の物理量を扱っているため、圧力センサーの主な用途としては不適切です。

【解説】

正解: 1 自動車のタイヤ圧力モニタリングシステム

この問題は、圧力センサーが実際にどのようなシステムで利用されているかを理解しているかを確認するものです。特に、自動車分野での安全機能との関連を把握できているかがポイントです。

自動車のタイヤ圧力モニタリングシステム（TPMS）は、各タイヤ内の空気圧を圧力センサーで測定し、その値が適正範囲から外れた場合にドライバーへ警告を表示する仕組みです。これにより、タイヤの破損や燃費悪化、走行安定性の低下などを未然に防ぐことができます。このように、圧力センサーが直接的に用いられている代表的なシステムであるため、選択肢1が正解です。

選択肢2のパソコンのキーボードは、主にスイッチのオン・オフを検出する仕組みであり、圧力センサーを必要とするものではありません。選択肢3の家庭用リモコンも、ボタンの押下検出と赤外線などによる信号送信が中心で、圧力を測定する必要はありません。そのため、選択肢2と3は圧力センサーが使用される代表的なデバイスとはいえません。

【解説】

正解: 1 ピエゾ抵抗型センサー

この問題は、圧力センサーに分類されるデバイスとしてどれが適切かを理解しているかを確認するものです。デバイスの物理的な特性と測定対象を結び付けて考えられるかが問われています。

ピエゾ抵抗型センサーは、圧力が加わったときに材料内部の抵抗値が変化する「ピエゾ抵抗効果」を利用して圧力を検出するデバイスです。膜に加わる圧力によって抵抗値が変化し、その変化量から圧力の大きさを測定できるため、多くの圧力センサーで採用されています。このように、圧力の変化を検出することを目的としたデバイスであるため、選択肢1が正解です。

選択肢2の赤外線センサーは、赤外線を検出して物体の温度差や存在を認識するものであり、温度や物体検出に用いられます。選択肢3のホール素子は磁場を検出するデバイスで、磁気センサーに分類されます。これらは圧力ではなく、赤外線や磁場といった別の物理量を扱うため、圧力センサーに分類されるデバイスとはいえません。

【解説】

正解: 2 煙や火災の兆候を検出する

この問題は、煙センサーがどのような目的で用いられるセンサーかを理解しているかを確認するものです。火災検知システムの基本的な仕組みへの理解が問われています。

煙センサーは、空気中の煙粒子を検出することで、火災の初期段階に見られる煙の発生をいち早く捉えるためのセンサーです。光を利用する光電式や、イオン化方式などの方式がありますが、いずれも煙の存在を検知して火災の兆候を検出することを目的としています。そのため、「煙や火災の兆候を検出する」という選択肢2が煙センサーの主な用途を正しく表しており、正解となります。

選択肢1の「音の振幅を測定する」は、マイクロフォンなど音響センサーの役割です。選択肢3の「圧力の変化を検出する」は、圧力センサーの用途であり、気体や液体の圧力を扱います。いずれも煙や火災の兆候を直接検出するものではないため、煙センサーの用途としては不適切です。

【解説】

正解: 1 火災警報器

この問題は、煙センサーがどのような機器に組み込まれているか、具体的な利用例を理解しているかを確認するものです。日常生活の中で火災検知がどのように行われているかをイメージできるかがポイントです。

火災警報器は、内部に搭載された煙センサーが煙を検知すると、警報音を鳴らしたり警報信号を送ったりして火災の発生を知らせる装置です。住宅やオフィスビルなど、多くの建物で早期火災検知のために設置されており、煙センサーの代表的な利用例といえます。そのため、選択肢1が正解です。

選択肢2のテレビや選択肢3のスマートウォッチは、映像表示や通知機能などを持つ情報端末であり、通常は煙センサーを内蔵していません。これらの機器では、煙や火災の兆候を検出することは主要な目的ではないため、煙センサーが使用される代表的なデバイスとはいえません。

【解説】

正解: 3 光電式センサー

この問題は、煙センサーに分類されるデバイスとしてどれが適切かを理解しているかを確認するものです。センサーの原理と用途を結び付けて考えられるかが問われています。

光電式センサーを用いた煙センサーでは、発光部と受光部の間を通過する光が煙によって遮られたり散乱されたりすることで、受光量が変化します。その変化を検出することで、空気中の煙の有無や濃度を判断し、火災の兆候を検知します。このように、光電式センサーは煙検知に直接用いられるため、煙センサーの一種として分類され、選択肢3が正解となります。

選択肢1のマイクロフォンは音を電気信号に変換するデバイスであり、音響センサーに分類されます。選択肢2の加速度計は、物体の加速度を測定するためのセンサーであり、振動や傾きの検出に用いられます。これらはいずれも煙の検知を目的としたデバイスではないため、煙センサーには分類されません。

【解説】

正解: 2 機械的な動作の制御

この問題は、アクチュエーターがどのような役割を持つ装置かを理解しているかを確認するものです。センサーとの役割分担や、入力と出力の違いを把握しているかがポイントです。

アクチュエーターは、電気信号や油圧・空圧などの入力を受けて、モーターの回転やシリンダの直線運動などの機械的な動きを生み出す装置です。センサーが「状態を測る側」であるのに対し、アクチュエーターは「動きを起こす側」として機械的な動作を実行・制御する役割を担います。そのため、「機械的な動作の制御」を行うという選択肢2がアクチュエーターの主な用途を正しく表しており、正解となります。

選択肢1の「データの保存」は、ハードディスクやSSDなどの記憶装置の役割であり、機械的動作というより情報の書き込み・読み出しを扱います。選択肢3の「温度の測定」は温度センサーの役割であり、物理量を測定する側です。いずれもアクチュエーターのように「動作を起こす」装置ではないため、不適切です。

【解説】

正解: 2 油圧シリンダ

この問題は、アクチュエーターの代表的なデバイスとしてどれが適切かを見分けられるかを確認するものです。エネルギーを機械的な動きに変換する装置をイメージできているかが問われています。

油圧シリンダは、油圧（油の圧力）を利用してピストンを直線的に動かす装置であり、油圧エネルギーを機械的な直線運動に変換するアクチュエーターです。建設機械のアームや産業用機械の押し引き動作など、力強い直線運動が必要な場面で広く利用されています。このように、入力を機械的な動きとして出力する典型的なアクチュエーターであるため、選択肢2が正解となります。

選択肢1のフォトダイオードは、光を電気信号に変換するデバイスであり、光学センサーとして分類されます。選択肢3の超音波センサーは、超音波の反射を利用して距離などを測定するセンサーであり、いずれも「動きを生み出す側」ではなく「情報を検出する側」です。そのため、アクチュエーターの代表的なデバイスとして適切なのは油圧シリンダのみです。

【解説】

正解: 1 DCモーター

この問題は、アクチュエーターに分類されるデバイスとしてどれが適切かを理解しているかを確認するものです。電気エネルギーを機械的な動きに変換する装置を正しく認識できているかがポイントです。

DCモーターは、直流電流を入力として回転運動を生み出す装置であり、電気エネルギーを機械的エネルギーに変換する代表的なアクチュエーターです。ファンの駆動やロボットの関節制御、各種機器の駆動部など、多くの場面で「回転する動き」を作り出す役割を担っています。このように、入力に応じて機械的な動作を行う装置であることから、選択肢1が正解となります。

選択肢2のサーモパイルは、赤外線を受けて温度差に応じた電圧を出力するデバイスであり、赤外線センサー・温度センサーの一種です。選択肢3の光電センサーは、光の遮断や反射を利用して物体の有無を検出する光学センサーです。これらはいずれも「検出する」側であり、「動きを起こす」アクチュエーターではないため、不適切な選択肢となります。