センサーノードの待機時間｜科目A-1（応用情報技術者） 令和7年 春期午前試験 問21
出典：令和7年春期 午前 問21
分野：ハードウェア（中分類）
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
TSUNAGARU-ADVICE
まず押さえたいこと
間欠動作の平均電流は、動作中と待機中それぞれの「電流 * 時間」を合計し、1周期の総時間で割ることで求めます。平均電流を一定値以下にしたい場合は、この式から必要な待機時間を逆算します。
迷ったときの判断軸
最も注意したいのは単位です。mAとμA、ミリ秒と秒が混在しているため、計算前に電流と時間の単位をそれぞれ統一する必要があります。また、待機中も電流が0ではないので、待機時間を長くした分の消費電流も含めて平均を考えます。
科目Bにつなげるために
特にプロフェッショナルデジタルスキル（システム）試験合格を目指す方は、この考え方をIoT機器の省電力設計、バッテリー駆動時間の見積り、センサーの送信周期設計に結び付けましょう。動作時間と待機時間の比率から平均消費電力を評価する考え方は、組込みシステムの性能設計にも応用できます。
平均電流は、動作中と待機中に流れる電流の合計を、1周期の時間で割って求めます。
動作中の電流10mAをμAに変換すると、10,000μAです。また、動作時間10ミリ秒は0.01秒です。
待機時間をt秒とすると、平均電流が1μA以下となる条件は、次のようになります。
（10,000 × 0.01 + 0.1 × t）÷（0.01 + t）≦ 1
100 + 0.1t ≦ 0.01 + t
99.99 ≦ 0.9t
t ≧ 111.1
したがって、平均電流を1μA以下にするためには、待機時間を少なくとも111.1秒にする必要があります。
したがって、ウが適切です。