ヒステリシスについて教えてください

質問

ヒステリシスの意味を、科学の知識に乏しい素人にもわかるように説明していただけませんでしょうか。お願いします。
(勿論自分でも調べてみました。その上での質問です。)

回答No.5

Gletscher

「Hysteresis」は日本語では「履歴現象」と言いますが、かえって分かりにくいので、「ヒステリシス」と呼んでいます。
電気回路では当たり前に使われる方式です。
例えば、街路灯を空の明るさで自動制御して夕方暗くなると点いて、夜明けに明るくなると消えるようにしたいとします。
夕方になってだんだん暗くなってきて、ある設定値になると街路灯が点きます。
しかし、暗くなるのが一気に進めば良いのですが、変化が分からないくらいゆっくりですね？
しかも、電気回路は明るい時から暗くなって行くのか、暗い時から明るくなって行くのかの判断ができません。単純に一定の明るさになったら電気を点けるか消すかです。
従って、設定値の辺りをゆっくり通過すると、「点けるのか？　消すのか？　点けようか?　消そうか？　どっちかな？　どっちかな？」となって点滅状態になってしまいます。
それを防いで、点くなら点く、消えるなら消えるとハッキリさせるために、例えば明るさが2ルクスになったら点灯させて、3ルクスになったら消えるように設定します。
すると10ルクス→5ルクス→3ルクスでは点灯せず、2ルクスになって点灯します。
逆に夜明けは、0.5ルクス→1ルクス→2ルクスでは消灯せず、3ルクスになって消灯しますが、点灯前の3ルクスでは点灯しなかったので点滅にはなりません。
このONとOFFの設定値の差がヒステリシス幅です。

回答No.4

cwdecoder

ヒステリシス特性の必要なものの例です。

・衣替え
　気温が２５度以上になったら夏服、２５度を下回ったら冬服に着替えないといけないとしたら、非常に不便です。
　　朝は２０度だったので冬服を着る、午前１０時に25度を突破（ここで夏服に着替える）、午前１０時３０分に天候が崩れ２４度に低下（冬服に着替える）、正午に２５度に上昇（夏服に着替える）

これでは不便なのでルールにヒステリシス特性を設けます。

「気温が２５度以上になったら夏服に着替える、いったん夏服に着替えたら、気温が２０度を下回らない限り冬服には着替えない。いったん冬服に着替えたら２５度以上にならない限り夏服には着替えない」
こうすることで、着替えの頻度を減らすことが出来ます。

回答No.3

ddtddtddt

みなさんも仰っているように、ヒステリシス現象とは一つの入力に対して、出力が一通りには決まらない事です（語源はさておき）。

　でも普通は一つの入力に対して、出力は一通りと思えます。そんな事があるのか？。あるんですよ。けっこう身近に。

　バネを伸ばした事はありますよね？。普通は伸ばした長さに比例した力を、バネから受けます。この場合は伸ばした長さが入力で、バネから受ける力が出力です。でも、バネを伸ばし切った事はないですか？。

　バネを伸ばし切ると、伸ばすのをやめても完全に元の長さには戻りませんよね？。いくらか伸びたままです。これを普通の状態と比べてみると、いくらか伸びた分の力を受けるはずですが、伸びきった「後の」状態では受ける力は0です。こうしてヒステリシス現象が起きました。

　これが何故可能になったかというと、伸びきった「後」だからです。つまりバネの材料は、「伸びきった」という経験を記憶しているとも言えます。このように、「入力履歴」を考慮しないと出力を決定できない事態というのは、けっこうそこらじゅうにあります。じつは今のバネの性質を利用して地震力を減衰させる事ができ、履歴減衰とか呼ばれます。その性能を考えるときは、ずばりヒステリシス性能は？、とか言い出します(^^)。

　履歴とは、入力を受ける対象の「状態記憶」とも言えるので、これを一般化して「状態記憶のメモリ」の事をヒステリシスと言うそうです。

　※日立のIT・情報用語のシュミットトリガーの項による。
　※さすが日立さん、良く調べてる。というか、これで初めて知った(^^;)。

　似たような用語として、インピーダンス・ミスマッチがあります。これはじつはデータベースの開発者用語で、スタイルの違うデータベースを同時に扱うと、スタイルの違いが開発への障害（抵抗：インピーダンス）となる、という話でした(^^)。

回答No.2

noname#252332

行きと帰りの動作点に差がある、または差を持たせることです。

　労働者Aが荷物Bを、ばねを介してX=0の地点からX=100の地点まで物を引きずるとします。X=0からX=100への行きはAがX=50に達したときBはばねが伸びてX=46までしか移動していません。帰りはAがX=50に達したときばねが縮んでBはX=54までしか動いていないでしょう。行きと帰りに差がある、ヒステリシスです。

　NCフライス盤のようなミクロン単位の精度の工作機械では、モーターは100.00ミリ移動したのに刃物は99.98ミリしか移動していない。また行きと帰りはモーターの止まる位置が同じでも刃物の位置が違う、という問題が生じます。

　一方、意図的にヒステリシスを持たせる場合も有ります。温度50℃以上のときファンを回して冷却する装置では、現実の温度測定の信号はノイズや外乱で50℃付近では49→50→49→50℃と0.1秒ごとに値が変わっています。電子回路は正直ですからこれにあわせてモーターON/OFFを短時間で繰り返してしまいます。これは起動電力の増大、機械的負担、騒音による不快感という問題があるので、普通は温度の判定にヒステリシスを持たせます。つまり52℃以上でモーターON、48℃以下でモーターOFFという制御をすれば温度測定の信号にノイズがあっても(必ずあります)モーターががちゃがちゃとON/OFFする不快な動作を抑えることが出来ます。温度の上昇時と降下時で動作点が違う、ヒステリシスです。

回答No.1

SPS700

例えば磁気を与えるエネルギーと、それによって磁石化する間には、時間のズレがあることで、これを利用して回転力に変えたのがヒステりシスモーターです。
ご参考までに。
　https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%92%E3%82%B9%E3%83%86%E3%83%AA%E3%82%B7%E3%82%B9

語源はギリシャ語の hysterein 「遅れる」「届かない」です。