Tuesday, September 22, 2015

ඉලෙක්ට්‍රොනික්ස් II (Electronics) - 1

හැඳින්වීම

ඉලෙක්ට්‍රොනික්ස් ගැන ලියැවෙන පොත් පෙළේ දෙවැන්න මෙය වන අතර, මෙය අධ්‍යනය කිරීමට පළමු පොතේ තිබෙන කරුණු හොඳින් ඉගෙන ගෙන තිබීම ඉතා වැදගත්ය. පළමු පොත මූලිකවම ඉලෙක්ට්‍රොනික්ස් ක්ෂේත්‍රය පිළිබඳවත් හා ප්‍රාථමික කාරණා කිහිපයක් පිළිබදවත් ලියැවී තිබෙන අතර, එය ඉලෙක්ට්‍රොනික්ස් පදනම් පාඩම් මාලාවක් ලෙසත් සකස් කර ඇත. එම ප්‍රාථමික න්‍යාය හා කරුණු මත මෙම පොත සම්පාදනය කර ඇත.
ඔබ දන්නවා විදුලිය යනු “යම් යම් දේවල් සිදු කරගත හැකි බලවේගයක්” හෙවත් “ශක්තියක්” බව. සමහරවිට, මිනිසා මෙතෙක් සොයාගත් වැදගත්ම බලවත්ම හා බුද්ධිමත්ම (smart) ශක්ති ප්‍රභේදය විද්‍යුතය විය යුතුය. විදුලි ශක්තියම ඍජුවම ප්‍රයෝජනයට ගත හැකියි. උදාහරණයක් ලෙස, විදුලිය කෙලින්ම තාපය බවට පත් කරගත හැකියි (හීටරය); ඍජුවම ආලෝකය බවට පත් කරගත හැකියි (බල්බය); ඍජුවම යාන්ත්‍රික ශක්තියක් බවට පත් කළ හැකියි (මෝටරය). මේ සෑම තැනකම විදුලියේ ජවය (power) හෙවත් “වොට් ගණන” තමයි වැදගත් කොට සැලකෙන්නේ. මෙලෙස විදුලිය ඍජුවම වෙනත් ප්‍රයෝජනවත් දේවලට හරවාගෙන ක්‍රියාකරන විට, electrical යන නාමයෙන් හැඳින් වේ.
මීට අමතරව විදුලියම වක්‍රවද ප්‍රයෝජනවත් වැඩවලට යොදාගත හැකියි. විශේෂයෙන් යම් යම් “බුද්ධිමත්” තොරතුරු/සංඥා යැවීමට/ගබඩා කිරීමට/මෙහෙය වීමට එය යොදාගත හැකියි. මෙහිදී විදුලියේ ජවයට වඩා වැදගත් වන්නේ වෝල්ටියතාවයි (හෝ ධාරාවයි). එම වෝල්ටියතාවේ හැඩය වෙනස් කරමින් එහි විවිධ පණිවුඩ/සංඥා නිරූපණය කළ හැකියි. මෙවිට එය නිකංම විදුලිය ලෙස නොව විදුලි සංඥාවක් (electrical signal) ලෙසයි හැඳින්වෙන්නේ. මෙවැනි විදුලි සංඥා සමග වැඩකරන විට, ඊට electronics යන නාමය යෙදෙනවා.
ඉලෙක්ට්‍රොනික්ස්වලදී හැමවිටම විවිධාකාරයේ ඉලෙක්ට්‍රොනික්ස් උපාංග යොදා ගැනීමට සිදුවෙනවා. රෙසිස්ටර්, කැපෑසිටර්, ඉන්ඩක්ටර්, ඩයෝඩ්, ට්‍රාන්සිස්ටර්, අයිසී ආදී නම්වලින් හැඳින්වෙන්නේ එවැනි උපාංගයි. මේ එක් එක් උපාංගයක ප්‍රධාන රාජකාරියක් තිබෙනවා. එම රාජකාරිය තීරණය වෙන්නේ එම උපාංගයේ මූලික ක්‍රියාකාරිත්වය අනුවයි. එනිසා, ඔබ මේ එක් එක් උපාංගයක මූලික ක්‍රියාකාරිත්වය හා ඒ හා බැඳුණු ප්‍රධාන රාජකාරිය ඉගෙන ගත යුතුයි. බොහෝවිට ඒ සෑම උපාංගයකම ප්‍රධාන රාජකාරිය කුඩා තනි වාඛ්‍යයකින් කිව හැකි තරමටම සරලය. කිසිසේත් අමාරු නැත. උදාහරණයක් ලෙස කැපෑසිටර් එකක ප්‍රධාන රාජකාරිය “ඩීසී විදුලිය බ්ලොක් කර, ඒසී විදුලිය පමණක් ගමන් කිරීමට සැලැස්වීම” ලෙස මතක තබා ගත හැකියි. ඊට අමතරව, බොහෝ උපාංගවලට අමතරව සිදු කළ හැකි රාජකාරිද තිබෙනවා. ඉහත කැපෑසිටර් එකම නැවත උදාහරණයට ගතහොත්, කැපෑසිටර් එකක් “සංඛ්‍යාතය මත වෙනස්වන රෙසිස්ටර් එකක් ලෙස ක්‍රියා කිරීම”, “සංඛ්‍යාත පෙරනයක් ලෙස ක්‍රියාකිරීම” ආදී රාජකාරිද සිදු කරනවා. එහෙත් මෙම හැකියාවන්ද ඊට ලැබී ඇත්තේ එහි මූලික ක්‍රියාකාරිත්වය හේතු කොට ගෙනය.
එක් එක් උපාංගයක ප්‍රධාන හා අවශේෂ රාජකාරින් ඉගෙන ගැනීම වගේම, මේ එක් එක් උපාංග කිහිපයක් එකට එකතු කිරීම මඟින් තවත් වැඩිදියුණු/උසස් ක්‍රියාකාරිත්වයන්ද නිර්මාණය කරගත හැකියි. උදාහරණයක් ලෙස කැපෑසිටර් එකක් හා රෙසිස්ටර් එකක් එකිනෙකට යම් යම් ආකාරවලින් කනෙක්ට් කර, විවිධාකාරයේ ෆිල්ටර් සෑදිය හැකියි. මේවා මැජික් නොවේ. එක් එක් උපාංගයේ ක්‍රියාකාරිත්වයන් එකිනෙකට මිශ්‍ර කිරීමෙන් තමයි එම උසස් හැකියාවන් ලැබෙන්නේ. එය හරියට රසවත් සංගීත සංධ්වනියක් වාගේ. ඒ කියන්නේ වයලීනය, බටනලාව, පියානෝව ආදී තනි තනි සංගීත භාණ්ඩ ගණනාවකින් වෙන වෙනම පිටවන නාදවල හොඳ සංකලනයකින් ඉතා උසස් හා රසවත් සංගීත නිර්මාණයක් බිහිවෙනවා නේද? මෙලෙස තව තවත් ඉලෙක්ට්‍රොනික්ස් උපාංග එකතු කර තමයි ඔබ දකින සෑම ලොකු කුඩා සර්කිට් එකක්ම කවුරුන් හෝ විසින් නිර්මාණය කර තිබෙන්නේ.
බොහෝ උපාංග අද ප්‍රධාන ආකාර දෙකකින් ලබා ගත හැකියි - SMD හා හෝල්-තෲ (සාමාන්‍ය දිග පින් සහිත උපාංග) ලෙසින්. මා පසුවට SMD ගැන වෙනමම පැහැදිලි කිරීම් කරන නිසා, මෙම පාඩම්වල සලකා බලන්නේ හෝල්-තෲ හෙවත් leaded (ලීඩඩ්) උපාංග ගැන වේ. (lead යනු උපාංගවල පින් එකට කියන තවත් නමකි. මෙය ලීඩ් යනුවෙන් ශබ්ද කෙරේ. මෙයම ලෙඩ් යනුවෙනුත් ශබ්ද කළ හැකි අතර, එවිට එහි තේරුම “පින් එක” නොව, “ඊයම්” වේ.)

ප්‍රතිරෝධය හා රෙසිස්ටර්

ඔබ දන්නවා විදුලිය යනු ආරෝපන (charge) නිසා හටගන්නා දෙයක් බව. ආරෝපන එක තැන (ගමන් නොකර) තිබෙන විට ඊට ස්ථිතික විදුලිය (static electricity) ලෙස පැවසෙන අතර, සර්කිට් නිර්මාණයේදී ස්ටැටික් විදුලිය අපට ප්‍රයෝජනවත් නැත. තවද, එම ආරෝපන ගමන් කරන විට, එය ධාරා විදුලිය හෙවත් විදුලි ධාරාව (electric current) ලෙස හැඳින්වෙන අතර, අපට මෙන්න මෙම විදුලියයි හැමවිටම වාගේ වැදගත් වන්නේ. බොහෝ අය “කරන්ට් එක” කියා කියන්නේද මෙයමයි. ඉලෙක්ට්‍රොනික්ස් සඳහා ආරෝපනයට ප්‍රධාන හේතුව ඉලෙක්ට්‍රෝන වේ (එහෙත් නවීන විද්‍යාව අනුව ආරෝපනයට වෙනස් අර්ථ කථනයක් ඇති මුත් එය අපට වැදගත් නැත). ඉලෙක්ට්‍රෝනයක ඍණ 1ක ආරෝපනයක් ඇත. යම් උදාසීන පරමාණුවකින් ඉලෙක්ටෝන ඉවත්වන විට සෑදෙන ඍණ අයන මෙන්ම, යම් උදාසීන පරමාණුවක් පිටතින් ඉලෙක්ට්‍රෝන ලබා ගත්විට සෑදෙන ධණ අයනද, අර්ධ සන්නායකවලදී හමුවන “සිදුරු” (hole) පවා ආරෝපන ලෙස සැලකීමට සිදු වේ. එහෙත් අප බොහෝවිට පහසුව පිණිස ආරෝපන යනු ඉලෙක්ට්‍රෝන යැයි කීමට පුරුදුව සිටිනවා (මේ ගැන පළමු පොතේ විස්තරාත්මකව ඇත).
ආරෝපන (ඉලෙක්ට්‍රෝන, ධන/ඍණ අයන, සිදුරු) යම් මාධ්‍යක් ඔස්සේ ගමන කරනවිට හෙවත් විදුලියක් ගමන් කරන විට, එම ගමනට හැමවිටම යම් බාධාවක් එය ගමන් කරන මාධ්‍ය විසින් ඇති කරනවා. මෙම මාධ්‍යය තඹ වැනි ලෝහයක් විය හැකියි; ලුණු වතුර වැනි දියරයක් විය හැකියි; වාතයද විය හැකියි. ඔබ සමහරවිට අසාවි වාතය තුළින් ආරෝපණයකට ගමන් කළ හැකිද කියා. ඔව් - යම් නිශ්චිත කොන්දේසි සැපිරෙනවා නම් ගමන් කළ හැකියි. (අකුණදී සිදු වන්නේ එය නේද?) සමහරවිට ආරෝපණකයට ගමන් කිරීමට කිසිදු මාධ්‍යක් අවශ්‍යද නොවේ. එනම්, රික්තකයක් (vacuum) තුළින්ද විදුලිය ගමන් කළ හැකියි (පැරණි (LCD නොවන) ටීවීවල ඉලෙක්ට්‍රෝන ගන් එකකින් ටීවී එකේ තිරය මතට ඉලෙක්ට්‍රෝන ධාරාවක් ක්ෂණකින් එල්ල කරන්නේ රික්තක නලයක් තුළයි). එවිට, මෙවැනි රික්තයක් තුළින් විදුලිය ගමන් කරන විට මාධ්‍යක් නොමැති නිසා විදුලි ධාරාවට බාධාවක් තිබිය නොහැකියි නේද? (මෙය විශේෂ අවස්ථාවක් වන අතර ඉලෙක්ට්‍රෝනික්ස්වල මෙයද එතරම් වැදගත් නොවේ).
විදුලි ධාරාවකට ඉහත සඳහන් කළ පරිදි මාධ්‍ය විසින් ඇති කරන බාධාව තමයි ප්‍රතිරෝධය (resistance) ලෙස හැඳින් වෙන්නේ. එක් එක් මාධ්‍යවල/ද්‍රව්‍යවල ඇත්තේ විවිධ ප්‍රතිරෝධයන්ය. ප්‍රතිරෝධය සාපේක්ෂව අඩු ද්‍රව්‍ය විදුලි සන්නායක (conductor) ලෙසත්, එය උපරිම ද්‍රව්‍ය (කොතරම් උපරිමද කිවහොත් විදුලිය ගමන් කිරීමට පවා බැරි වේ) විදුලි පරිවාරක (insulator) ලෙසත් හැඳින් වෙනවා. අතීතයේ සිට මේ මෑතක් වන තුරුත් විදුලිය ගමන් කරන සෑම මාධ්‍යකම ප්‍රතිරෝධයක් පැවතියා. එහෙත් දැන් සුපිරිසන්නායක (superconductor) ලෙස හැඳින්වෙන ප්‍රතිරෝධය ශූන්‍ය “සුපිරි” සන්නායක ද්‍රව්‍යද සොයාගෙන තිබෙනවා. එහෙත් මේ වන තුරුත් ඒවා ක්‍රියාත්මක වීමට ඉතා අඩු උෂ්ණත්වයක (සෙල්සියස් ඍණ සියයට අඩු) තැබිය යුතු වෙනවා. විද්‍යාවේ දියුණුවත් සමගම ක්‍රමක්‍රමයෙන් ඉහළ උෂ්ණත්වවල ක්‍රියාත්මක වන සුපිරිසන්නායක බිහිවෙමින් පවතිනවා. කාමර උෂ්ණත්වය හා ඊටත් ඉහළ උෂ්ණත්වවල ක්‍රියාත්මකවන සුපිරිසන්නායක බිහිවූදාට ඉලෙක්ට්‍රොනික්ස් තියරි උඩුයටිකුරු වේවි. එහෙත් ඊට තව බොහෝ කාලයක් යෑමට බොහෝ සෙයින් ඉඩ තිබෙන බැවින්, සාමාන්‍ය දැනට තිබෙන ඉලෙක්ට්‍රොනික්ස් තියරි ඔබට ඉගෙනගැනීමට සිදු වේ. ඒ අනුව, නීතියක් සේ මතක තබා ගන්න විදුලිය ගමන් කරන සෑම ද්‍රව්‍යකම යම් ප්‍රතිරෝධයක් තිබෙන බව.
ප්‍රතිරෝධය මනින්නේ ඕම් (ohm) නම් ඒකකයෙන්. සාමාන්‍යයෙන් සෑම ද්‍රව්‍යකම යම් ප්‍රතිරෝධයක් තිබුණත්, ඉතාම අඩු ප්‍රතිරෝධයන් තිබෙන ද්‍රව්‍ය පහසුව තකාත්, ප්‍රායෝගිකබව තකාත් ප්‍රතිරෝධයක් නැති ද්‍රව්‍ය ලෙස සලකනවා. ඒ අනුව පරිපථ සෑදීමේදී යොදාගන්නේ සාමාන්‍ය රිදී, තඹ, රත්තරං, ඇලුමිනියම්, යකඩ ආදී කම්බිවල ප්‍රතිරෝධය ශූන්‍ය ලෙසයි සලකන්නේ. PCB වල “තඹ කොටස්ද” (prints) ප්‍රතිරෝධයක් නැති ඒවා සේ සැලකේ. ඒ විතරක් නොවේ, විවිධ ඉලෙක්ට්‍රොනික්ස් උපාංගවල ඇති පින් සාදා තිබෙන්නේ ලෝහවලින් නිසා එම පින්වල ප්‍රතිරෝධයද බිංදුව ලෙස සලකනවා. එලෙස සැලකුවත් ඔබ මනසේ පැත්තක තබා ගන්න විදුලිය ගමන් කරන ලොකු කුඩා සෑම මාර්ගයකම ප්‍රතිරෝධයක් තිබෙන බව (උසස් පරිපථ තියරි තේරුම් ගැනීමට එම වැටහීම තිබීම අවශ්‍ය වේ).
පරිපථ නිර්මාණයේදී අත්‍යවශ්‍යම උපාංගය නම් ප්‍රතිරෝධක (resistor) වේ. ඉහත කතා කළ ප්‍රතරෝධය නම් ගුණය ප්‍රකට කරන උපාංගයකි මෙය. පරිපථ එකලස් කිරීමේ හා තේරුම් ගැනීමේ පහසුව පිණිස සෑම උපාංග වර්ගයක්ම කෙටි අකුරුවලින් සංඛේතවත් කෙරෙන අතර, රෙසිස්ටර් එක එලෙස සංඛේතවත් කෙරෙන්නේ R (හෝ r) වලින්ය. විවිධ ඕම් අගයන්ගෙන් යුත් රෙසිස්ටර් නිපැද වේ. විවිධාකාර ද්‍රව්‍යවලින් මෙන්ම විවිධ ක්‍රමවලින්ද ඒවා නිපදවේ. රෙසිස්ටර් එකක සංඛේතාත්මක රූප (schematic symbol) පහත දැක්වේ. ඉනුත් වම් අත පැත්තේ තිබෙන රූපය තමයි නිවැරදි සම්මතය වන්නේ.

පරිපථයකට රෙසිස්ටර් එකකින් ඇති ප්‍රයෝජනය කුමක්ද? මීට පිළිතුරු දීමට නම්, ඉලෙක්ට්‍රොනික්ස්වල අැති වටිනාම හා සරලම සූත්‍රය වන ඕම් නියමය ගැන ඉගෙනීමට සිදු වේ. ඕම් නියමය යනු විදුලියේ ඇති ගතිගුණ දෙකක් වන ධාරාව (current) හා විභවය (electric potential) (හෙවත් වෝල්ටියතාව (voltage) ) එම විදුලිය ගමන් කරන මාධ්‍යයේ ඇති ප්‍රතිරෝධය සමඟ පවත්වාගන්නා අවියෝජනීය (හෙවත් එකිනෙකට වෙන් කළ නොහැකි) සම්බන්ධතාව පෙන්නුම් කරන්නකි. එය සූත්‍රයක් ලෙස පහත ආකාරයට දැක්වේ.
       V = I R
එනම්, වෝල්ටියතාව = ධාරාව x ප්‍රතිරෝධය
 

බොහෝ දෙනා මෙම සූත්‍රය කටපාඩමින් දැන සිටියත්, මෙය දැන සිටිය යුතු අයුරින්ම තේරුම්ගෙන ඇත්දැයි සැක සිතේ. දැන් අප එය හරියටම තේරුම් ගමු. මෙම සූත්‍රය වලංගු වන්නේ යම් “මාධ්‍යක” යම් නිශ්චිත දිගක් සඳහාය. බොහෝවිට මාධ්‍යය වන්නේ විදුලිය ගමන් කරන සන්නායකයකි; තඹ කම්බියක්. එම සන්නායකයේ යම් දිගක් සටහන් කර ගන්න. අවශ්‍ය නම්, එම සන්නායකයේ සම්පූර්ණ දිග වුවද ඔබට සැලකිය හැකියි. විදුලිය යම් උපාංගයක් හෝ වයරයක් තුලින් ගමන් කරන විට, එම උපාංගයට/වයරයට විදුලිය ඇතුලුවන තැන (පින් එක) සිට පිටවන තැන (පින් එක) දක්වා වූ කොටස සැලකිය යුතුය. මා පෙන්වීමට උත්සහ කළේ ඉහත ඕම් නියමය නිවැරදිවම යෙදීමට නම්, විදුලිය ගමන් කරන මාර්ගයේ (විදුලිය නිකංම වයර් එක දිගේ ගියාද, නැතහොත් යම් උපාංගයක් තුලින් ගියාද යන්න වැදගත් නැහැ) යම් ස්ථාන දෙකක් සැලකීමට සිදුවන බවයි.
 

දැන් එම ස්ථාන දෙක දෙපස තිබෙන වෝල්ටියතාව තමයි ඉහත සූත්‍රයට ආදේශ කරන්නේ. තවද, එම ස්ථාන දෙක හරහාම යන ධාරා ප්‍රමාණය තමයි ඉහත සූත්‍රයේ ධාරාව යන්නට ආදේශ කරන්නේ.
තවද, එම ස්ථාන දෙක අතර තිබෙන ප්‍රතිරෝධය ඉහත සූත්‍රයට ආදේශ කළ යුතුයි. මෙන්න මෙම ආකාරයට ලබාගත් අගයන් තමයි සූත්‍රයට ආදේශ කරන්නේ. බොහෝ අවස්ථාවල මෙම කාරණා ගැන සියුම්ව නොසලකා වුවද ඉහත සූත්‍රය භාවිතා කරන විට, වැරදි සිදු නොවන්නේ මෙම සූත්‍රය එතරම් සරල නිසාය. එහෙත් සමහර අවස්ථාවල පරිපථයක සංකීර්ණ තැන්වලට මෙය යොදන විට මෙම සියුම් කරුණු ගැන සැලකිලිමත් වීම වැදගත් වේ.
මේ සූත්‍රය සම්බන්ධයෙන් වැදගත් අනෙක් කාරණාව මෙයයි. සාමාන්‍යයෙන් විදුලිය ගමන් කරන මාධ්‍යයේ ද්‍රව්‍යයේ ප්‍රතිරෝධය නියතව පවතී. එහෙත් එම ද්‍රව්‍යය පවතින උෂ්ණත්වය අනුව මෙය අනිවාර්යෙන්ම වෙනස් වේ. උදාහරණයක් ලෙස උෂ්ණත්වය සෙල්සියස් 28දී ඕම්ස් 100ක් ලෙස දැක්වෙන එකම එය සෙල්සියස් 68 දක්වා ඉහළ ගිය විට, ඕම්ස් 200ක් විය හැකියි. ඔබ දන්නවා පරිපථ ක්‍රියාත්මක වන විට, ඒවා ක්‍රමයෙන් රත්වන බව. ඒ කියන්නේ ඔබ ඩිසයින් කරපු මොහොතේ ගණනය කරපු ප්‍රතිරෝධ නොවේ එය රත්වූ පසු තිබෙන්නේ. ප්‍රතිරෝධය වෙනස් වෙනවාත් සමගම ඒ හරහා යන ධාරාවද වෙනස් වන බව ඉහත ඕම් නියමය ඇසුරින්ම පෙනෙනවා නේද? සාමාන්‍යයෙන් පරිපථයක් සෙල්සියස් 70 පමණ හෝ ඊටත් වඩා රත් විය හැකියි. මෙම උෂ්ණත්ව වැඩිවීම පරිපථයට බලපාන බව පෙන්වීමට ඉහත ඕම් නියමයම යොදාගත හැකියි. එය දැනගත් පසු, උෂ්ණත්ව වැඩිවීම පරිපථයකට බාධාවක් නොවන අයුරින් හීටි සින්ක් යෙදීම, ෆෑන් සවි කිරීම ආදී විවිධ උපක්‍රම යෙදීමට සිදු වෙනවා.
සාමාන්‍යයෙන් පරිවාරක ද්‍රව්‍ය හා අර්ධසන්නායක ද්‍රව්‍ය රත්වීමේදී ප්‍රතිරෝධකතාව අඩු වන (එනම් සන්නායකතාව වැඩි වේ) අතර, සන්නායකයක්/ප්‍රතිරෝධකයක් රත්වීමේදී ඊට ප්‍රතිවිරුද්ධ ක්‍රියාව සිදු වේ. එනම්, සන්නායකයක් රත්වීමේදී ප්‍රතිරෝධකතාව වැඩි වේ (පළමු පොතේ මේ ගැන විස්තරාත්මකව සඳහන්ව ඇත). එහෙත්, සුවිශේෂි සන්නායක/ප්‍රතිරෝධක නිපදවා තිබෙනවා උෂ්ණත්වය වැඩිවන විට ප්‍රතිරෝධය අඩුවන. තවද, උෂ්ණත්වය වෙනස් වුවත් ප්‍රතිරෝධය එතරම් වෙනස් නොවන ආකාරයේ සන්නායක/ප්‍රතිරෝධකත් තිබෙනවා. උෂ්ණත්වය වෙනස්වන එහෙත් එම වෙනස් වීම මත ප්‍රතිරෝධය වෙනස් වීමට ඉඩ දිය නොහැකි අවස්ථාවන් සඳහා මෙවැනි ද්‍රව්‍යවලින් සෑදූ ප්‍රතිරෝධක අවශ්‍ය නම් යොදා ගත හැකියි.
ඉහත සරල ඕම් නියමය අනුව, ප්‍රතිරෝධය වෙනස් කිරීමෙන් කුමක් සිදු වේද? මීට පිළිතුරු දෙකක් ඇත. එකක් නම්, වෝල්ටියතාව නියතව තබාගෙන ප්‍රතිරෝධය වෙනස් කළ විට, I = V/R ලෙස ඕම් සූත්‍රය සැකසීමෙන් ධාරාවද ප්‍රතිලෝමව සමානුපාතිකව වෙනස් වන බව පෙනේ (ඒ කියන්නේ ප්‍රතිරෝධය වැඩි කළ විට, ධාරාව අඩු වන හා ප්‍රතිරෝධය අඩු කළ විට, ධාරාව වැඩිවන බව). එලෙසම ධාරාව නියතව තබාගෙන, ප්‍රතිරෝධය විචලනය කළ විට, ඕම් සූත්‍රයේ V=IR යන ස්වරූපය අනුව, වෝල්ටියතාව අනුලෝමව සමානුපාතිකව වෙනස් වේ (ඒ කියන්නේ ප්‍රතිරෝධය වැඩිවන විට වෝල්ටියතාව වැඩිවන හා ප්‍රතිරෝධය අඩුවන විට වෝල්ටියතාව අඩුවන බව). ඒ කියන්නේ ප්‍රතිරෝධයේ අගය අනුව වෝල්ටියතාවේ හෝ ධාරාවේ අගය වෙනස් කළ හැකියි. ඕම් නියමයෙන් පෙන්වන්නේ රෙසිස්ටර් එකක මූලික ක්‍රියාකාරිත්වයයි. ඒ අනුව, රෙසිස්ටර් එකක ප්‍රධාන රාජකාරිය වන්නේ ...
වෝල්ටියතාව හා ධාරාව අපට කැමැති අගයන්ට සකස් කර ගැනීමයි.”

ඔබ සතුව වෝල්ට් 6ක බැටරියක් ඇතැයිද ඒ මඟින් වෝල්ට් 6ක බල්බයක් දැල්වීමට අවශ්‍ය යැයි සිතන්න. කිසි ප්‍රශ්නයක් නැතිව ඔබට බල්බය කෙලින්ම බැටරියට සම්බන්ධ කළ හැකියි මොකද බල්බයට (උපාංගයට) අවශ්‍ය කරන වෝල්ට් ගණනට සමාන වෝල්ට් ගණනක් බැටරියෙන් ලබා දෙන නිසා. (පහත සරල පරිපථය බලන්න.)
 

මෙහිදී ඔබ ධාරාව ගැන සැලකිලිමත් විය යුතු නැද්ද? ඇත්තටම හැමවිටම වෝල්ටියතාව හා ධාරාව යන දෙකම ගැන සැලකිලිමත් විය යුතුමයි. පරිපථ නිර්මාණයේදී සරල රීති දෙකක් තිබෙනවා ඔබ හැමවිටම අනුගමනය කළ යුතු.
1. අදාල උපාංගයට දිය යුතු වෝල්ටියතාව අනිවාර්යෙන්ම අඩු හෝ වැඩි නැතිව හරි ගාණටම ලබා දිය යුතුය. ඉහත උදාහරණයේ සිදු කර තිබෙන්නේ එයයි. බල්බයට අවශ්‍ය කරන වෝල්ටියතාව හරියටම බැටරියෙන් ලැබේ.
සමහර උපාංග තිබෙනවා නිශ්චිත එක් වෝල්ටියතාවක් නොව, වෝල්ටියතා පරාසයක් තුලම වැඩ කළ හැකියි. උදාහරණයක් ලෙස, ඇත්තටම ඉහත බල්බය වෝල්ට් 4 සිට 6 දක්වා වූ පරාසයක් තුළම වැඩ කරනවා. එවැනි අවස්ථාවල ඔබ එම පරාසය තුලින් එක් අගයක් තෝරාගත යුතුයි. සාමාන්‍යයෙන් පරාසයේ මධ්‍යම අගය (ඒ කියන්නේ එම පරාසයේ අවම අගය හා උපරිම අගය එකට එකතු කොට දෙකෙන් බෙදීමෙන් ලැබෙන අගය) තෝරාගත හැකියි. එහෙත් හැමවිටම මධ්‍යම අගය සුදුසු නොවිය හැකියි. සමහරවිට අවම අගය සුදුසු විය හැකියි. තවත් උපාංග සඳහා උපරිම අගය ගැනීම සුදුසු විය හැකියි (ඉහත උදාහරණයේ මා ගෙන ඇත්තේ උපරිම අගයයි). ඒ ඒ උපාංගයේ ස්වභාවය අනුව එය තීරණය වේ. ඒ ඒ උපාංග ඉගෙන ගත් පසුව ඔබට එම තීරණය ගත හැකියි.
2. ඉහත කියූ ලෙස නියමිත වෝල්ටියතාව නිගමනය පසු, අදාල උපාංගයට අවශ්‍ය කරන ධාරා ප්‍රමාණයට සමාන හෝ වැඩි ධාරා ප්‍රමාණයක් එම උපාංගයට විදුලිය සපයන විදුලි ප්‍රභවය හෝ උපක්‍රමය විසින් සැපයීමට හැකි විය යුතුය. සාමාන්‍යයෙන් යම් උපාංගයකට අවශ්‍ය කරන වෝල්ටියතාව සෙට් කළ පසු, එම උපාංගය විසින් හැමවිටම තමන්ට අවශ්‍ය කරන ධාරා ප්‍රමාණය පමණක් ලබා ගැනීමට වගබලා ගන්නවා. උදාහරණයක් ලෙස සිතන්න ඔබේ නිවසේ සාමාන්‍යයෙන් තිබෙන වොට් 60ක බල්බයක් ගැන. එය හෝල්ඩර් එකට සවි කර ස්විචය ඔන් කළ විට, එය ලබා ගන්නේ ඊට අවශ්‍ය කරන ධාරාව පමණයි. ඔබේ නිවසේ විදුලි සැපයුම ඇම්පියර් 30ක් හෝ 40ක් පමණ ඇම්පියර් ප්‍රමාණයක් සැපයුවත්, බල්බය ලබා ගන්නේ ඊට අවශ්‍ය ඉතා කුඩා ඇම්පියර් ප්‍රමාණය පමණයි නේද?
එහෙත් කිසිවිටක එම උපාංගයට අවශ්‍ය කරන ධාරා ප්‍රමාණය සැපයිය නොහැකි විදුලි ප්‍රභවයක්/උපක්‍රමයක් යෙදිය නොහැකියි. ඉහත උදාහරණයේ ඇති බැටරියෙන් අනිවාර්යෙන්ම සාමාන්‍ය කුඩා බල්බයක් දැල්වීමට අවශ්‍ය කරන ධාරා ප්‍රමාණය ඉතා පහසුවෙන්ම ලබා දිය හැකියි. එනිසයි ධාරා ප්‍රමාණය අප එම උදාහරණයේ එතරම් සලකා බැලුවේ නැත්තේ. තවද, බොහෝ උපාංගවලට නිශ්චිත තනි ධාරා ප්‍රමාණයක් නොව, ධාරා පරාසයක් තුළ වැඩ කළ හැකියි. ඉහත වෝල්ටියතා පරාස ගැන සඳහන් කළ විස්තරය ඒ ලෙසින්ම ධාරා පරාසයන්ටද වලංගු වේ.
හරි, දැන් අප ඉහත උදාහරණයම තරමක් වෙනස් කර බලමු. එහි බැටරියේ වෝල්ට් ගණන දැන් 12 ලෙස සිතමු. පැහැදිලිවම ඉහත රීති දෙක අනුව බැටරියට කෙලින්ම බල්බය සවි කළ නොහැකියි. එසේ කළොත් බල්බය පිලිස්සී යනු ඇත. මෙම වෝල්ට් ගණන අඩු කිරීමට ඔබ ඉහත දැන හඳුනගත් රෙසිස්ටර් එකක් භාවිතා කළ හැකියි (මොකද, රෙසිස්ටර් එකක රාජකාරිය වෝල්ටියත්ව හා ධාරාව සෙට් කිරීමයි). පහත රූපය බලන්න.


මෙහිදී සිදු වන්නේ බල්බලට අවශ්‍ය වෝල්ට් 6, බල්බය දෙපසට රැඳෙන්නට හෙවත් drop වෙන්නට ඉඩ දී ඉතිරි වෝල්ට් ප්‍රමාණය රෙසිස්ටර් එක දෙපස ඩ්‍රොප් වෙන්නට සැලැස්වීමයි. ඉතිං කොහොමද හරියටම කියන්නේ බල්බය දෙපසට වෝල්ට් 6ක් ඩ්‍රොප් වන්නේ කියා? ඒ සඳහා ඉහත ඕම් නියමය භාවිතා කර රෙසිස්ටරයේ අගය සුදුසු පරිදි නිශ්චය කළ යුතුයි. ඕම් නියමය යෙදීමය යොදා R අගය තීරණය කිරීමට නම් වෝල්ටියතාව හා ධාරාව යන දෙකෙහිම අගයන් දැනගෙන සිටිය යුතුය. දැනටමත් අප වෝල්ටියතා අගයන් ගැන දන්නවා. ඒ කියන්නේ රෙසිස්ටරය හරහා යන ධාරා ප්‍රමාණයයි දැන් නිශ්චය කළ යුතු. රෙසිස්ටරය හා බල්බය සම්බන්ධ කර තිබෙන්නේ ශ්‍රේණිගතවයි. ඒ කියන්නේ ප්‍රතිරෝධකය හරහා යම් ධාරා ප්‍රමාණයක් ගලා යයිද, එම ධාරා ප්‍රමාණයම බල්බය (උපාංගය) හරහාද ගලා යයි. මින් ඇත්තටම අදහස් කෙරෙන්නේ බල්බයේ (උපාංගයේ) නිසි ක්‍රියාකාරිත්වයට අවශ්‍ය කරන ධාරාව දැන සිටිය යුතුය කියාය. අවශ්‍යයෙන්ම බල්බයේ (උපාංගයේ) ධාරාව තමයි රෙසිස්ටරයේ ධාරාව ලෙස හැමවිටම සලකන්නේ. ඒ ඒ උපාංගයකට අවශ්‍ය කරන වෝල්ටියතාව මෙන්ම ධාරා ප්‍රමාණයද සාමාන්‍යයෙන් එම උපාංගය සමග සඳහන් කෙරෙනවා (එසේ සඳහන් නොවේ නම්, කුමන හෝ ක්‍රමවේදයකින් එය දැනගත යුතුයි). ඉහත උදාහරණයේ බල්බයට මිලි ඇම්පියර් 1ක් අවශ්‍ය කරන්නේ යැයි සිතමු. දැන් ඕම් නියමය ඇසුරින් ඉහත උදාහරණයේ රෙසිස්ටර් අගය ගණනය කරමු.
බල්බයට වෝල්ට් 6ක් ලබා දී ඉතිරි 6 රෙසිස්ටරය දෙපස තබා ගෙන, මිලි ඇම්පියර් 1ක් ඒ තුළින් යැවීමට නම්,
6V = R x 0.001A => R = 6/0.001 => R = 6000 ohms
එනම්, ඕම් 6000ක රෙසිස්ටර් එකක් යෙදිය යුතු වෙනවා. මෙය සාමාන්‍යයෙන් කිලෝ ඕම් 6 (6k) ලෙස හැඳින්වෙනවා. ඉහත උදාහරණය ඉතාම සරල ලෙස පෙනුනත්, “ට්‍රාන්සිස්ටර් බයස් කිරීම” වැනි ලොකු ලොකු වචනවලින් හඳුන්වන බොහෝ ඉලෙක්ට්‍රොනික්ස් ගණනය කිරීම් හා ක්‍රියාවලි පිටුපස තිබෙන්නේ එම සරල ගණනය කිරීම තමයි. සරල LED පරිපථද නිතරම ඉහත ආකාරයෙන් නේද සාදන්නේ? (පහත රූපය) මෙහි LED එකට අවශ්‍ය කරන්නේ 2V නිසා, ඉතිරි (12-2=) 10V එක R වටා ඩ්‍රොප් විය යුතුය. තවද, LED එකට අවශ්‍ය කරන ධාරාව 30mA නිසා රෙසිස්ටරය හරහාද යා යුත්තේ එම ධාරාවයි. දැන් V=IR යන සූත්‍රයෙන් පහසුවෙන්ම යෙදිය යුතු ප්‍රතිරෝධයේ ඕම් අගය ගණනය කළ හැකියි.
(10V) = (0.03A) x (R) ==> R = 10 /0.03 = 333 ohms


සටහන
විවිධ දෑ මැනීමට විවිධ ඒකක හඳුන්වාදී තිබෙනවා. සමහර ඒවා සම්මත ඒකක වන අතර, බොහෝ ඒවා එසේ නොවේ. කෙසේ හෝ වේවා, යම් ඒකකයකින් යමක් මනින විට, විශාල මෙන්ම කුඩා අගයන්ද ලැබෙනවා. උදාහරණයක් ලෙස විශාල දිගක් මීටර් 10,000 ක් (10,000 m) ලෙස හා කුඩා දිගක් මීටර් 0.000001 ක් (0.000001 m) ලෙසද දැක්විය හැකියි. එහෙත් මෙලෙස විශාල හෝ කුඩා අගයන් ලිවීමේදී ඉලක්කම් විශාල ගණනක් ලිවීමට සිදුවේ. එය වැලැක්වීමටද යම් විද්‍යාත්මක ක්‍රමයක් හඳුන්වාදී තිබෙනවා. ඒවා SI multiples (prefixes) ලෙස හැඳින්වෙනවා. පළමුව මෙම මල්ටිපල්ස් හෙවත් ගුණාකාර ටික බලමු. මේ ගැන පළමු පොතේද හොඳ විස්තරයක් ඇත.
kilo (k) = 103 හෙවත් 1,000 ගුණයක් milli (m) = 10-3 හෙවත් 0.001 ගුණයක්
Mega (M) = 106 ගුණයක් miro (u) = 10-6 ගුණයක්
Giga (G) = 109 nano (n) = 10-9
Tera (T) = 1012 pico (p) = 10-12
Peta (P) = 1015 femto (f) = 10-15
ඒ අනුව 1000m නොකියා 1km ලෙස කිය හැක. එලෙසම 6000 ohm නොකියා 6 kilo ohom කියා කිව හැක. කිලෝ හැර අගයන් ඉහල පැත්තට යන ඒවායේ වරහන් තුළ පෙන්වා තිබෙන අදාල සංඛේත කැපිටල් අකුරුවලින්ද අගයන් කුඩා පැත්තට යන ඒවා සිම්පල් අකුරින්ද ලියයි.
දැන් ඔබ දන්නවා රෙසිස්ටරයක කාර්ය භාරය හොඳින්. මීට අමතරව, රෙසිස්ටරය තවත් ආකාරවලින් දැකිය හැකියි. මෙහෙම සිතන්න. ඔබ ගාව බැටරියක් තිබෙනවා. එය කිසිවකට සම්බන්ධ නොකර නිකංමයි තිබෙන්නේ. බැටරියේ විදුලි ශක්තියක් තිබුණත් එයින් තාමත් ඵලක් නැහැ. ඔබ මල්ටිමීටරයක් ගෙන බැටරියේ අග්‍ර දෙක මැන බැලුවොත් එහි යම් වෝල්ටියතාවක් පෙන්වාවි. ඒ කියන්නේ ඔබ සතුව “වෝල්ටියතා ප්‍රභවයක්” තිබුණත් ඉන් තාමත් ඵලක් ගත නොහැකිය. ඉන් ප්‍රයෝජනයක් ගැනීමට වෝල්ටියතාව ධාරාවක් බවට හරවා යම් යම් උපාංග තුළින් ගමන් කරවිය යුතුය. මෙය බැලූ බැල්මට සිදු කරන්නේ වයර් සම්බන්ධ කිරීමෙන් බව ඔබට සිතෙනු ඇත. එහෙත් සිතන්න “කිසිදු ප්‍රතිරෝධයක් නැති” වයර් කැබැල්ලක් බැටර් අග්‍ර දෙකට සම්බන්ධ කළ විට සිදුවන්නේ කුමක්ද? V=IR සූත්‍රය අනුව, ප්‍රතිරෝධය ශූන්‍ය බැවිනුත් වෝල්ටියතාව නියත බැවිනුත්, ධාරාව අනන්තය ලෙස ලැබේ. ඔබ දන්නවා මෙය ප්‍රායෝගිකය සිදුවිය නොහැකි බව. වෝල්ටියතාවක් හෝ ධාරාවක් හෝ ජවයක් අනන්තයක අගයක් සහිතව කිසිවිටක පැවතිය නොහැකියි මේ විශ්වය තුළ. ඇත්තටම එලෙස බැටරියක (ශක්ති ප්‍රභවයක) අග්‍ර දෙක නිකංම වයර් කැබැල්කින් සම්බන්ධ කළ විට, ඊට කියන්නේ “ෂෝට් කරනවා” කියාය. පරිපථ ෂෝට් වීම යනුම භයානක දෙයක් නේද? (රත්වී ගිනිගත හැකියි.) එහෙත් සිතන්න ඔබ සම්බන්ධ කරන්නේ යම් ප්‍රතිරෝධි අගයක් සහිත වයර් කැබැල්ලකින් හෝ උපාංගයකින් කියා. දැන් ඕම් සූත්‍රය අනුව, ඔබට නිශ්චිත ධාරා ප්‍රමාණයක් ලැබෙනවා නේද (ෂෝට් නොවී)? මෙයින් අවසානයේ ඔබට කිව හැක්කේ …
ප්‍රතිරෝධකයක් වෝල්ටියතාවක් ධාරාවක් බවට හරවයි.”
මෝටරයක් වේවා බල්බයක් වේවා වෙනත් ඕනෑම (ප්‍රයෝජනවත්) උපාංගයක්/උපකරණයක් වේවා, මේ සෑම එකකම යම් ප්‍රතිරෝධයක් ඇත. එනිසයි එවැනි උපාංගයක්/උපකරණයක් බැටරියකට සම්බන්ධ කිරීම ෂෝට් වීමක් ලෙස නොසලකන්නේ. ඒවගේමයි, මේ ඕනෑම සරල හෝ සංකීර්ණ උපකරණයක් ඉලෙක්ට්‍රොනික්ස්වල විශ්ලේෂණ කටයුතුවලදී හා ගණනය කිරීම්වලදී ප්‍රතිරෝධක ලෙස සලකනවා. මේවා “භාර ප්‍රතිරෝධක” (load resistor) යන විශේෂ නාමයකින් හැඳින් වෙන අතර, RL යන විශේෂ සංඛේතයකින් සංඛේතවක් කෙරෙනවා.
විවිධ උපාංගවලට සරිලන වෝල්ටියතා හා ධාරාවන් සෙට් කිරීමට විවිධ අගයන්ගෙන් යුත් ප්‍රතිරෝධක අවශ්‍ය කෙරෙනවා. එහෙත් ඔබට අවශ්‍ය කරන සෑම අගයකින්ම යුත් ප්‍රතිරෝධක නිපදවීම ප්‍රායෝගිකව කළ නොහැකියි. ඕම් එකෙන් එකෙන් සියුම්ව වෙනස්වන ප්‍රතිරෝධක නිපදවන්නට සිදු වුවොත්, එකිනෙකට විවිධ අගයන් සහිත ප්‍රතිරෝධක වර්ග මිලියන ගණනක් සෑදීමට සිදු වේවි. එ්වා නිපදවීම කෙසේ වෙතත්, ඒවා ඔබ මිලදී ගෙන ගබඩා කරගන්නේ කෙසේද? සිතා බලන්න. මෙම ප්‍රායෝගික ගැටලුවට කදිම විසඳුමක් ලබා දී ඇත. එනම්, ඔබට අවශ්‍ය ඕනෑම අගයකින් යුත් ප්‍රතිරෝධක වෙනුවට යම් විද්‍යාත්මක ක්‍රමවේදයකට අනුව තීරණය කරන අගයන් සහිත ප්‍රතිරෝධක වර්ග කිහිපයක් හෙවත් “ප්‍රතිරෝධක ශ්‍රේණියක්” (resistor series) පමණක් නිපදවේ. ඔබ මිලදී ගත යුත්තේ එම කිහිපය අතරින් ඔබ සොයන අගයට වඩාත්ම ළඟින් යන අගය සහිත ප්‍රතිරෝධකයයි.
ඉහත ප්‍රායෝගික ගැටලුව පමණක් නොවේ ප්‍රතිරෝධක ශ්‍රේණියක් ලෙස සෑදීමට එකම හේතුව. කොහොමත් කාලයත් සමඟ ප්‍රතිරෝධකයේ අගය ටික ටික වෙනස් වේ. තවද, උෂ්ණත්වය මතද තාවකාලික (ඒ කියන්නේ උෂ්ණත්ව වෙනස පවතින තාක් ප්‍රතිරෝධි අගය වැඩිවී කූල් වූ පසුව නැවත යථා අගයට පත් වන) මෙන්ම ස්ථිරව (ඒ කියන්නේ උෂ්ණත්වය යථා තත්වයට පත් වුවත්, ප්‍රතිරෝධී අගය දිගටම විකෘතිව පවතින) ප්‍රතිරෝධි අගය වෙනස් වේ. වෙනත් හේතු නිසාද ප්‍රතිරෝධයක අගය ටික ටික වෙනස් විය හැකියි. ඒ විතරක්ද නොවේ; ඔබ ප්‍රතිරෝධකයක් පාස්සන විටද, එම උණුසුම නිසාත් එම මොහොතේම ප්‍රතිරෝධකයක අගය යම් ප්‍රතිශතයකින් වෙනස් වේ. ඉතිං උණුසුමක් ප්‍රතිරෝධකයකට නොවදින ලෙස පෑස්සීමට නොහැකි නිසා, එම වෙනස්වීම ඔබට වැලැක්විය නොහැකියි. ඉතිං විවිධ හේතු නිසා අගය වෙනස් වේ නම්, පරිපථය සෑදීමට “දශමෙටම හරි” අගයන් සහිත උපාංග භාවිතා කිරීමෙන් ඵලක් තිබේද? ඉතාම පිරිසිදු වතුර ටිකක් කිළිටි වීදුරුවකට දමනවා බදු වැඩක් නේද එය? ප්‍රායෝගික තත්වයන් යටතේ ප්‍රතිරෝධය කොහොමත් වෙනස් වන නිසා, ප්‍රතිරෝධක සාදන විට එහි අගය යම් ප්‍රතිශතයක් එහා මෙහා වූවාට ගැටලුවක් නොවේ.
මේ කරුණු කිහිපය යම වැදගත් පාඩමක් ඉලෙක්ට්‍රොනික්ස් පරිපථ සාදන අයට කියා දේ. එනම්, පරිපථ සෑදීමේදී රෙසිස්ටර්, කැපෑසිටර්, ඉන්ඩක්ටර් ආදී උපාංග එකම නියත අගයකට පමණක් වැඩ කරන විදියට පරිපථ සැලසුම් නොකළ යුතුය. උදාහරණයක් ලෙස පරිපථයේ අහවල් රෙසිස්ටරයේ අගය කිලෝ ඕම් 10ක් ලෙස පවතින විට පමණක් නිවැරදිව පරිපථය ක්‍රියාත්මක වන, එහෙත් එම අගය කිලෝ ඕම් 11 ක් හෝ 9ක් වන විට හෝ ක්‍රියාවිරහිත වන ලෙස සැලසුම් කළ විට, අනිවාර්යෙන්ම එම පරිපථය නිතර නිතර අක්‍රිය වනු ඇත. එය හොඳ පරිපථ සැලසුම් කිරීමක් නොවේ. ඒ කියන්නේ පරිපථයක යොදන උපාංගවල අගයන් යම් ප්‍රතිශතයකින් එහා මෙහා වුවත් නියමිත ආකාරයට ක්‍රියාත්මක වන පරිදි පරිපථ නිර්මාණය කළ යුතුයි (හා හැකියි). සාමාන්‍ය පරිපථ නිර්මාණයේදී “10% රීතිය” පවතී. ඒ කියන්නේ ඔබ අහවල් අගය යැයි සිතා ගණනය කරන උපාංගයේ අගය සියයට දහක් අඩු හෝ වැඩි වුවත් කමක් නැත කියාය. උදාහරණයක් ලෙස, ඔබ කිලෝ ඕම් 100 ලෙස සඳහන් කර ඇති ප්‍රතිරෝධකයේ අගය කිලෝ ඕම් 90 සිට 110 දක්වා අගය පරාසයක පැවතියාට එතරම් ගැටලුවක් නොවේ. ඒ කියන්නේ රත්වීම නිසා හෝ කාලයත් සමග “ගෙවී යෑම” නිසා හෝ උපාංගය මිලදී ගන්නා අවස්ථාවේ හරිම අගය නොයෙදීම නිසා හෝ ආදී ඉහත සඳහන් කළ විවිධ හේතු නිසා එම ප්‍රතිරෝධය එම අගය පරාසය තුළ විචලනය වුවද ඉන් පරිපථයේ ක්‍රියාකාරිත්වයට බාධාවක් නොවනු ඇත. එවැනි විචලනයන්ට ඔරොත්තු දෙන ආකාරයටයි පරිපථ සැලසුම් කළ යුත්තේ. එහෙත් ඉතා සූක්ෂ්ම උපකරණ නිර්මාණය කිරීමේදී සමහරවිට එම රීතිය තවත් දැඩි වේ (උදාහරණයක් ලෙස, 10% නොව 1% ලෙස එය තවත් tight විය හැකියි). වෛද්‍ය උපකරණ, විද්‍යාත්මක උපකරණ, ටෙස්ටිං හා කැලිබ්‍රේටිං උපකරණ ආදිය මෙම සූක්ෂ්ම උපකරණ ගොන්නට වැටේ. ඒවායේ දැඩි නිවැරදි භාවය ඇති කර ගැනීමට තනි තනි උපාංගවල කොලිටිය මෙන්ම සර්කිට් ඩිසයින් ක්‍රමවේදයේ කොලිටිය වැදගත් වීම මීට හේතුවයි.
සටහන
විද්‍යා හා තාක්ෂණවේදය තුළ අත්‍යවශ්‍ය කාරණා දෙකක් තමයි testing හා calibration කියන්නේ. ඔබ දන්නවා ටෙස්ට් කරනවා යනු යම් යම් දේවල අගය මැන බැලීමයි. යමක තිබිය යුතු අගයද තිබෙන්නේ නැතිනම් වැරදි අගයක්ද තිබෙන්නේ යන්න මින් මනිනවා. ඉලෙක්ට්‍රොනික්ස්වල වෝල්ටියතාව, ධාරාව, ජවය, ප්‍රතිරෝධය, සංඛ්‍යාතය ආදී විවිධ රාශි මැන බැලීමට විවිධ නම්වලින් හැඳින්වෙන උපකරණ රාශියක් තිබෙනවා. මල්ටිමීටරය මේ අතර අත්‍යවශ්‍යම හා ප්‍රචලිතම ටෙස්ටිං උපකරණයයි.
කැලිබ්‍රේට් කරනවා යනු ඔබ පාවිච්චි කරන ටෙස්ටිං උපකරණවල නිරවද්‍යතාව තහවුරු කිරීමයි. උදාහරණයක් ලෙස, යම් මල්ටිමීටරයකින් වෝල්ටියතාවක් මැනගත් විට, එහි පෙන්වන්නේ ඇත්තම අගයද නැතිනම් වැරදි අගයක්ද කියා ඔබ සහතික කර ගන්නේ කෙසේද? නිතරම වාගේ අප ඒ ගැන සිතන්නේ නැති තරම් නේද? මීටරයෙන් මැනගත් විට, එහි පෙන්වන අගය නිවැරදි යැයි සිතනවා නේද? මෙය ඇත්තමට භයානක තත්වයක්. යම් ආයතනයක ආරක්ෂාවට මුරකරුවෙක් යොදවා ඇති විටක, එම මුරකරුවාම අමු හොරෙකු වී නම් ඉන් ඇති විය හැකි තත්වය කුමක්ද? අප දෝෂ සෙවීමට හා විශ්ලේෂණ වැඩවලට ටෙස්ටිං උපකරණ යොදා ගන්නවා. ඉතිං එම ටෙස්ටිං උපකරණම දෝෂ සහිතයි නම් මහා විනාශයකින් සියල්ල කෙළවර විය හැකියි. කැලිබ්‍රෙටිංවල වටිනාකම ඇත්තේ මෙහිදියි.
කඩේ පහසුවෙන් මිලට ගත හැකි ලේවල ග්ලූකෝස් මට්මට මනින හෝ අධි රුධිර පීඩනය මනින හෝ ඉලෙක්ට්‍රොනික් මීටර්ද භාවිතයට ගැනීමට පෙර වෛද්‍යවරයෙකු සාමාන්‍යයෙන් පාවිච්චි කරන වඩා නිවැරදි අගයන් ලබා දෙන උපකරණයක් මඟින් කැලිබ්‍රේට් කර ගත යුතුය. එසේ නැතිව කෙලින්ම එවැනි උපකරණයක් භාවිතා කර ලේවල සීනි අඩුවෙන් පෙන්වා සමහරවිට මරණය පවා ඇතිවන තත්වයකට පත් විය හැකියි. සමහරවිට ඔබ දන්නවා ඇති වෙළෙන්දන් භාවිතා කරන තරාදි පවා කැලිබ්‍රේට් කිරීම නීතියෙන් අනිවාර්ය කර තිබෙන බව. ඔවුන් වසරකට සැරයක් (හෝ දෙසැරයක් හෝ) තමන්ගේ තරාදිය යම් මුදලක් ගෙවා කැලිබ්‍රේට් කරගත යුතුයි. එහි අරමුණ එම කූඨ වෙළෙන්දන් අඩුවට බඩු කිරන එක නතර කිරීමයි. එලෙසම, රජයේ රස පරීක්ෂක දෙපාර්තමේන්තුව, ITI වැනි විද්‍යා පර්යේෂණාගාරවල පවතින උපකරණද කැලිබ්‍රේට් කර තිබිය යුතුයි. එසේ නොවුණොත් එම ආයතන මඟින් කෙරෙන විශ්ලේෂණ වාර්ථාවල වලංගු බවක් නැති වී යයි. උපකරණ කැලිබ්‍රේට් කරන ආයතන ඇත (එම සේවාවන් සඳහා අති විශාල මුදලක්ද අය කෙරේ). සමහර මිල ඉතා අධික ඉලෙක්ට්‍රොනික්ස් මල්ටිමීටර්වල මිල අධික වීමට එක් හේතුවක් වන්නේද එම උපකරණ කැලිබ්‍රේට් කර තිබීමයි (එවැනි මීටර්වල නිරවද්‍යතාව ගැන ඔවුන් ගැරන්ටියක් ලබා දෙන්නේද එනිසයි).
සාමාන්‍යයෙන් කැලිබ්‍රේට් කිරීම එතරම් අපහසු ක්‍රියාවලියක් නොවේ. උදාහරණයක් ලෙස, වෝල්ටියතාව මනින උපකරණයක් කැලිබ්‍රේට් කරන්නට අවශ්‍ය යැයි සිතමු. මෙහිදී දළ වශයෙන් කරන්නේ එම මීටරයෙන් අප දැනටමත් දන්නා ඉතාම නිවැරදි වෝල්ටියතා අගයක් (දර්ශකයක්) මැනීමයි. එවිට, මීටරයෙන් එම අගය නිවැරදිවම පෙන්වන තෙක් මීටරයේ යම් සීරුමාරු (adjust/fine-tune) කිරීමක් සිදු කෙරේ. ඒ අනුව කැලිබ්‍රේෂන් එකක් සිදු කිරීමට අවශ්‍ය වන්නේ අදාල රාශිය නිවැරදිවම දක්වන යම් “දර්ශකයකි” (reference). උදාහරණයක් ලෙස, ඔබ සතුව 5.000v reference එකක් තිබේ යැයි සිතන්න. දැන් මීටරයෙන් එය මැන්න විට, එහි අගය පෙන්වන්නේ 4.654 ලෙස නම්, මීටරය සීරුමාරු කර එහි හරියටම 5.000v පෙන්වන ලෙසට සැකසිය යුතුයි. දැන් වෝල්ට්මීටරය කැලිබ්‍රේට් කර ඇතැයි සැලකේ. ඔබට අවශ්‍ය නම්, යම් යම් වෝල්ටියතා අගයන්ගෙන් යුතු voltage reference මිල දී ගත හැකියි (තරමක් මිල වැඩියි). පහත රූපයේ එවැනි වෝල්ටේජ් රෙෆරන්ස් මොඩ්‍යුල්ස් තුනක් පෙනේ.


මෙලෙස, කුඩා ඕම් ගණනක සිට විශාල ඕම් ගණනක් දක්වා වූ අති විශල පරාසය සම්පූර්ණයෙන්ම ආවරණය වන ආකරයට යම් “විද්‍යාත්මක” ක්‍රමවේදයකට අනුව අතරින් පතර අගයන් සහිත ප්‍රතිරෝධක අගයන් සහිත රෙසිස්ටර් සීරීස් කිහිපයක්ම සම්මත කරගෙන ඇත. ඇත්තටම මෙලෙස සීරීස් තුන හතරක්ම EIA (Electronic Industries Association) යන ආයතනය විසින් සම්මත කර තිබේ (E6, E12, E24, E48, E96 ආදී නම්වලින්). මේ සීරීස්වල සංඛ්‍යාව දෙකේ ගුණාකාරවිලන් වැඩි වන බව පේනවාද? ඇත්තටම මෙම සීරීස් පහසුවෙන් මතක තබා ගත හැකි රටාවක් තිබේ. E අකුරට පසුව ඇති සංඛ්‍යාවෙන් කියන්නේ “මූලික අගයන්” කීයද කියන එකයි. මූලික අගයන් යනුවෙන් මා අදහස් කළේ ඕම් 100 සිට ඕම් 1000 දක්වා වූ පරාසය නියෝජනය කිරීමට “විද්‍යාත්මකව අතරින් පතර” තෝරාගත් අගයන් කිහිපයයි. ඒ අනුව E6 සීරීස් එකේදී එලෙස මූලික අගයන් හයක් තිබිය යුතු අතර, එම අගයන් වන්නේ, 100, 150, 220, 330, 470, 680 වේ. එලෙසම ඕම් 1,000 සිට ඕම් 10,000 දක්වා අගය පරාසය තුළද පවතින්නේ මෙම මූලික අගයන්ගේ ස්වරූපයම සහිත අගයන්ය. ඒ කියන්නේ 1000, 1500, 2200, 3300, 4700, 6800 වේ. ඒ ආකාරයටම ඕම් 10 සිට 100 දක්වා, 10, 15, 22, 33, 47, 68 ලෙසද පවතී. 1-10, 10,000-100,000 ආදී අනෙක් පරාසයන් ගැනද ඒ අනුව වැටහීමක් දැන් ලබා ගත හැකියි නේද?

E6 ශ්‍රේණියට අනුව ප්‍රතිරෝධ නිපදවා ඇති විට, වෙන වෙනම නිපදවිය යුතු ප්‍රතිරෝධ ගණන අඩුය. ඒ සමගම එහි දෝෂයද කැපී පෙනේ. එනම්, ඔබට අවශ්‍ය ඕම්ස් 1900 ප්‍රතිරෝධකයක් නම්, එම අගය නැති නිසා, ඊට ආසන්න අගයන් ඇති 1500 හෝ 2200 යන ප්‍රතිරෝධක දෙකෙන් එකක් ගැනීමට සිදු වේවි. මෙම අගයන් දෙකම බොහෝවිට ඔබට අවශ්‍ය අගයෙන් සෑහෙන්න වෙනස් අගයන්ය. මෙම හේතුව නිසා තමයි, E12 ශ්‍රේණිය හඳුන්වා දුන්නේ. මෙහිදී ඉහත E6 හි අගයන් දෙකක් අතර ඇති පරතරයට වඩා අඩු පරතරවලින් යුත් මූලික අගයන් 12ක් තිබේ (100, 120, 150, 180, 220, 270, 330, 390, 470, 560, 680, 820). මෙම ශ්‍රේණිය අනුව, ඔබට අවශ්‍ය ඕම් 1900 රෙසිස්ටරය සඳහා ලබාගත හැකි ආසන්නතම අගයන් වන්නේ 1800 හෝ 2200 වේ. බලන්න දැන් පෙර අවස්ථාවට වඩා එම අගයට ආසන්න ප්‍රතිරෝධකයක් තිබෙනවා නේද? මේ අනුව පේනවා නේද එක් එක් සීරීස්වල වෙනස්කම? ඉහල අගයක් සහිත සීරීස් හොඳයි නේද? සාමාන්‍ය පරිපථ සඳහා E24, E48 ශ්‍රේණි භාවිතා කෙරනවා. ඇත්තටම ඉහළ ශ්‍රෙණිවල රෙසිස්ටර් මිලෙන් වැඩිය (කොලිටිය වැඩි නිසා). හැරත්, ඔබ රෙසිස්ටරයක් මිලදී ගන්නා විට, අහවල් ශ්‍රෙණියේ රෙසිස්ටර් එකක් දෙන ලෙස කියන්නේ නැත (සමහරවිට කඩේ කෙනා ඒවගක් නොදන්නවාත් විය හැකියි). ඇත්තටම ප්‍රතිරෝධි අගය හා සහනතා අගය තුළ මෙම ශ්‍රේණිය වක්‍රව ඇතුලත් වේ (මේ ගැන මොහොතකින් පැහැදිලි කෙරේ).

No comments:

Post a Comment