Wednesday, September 30, 2015

ඉලෙක්ට්‍රෝනික්ස් II (Electronics) - 6

විශේෂ ප්‍රතිරෝධක


ඉහත සාකච්ඡා කළ නියත හා විචල්‍ය ප්‍රතිරෝධක හැරුණහම, තවත් සුවිශේෂී ජනප්‍රිය ප්‍රතිරෝධක වර්ග කිහිපයක්ද තිබෙනවා. මේවා ආලෝකය, උෂ්ණත්වය වැනි විවිධ භෞතික රාශින්ට සංවේදී ප්‍රතිරෝධකයි. මේ අතරින් සුලභම වර්ගය තමයි ආලෝකයට සංවේදී ප්‍රතිරෝධක වර්ගය. මේවා ප්‍රකාශ-ප්‍රතිරෝධක (photoresistor) හෝ “ආලෝකයට සංවේදී ප්‍රතිරෝධක” (Light Dependent Resistor – LDR) ලෙස හැඳින් වෙනවා. එහි සාමාන්‍ය භාහිර හැඩය පහත දැක්වේ.
 

මෙම ප්‍රතිරෝධයේ හිස මත තිබෙන්නේ ආලෝකයට ඉතා සංවේදී කැඩ්මියම් සල්ෆයිඩ් (CdS), ලෙඩ් සල්ෆයිඩ් (PbS), කැඩ්මියම් සෙලිනයිඩ් (CdSe) ආදී යම් රසායනික ද්‍රව්‍යයකි. එම ද්‍රව්‍යයන්වල ඉතා ඉහල (බොහෝවිට 500k ohm වැනි) ප්‍රතිරෝධි අගයන් තිබේ. එහෙත් ඒ මතට ආලෝකය වැටෙන විට, ප්‍රතිරෝධි අගය සීඝ්‍රයෙන් පහළ යයි (බොහෝවිට ඕම් 500 වැනි). මෙහිදී කිව යුතු වැදගත් කරුණ නම්, ඉහත සඳහන් කළ (හා නොකළ) ආලෝක සංවේදී රසායනික ද්‍රව්‍ය එකම ආකාරයෙන් ආලෝකයට සංවේදී නොවේ. සමහර ඒවා “ආලෝකයේ රතු පැත්තට” (ඒ කියන්නේ දිගු තරංග ආයාම සහිත ආලෝකයට) සංවේදිතාව දක්වන අතර, තවත් සමහර ඒවා “ආලෝකයේ නිල්/දම් පැත්තට” (ඒ කියන්නේ කෙටි තරංග ආයාම සහිත ආලෝකයට) සංවේදී වේ. ආලෝකය පතිත වී, එහි ප්‍රතිඵලයක් වශයෙන් ප්‍රතිරෝධකය වෙනස්වීම සඳහා යම් කාලයක් ගත වේ (තත්පරයට අඩු කාලයක්). එම “කාල පමාව” latency යනුවෙන් හැඳින්වේ. පහත දැක්වෙන්නේ LDR එකක සංඛේතයයි.
 

සටහන
ආලෝකය යනු විවිධ වර්ණවලින් යුතු දෙයකි. වර්ණ බිලියන ගණනක් එහි ඇත. ඒ කෝටි සංඛ්‍යාත වර්ණ පෙළ දළ වශයෙන් දේදුන්නේ වර්ණ හත මඟින් නිරූපණය කළ හැකියි. ආලෝකයේ විවිධ වර්ණ/පැහැයන් තීරණය වන්නේ එම ආලෝකයේ පවතින තරංග ආයාමය මතයි. දේදුන්නේ වර්ණ රතු-තැඹිලි-කහ-කොල-නිල්-ඉන්ඩිගෝ-දම් ලෙස පිළිවෙලින් ඇත. එම වර්ණ “රන් තැඹිලි කඩන කොල්ලා නිල් ඉරක් දකී” යනුවෙන් මතක තබා ගත හැකියි. රතුවල සිට දම් පාට දක්වා යන විට තරංග ආයාමය කෙටි වෙමින් යයි. උදාහරණයක් ලෙස, රතු වර්ණයට දළ වශයෙන් නැනෝමීටර් 700ක තරංග ආයාමයක්ද, ඉන්ඩිගෝ/දම්වලට නැනෝමීටර් 400ක පමණ තරංග ආයාමයක්ද ඇත (ඇත්තෙන්ම විද්‍යාත්මකව ගත් කළ දම් යනුවෙන් වර්ණයක් නැත; ඒ කියන්නේ දම්වලට තරංග ආයාමයක් නැත). තරංග ආයාමය අඩු වෙනවා යනු සංඛ්‍යාතය වැඩි වීමයි. මේ ගැන විස්තර පළමු පොතේද, තවත් විස්තර ආලෝකය පිළිබඳ විශේෂ අතිරේකයේද (ඉදිරි පාඩමක්) තිබේ.

LDR එක රේඛීයව අගය වෙනස්වන උපකරණයක් නොවන අතර, එය ප්‍රතිරෝධකයක් බැවින් උෂ්ණත්වය වෙනස්වීමේදීද ප්‍රතිරෝධය වෙනස් කර ගන්නවා. එමනිසා ආලෝක ත්‍රීව්‍රතාව පිළිබඳ අධ්‍යනය කිරීමට (එනම් ආලෝක මට්ටම් නිවැරදිව මනින උපකරණයක් ලෙස) මේවා පහසුවෙන් යොදා ගත නොහැකියි. එහෙත් ආලෝකය ඇති නැති බව හඳුනාගැනීමට මෙය ඉතාම කදිම අඩු වියදම් සරල යෙදවුමකි. ඊට අමතරව, යම් නිශ්චිත ආලෝක මට්ටමකදී ක්‍රියාත්මක වන (trigger) පරිපථ සඳහාද එල්ඩීආර් එක ඉතාම අගනේය. උදාහරණයක් ලෙස, සිතන්න වත්තේ හෝ කාමරයක හෝ බල්බයක් ඉබේම පත්තු වෙන්නට අවශ්‍යයි කියා පරිසරය යම් පමණකට අඳුරු වූ විට. මෙවැනි යෙදුමකට එල්ඩීආර් භාවිතා කළ හැකියි.
සාමාන්‍යයෙන් LDR එකක් යොදන්නේ විභව බෙදුම් පරිපථයක එක් ප්‍රතිරෝධකයක් ලෙසයි (පහත රූපය).
 

ඉහත රූපයේ LDR එක විභව බෙදුමේ උඩ රෙසිස්ටරය වෙනුවට ආදේශ කර ඇත. යට තනි රෙසිස්ටරයක් වෙනුවට රියෝස්ටැට් එකක්ද සහිතව 10k රෙසිස්ටරයක් යොදා ඇත. එය බුද්ධිමත් වැඩක් වන අතර ඒ ගැන මොහොතකින් විස්තර කරන්නම්. විශ්ලේෂණය සඳහා අප සිතමු යට කොටසේ 15k ක හා මේ මොහොතේ LDR එකේද 30k ප්‍රතිරෝධයක් පවතිනවා කියා (2:1 අනුපාතය). ඒ කියන්නේ දැන් ට්‍රාන්සිස්ටරයේ B අග්‍රය වෙතට Vin විභවයෙන් හරියටම තුනෙන් පංගුවක් ලැබෙනවා. එවිට ට්‍රාන්සිස්ටරය ක්‍රියාත්මක වී LED එක පත්තු වේ යැයි සිතමු. දැන් LDR එක මතට වැටෙන ආලෝක ප්‍රමාණය අඩු වූවා යැයි සිතන්න. එවිට, එහි ප්‍රතිරෝධය සීඝ්‍රයෙන් ඉහළ ගොස් 300k වූවා යැයි සිතමු. එවිට දැන් විභවය බෙදෙන්නේ 10:1 අනුපාතයටයි. ඒ කියන්නේ ට්‍රාන්සිස්ටරයේ B අග්‍රයට දැන් ලැබෙන්නේ Vin විභවයෙන් දහයෙන් එකක් තරම් කුඩා ප්‍රමාණයකි. එය ට්‍රාන්සිස්ටරය ක්‍රියාත්මක කිරීමට තරම් ප්‍රමාණවත් නොවී LED එක නිවී යයි. ඒ අනුව ඉහත පරිපථය ආලෝකය ලැබෙන විට පරිපථය සක්‍රිය කරන ජාතියේ එකක් නේද?
ඉහත පරිපථයම “LDR එක” හා “10k+10k” කොටස් මාරු කර තැබුවොත් කුමක් වේවිද? (පහත රූපය) මෙහිද පෙර උදාහරණයේ සේම පළමුව උඩ 15k ද යට 30k ලෙස තිබුණේ යැයි සිතමු. දැන් එහි විභවය බෙදෙන අනුපාතය 1:2 වේ. එ් කියෙන්නේ දැන් ට්‍රාන්සිස්ටරයේ B අග්‍රයට ලැබෙන්නේ LDR එකේ ඩ්‍රොප්වන වෝල්ටියතාවයි. එය Vin අගයෙන් තුනෙන් දෙකක ප්‍රමාණයක් වේ. ඒ කියන්නේ ට්‍රාන්සිස්ටරයට ඕන් වෙන්න එය ඕනවටත් වඩා ප්‍රමාණවත් (පෙර අවස්ථාවේ එයට ලැබුණේ තුනෙන් එකක් නේද? පෙර ඡේදය කියවන්න මතක නැතිනම්). දැන් පෙර සේම ආලෝක මට්ටම අඩු කරමු. එවිට LDR එකේ ප්‍රතිරෝධය ක්ෂණිකව 300k දක්වා ඉහළ යයි. ඒ කියන්නේ 1:10 අනුපාතයක් දැන් නිර්මාණය වේ. එවිට, LDR එක වටා පෙරටත් වඩා (දස ගුණයකින් පමණ) වැඩි විභවයක් පවතිනවා. ඒ කියන්නේ ට්‍රාන්සිස්ටරය තවදුරටත් ඕන් එකේම පවතිනවා. ට්‍රාන්සිස්ටරය ඕෆ් කිරීමට නම්, LDR එකට වැටෙන ආලෝක ප්‍රමාණය වැඩි කළ යුතුයි. මින් හැඟවෙන්නේ මේ ආකාරයට LDR එක යෙදූ විට, එය ආලෝකය අඩු වන විට පරිපථය සක්‍රිය කරන වින්‍යාසයකි.
 

   ඉහත වින්‍යාස (configuration) දෙක එල්ඩීආර් සඳහා පමණක් නොව; උෂ්ණත්වයට හෝ වෙනත් රාශියකට සංවේදී ඕනෑම උපාංගයක් සඳහාද වලංගු වේ. උදාහරණයක් ලෙස, තාපය වැඩිවන විට සක්‍රිය වන හෝ තාපය වැඩිවන විට අක්‍රිය වන වින්‍යාස දෙකද ඉහත ලෙසම සාදා ගත හැකියි නේද?
 
සටහන
LDR එක සාමාන්‍යයෙන් රේඛිය නොවන (non-linear) ක්‍රියාකාරිත්වයක් පෙන්වන උපාංගයක් හෙවත් අරේඛීය උපාංගයකි. මින් අදහස් කරන්නේ කුමක්ද?

 
යම් ලක්ෂණයක්/රාශියක් මත තවත් ලක්ෂණයක්/රාශියක් වෙනස් විය හැකියි. උදාහරණයක් ලෙස, LDR එකකදී ආලෝකය යන රාශිය/ලක්ෂණය මත ප්‍රතිරෝධකතාව යන රාශිය/ලක්ෂණය වෙනස් වේ. ගණිතයේදී මෙලෙස වෙනස්වන රාශින් විචල්‍යයන් (variable) ලෙස හඳුන්වනවා. මින් ස්වාධින (ඒ කියන්නේ වෙනත් රාශියක් මත නොයැපෙන) රාශිය ස්වායත්ත විචල්‍යය (independent variable) ලෙසද, තවත් රාශියක් මත යැපෙන රාශිය පරායත්ත විචල්‍යය (dependent variable) ලෙසද හැඳින් වෙනවා. LDR එකක් ගත් විට, ආලෝකය යනු ස්වායත්ත විචල්‍යය වන අතර, ප්‍රතිරෝධය පරායත්ත විචල්‍යය වේ. දැන් සලකා බලන්නට අවශ්‍යයි මෙම විචල්‍ය දෙක අතර පවතින සම්බන්ධතාව කෙබදුද කියා. විවිධ සම්බන්ධතා වර්ග තිබිය හැකියි. අවශ්‍ය නම්, ප්‍රස්ථාරයකින් එම සම්බන්ධතාව නිරූපණය කළද හැකියි (x අක්ෂයට ස්වායත්ත විචල්‍යයද, y අක්ෂයට පරායත්ත විචල්‍යයද යොදමින්).
 
මෙම සම්බන්ධතාවලින් සමහරකට ගණිත සූත්‍ර නිර්මාණය කිරීමටද හැකියි. ඒවා ශ්‍රිත (function) යන නමින් ගණිතයේදී හැඳින් වේ (ශ්‍රිත y = x, y = 2x, y = x4, y = 5x2 + 6x, y = 9x4 + 2 ආදි ලෙස සටහන් කෙරේ). සමහර සම්බන්ධතාවලට මෙලෙස ශ්‍රිත/සූත්‍ර ලිවිය නොහැකියි. මෙම සම්බන්ධතාවලින් එක් සුවිශේෂි සම්බන්ධතාවක් තමයි රේඛීය (linear) යන නමින් හඳුන්වන්නේ. එය සුවිශේෂි වන්නේ සම්බන්ධතාවලින් සරලම සම්බන්ධතාව එය නිසයි. ගණිතමය වශයෙන් එය Y = mX ලෙස එය ලිවිය හැකියි (m යනු ඕනෑම ශූන්‍ය නොවන සංඛ්‍යාවක්). ප්‍රස්ථාරවලදී එය සරල රේඛාවකින් නිරූපණය වේ (රේඛිය යන නමද ලැබී ඇත්තේ මේ හේතුව නිසාය). අනෙක් සෑම ශ්‍රිතයක්ම/සූත්‍රයක්ම අරේඛීය ලෙස පොදුවේ හැඳින්වේ.
 

ඉහත පැහැදිලි කළ ලෙසම, විචල්‍ය දෙක අතර පවත්වන සමහර සම්බන්ධතා පහසුවෙන් ගණිතමය සූත්‍රයකින් දැක්වීමට අපහසු වෙනවා. එවන් අවස්ථාවල, සුවිශේෂි ගණිත ක්‍රම උපයෝගී කරගෙන හරියටම ගැලපෙන (exact) හෝ බොහෝවිට ආසන්නව ගැලපෙන (approximate) සූත්‍ර නිර්මාණය කර ගැනීමටද හැකියාවක් නැත්තෙම නැහැ. හරියටම හරියන හෝ ආසන්නව ගැලපෙන සූත්‍රයක් සාදා ගන්නට හැකි නම්, ඉලෙක්ට්‍රොනික්ස් හා පරිගණක තාක්ෂණයෙන් ඒවා පහසුවෙන්ම නිරූපණය කිරීමට හැකි වෙනවා. උදාහරණයක් ලෙස සිතන්න LDR වැනි යම් උපාංගයක් ආලෝකයට සංවේදී වන අතර, තමන්ගේ ප්‍රතිරෝධකතාව (හෝ වෙනත් රාශියක්), ආලෝක ත්‍රීව්‍රතාව = 4(ප්‍රතිරෝධකතාව)2 යන සූත්‍රයෙන් නිරූපණය කළ හැකි සම්බන්ධතාවක් පවත්වාගෙන යනවා කියා. ඒ කියන්නේ ඔබ දැන් උපාංගයේ ප්‍රතිරෝධය මැනගත් විට, ඉහත සූත්‍රය ආශ්‍රයෙන් ක්ෂණයකින් ආලෝක ත්‍රීව්‍රතාව ඉතා නිවැරදිවම සොයා ගත හැකියි. සම්බන්ධතාව රේඛිය වුවත් අරේඛිය වුවත් එතරම් ගැටලුවක් නැහැ එම උපාංගය එම ශ්‍රිතය දිගටම එලෙසම පවත්වාගෙන යනවා නම්.
 
එහෙත් ඉහතදී සඳහන් කළ ආකාරයට LDR වල එලෙස රේඛිය (හෝ සූත්‍රයකින් පහසුවෙන්ම දැක්විය හැකි අරේඛිය) ලෙස පවතින සූත්‍රයක් දිගටම පවත්වාගෙන යන්නේ නැත. නිකමට හෝ යම් එල්ඩීආර් එකක් හොඳින් ටෙස්ට් කර එවැනි සූත්‍රයක් ගොඩ නැඟුවත් ප්‍රයෝජනයක් නැත මොකද වෙනත් එල්ඩීආර් එකක් එතැනට දමන විට, එම සූත්‍රය වලංගු නොවේ. අන්න ඒ නිසයි එල්ඩීආර් එකකින් ආලෝක මට්ටම් නිවැරදිව මැනිය නොහැක්කේ.
 
ඇත්තටම යම් යම් රාශි/විචල්‍ය අතර කුමන හෝ සූත්‍රයක් ගොඩනැඟීම තමයි අමාරුම කාර්ය. ඇත්තෙන්ම මෙලෙස රාශින් දෙකක් හෝ කිහිපයක් අතර එලෙස ශ්‍රිත ගොඩනැඟීම තමයි විද්‍යාව තුළත් සිදු වන්නේ. එය සුලුපටු කාර්යක් නොවේ. එය කළ හැකි නම්, ඊට ගැලපෙන පරිපථ නිර්මාණය කිරීම ඉතාම පහසු වෙනවා. එලෙස සූත්‍රයක් ගොඩනැඟූ විට, එය ක්‍රියාත්මක කරන ක්‍රියාවලිය හෙවත් “ප්‍රෝසෙස් එක” පහසුවෙන්ම තීරණය කළ හැකියි. උදාහරණයක් ලෙස, ඉහත “ආලෝක ත්‍රීව්‍රතාව = 4(ප්‍රතිරෝධකතාව)2යන සූත්‍රය බලමු. එම සූත්‍රයට අදාල process එක සරලව දක්වන්නේ නම් මෙසේය.
 
1. ප්‍රතිරෝධකතාව මනින්න.
2. ඉහත පළමු පියවරෙහි ලබාගත් අගය වර්ග කරන්න.
3. ඉහත දෙවන පියවරෙහි ලබාගත් අගය 4න් වැඩි කරන්න.

ඉහත උදාහරණයේ ප්‍රෝසෙස් එක ඉතා පහසුය. සමහර ප්‍රෝසෙස් පිටු ගණනාවකින් ලිවිය යුතු තරමේ ඉතා සංකීරණ විය හැකියි. නොයෙකුත් සංකීර්ණ ගණිතකර්ම කිරීමට සිදු වේවි. මෙම ප්‍රොසෙස් එක algorithm (ඇල්ගොරිත්ම්) එකක් ලෙස හැඳින්විය හැකියි. පරිගණක යනුම ඇල්ගොරිත්ම් ක්‍රියාත්මක කරන උපකරණයකි. කොම්පියුටර් ප්‍රෝගෑම්වලින් සිදු කරන්නේ මෙම ඇල්ගොරිත්ම් පරිගණකය මත ක්‍රියාත්මක කිරීමයි
 
තවද, යම් විචල්‍යන් දෙකක් අතර කිසිම සූත්‍රයක් ගොඩනැඟිය නොහැකි විටත්, ගත හැකි පියවරක් තිබෙනවා. එහිදී එම උපාංගය සංවේදීවන පරාසය පළමුව නිශ්චය කළ යුතුයි (ඇත්තටම මෙම පරාසය නිශ්චය කිරීම සූත්‍රයක් පවතින අවස්ථාවටත් වලංගු වේ; ඕනෑම උපාංගයක නිසි ක්‍රියාකාරිත්වය පෙන්වන පරාසයක් පවතී). උදාහරණයක් ලෙස, උෂ්ණත්වයට සංවේදී යම් උපාංගයක නිවැරදිව සූත්‍රයක්ද සහිතව සංවේදී වන්නේ සෙන්ටිග්‍රේඩ් 0 සිට 100 දක්වා නම්, ඉන් අංශක 104 හෝ -10 නිවැරදිව මැනීමට යොදාගත නොහැකියි මක්නිසාද එම අගයන් එහි පරාසයෙන් පිට තිබෙන නිසාය. ඉන්පසු කරන්නේ ස්වායත්ත විචල්‍යයේ නිශ්චිත පරතරයන්ගෙන් යුතු අගයන් සඳහා පරායත්ත විචල්‍යය ගන්නා අගයන් සොයා ගැනීමයි. එය පහත ආකාරයට ටේබල් එකක (වගුවක) ලස්සනට දැක්විය හැකියි. lookup table ලෙස ඒවා හැඳින්වේ. පහත දැක්වෙන්නේ උදාහරණයක් ලෙස මා සකස් කළ එවැනි ලුක්අප් ටේබල් එකක් උෂ්ණත්වය ස්වායත්ත විචල්‍යය ලෙසද, ප්‍රතිරෝධය පරායත්ත විචල්‍යය ලෙසද ගෙන.
 
උෂ්ණත්ව ප්‍රතිරෝධය
0 2k
1 2.2k
2 2.25k
3 3k
4 3.1k
5 4k
6 5k
7 5.4k
8 6k
9 6.6k
10 7k

මා එය ලිවීමේ පහසුව තකා ස්වායත්ත විචල්‍යය අවමය 0 සිට උපරිමය 10 දක්වා සෙන්ටිග්‍රේඩ් 1කින් වෙනස්වන පරිදියි පරතරය තබා තිබෙන්නේ. ඒ ඒ උෂ්ණත්වයට එම උපාංගය පෙන්නුම් කරන ප්‍රතිරෝධය තමයි එම අගයන් ඉදිරියෙන් ලියා තිබෙන්නේ. සෙන්ටිග්‍රේඩ් එකේ පරතරය තවදුරටත් කුඩා කළ විට (සෙන්ටිග්‍රේඩ් 0.1 හෝ 0.01 හෝ ආදි ලෙස) මෙම වගුවේ නිරවද්‍යතාව තවත් ඉහළ යයි. මෙවැනි ක්‍රමයකින් විචල්‍යන් දෙකක් අතර සම්බන්ධතාවක් සටහන කිරීම mapping හෝ association එකක් ලෙස හැඳින්වේ. දැන් මෙවැනි වගුවක් භාවිතා කර එම උපාංගයේ ප්‍රතිරෝධය මැනීමෙන් නිවැරදි උෂ්ණත්වය මැනිය හැකියි. උදාහරණයක් ලෙස, ප්‍රතිරෝධය 2.25k නම් ඉහත වගුව ඇසුරින් උෂ්ණත්වය xx ලෙස සොයාගත හැකියි. ලඝු, සයින්, කොස් ආදී වගු භාවිතා කිරීමත් ඇත්තටම මෙම ක්‍රමයම තමයි. (මෙම මැපිං ක්‍රමයද ප්‍රයෝජනයට ගත නොහැකි අවස්ථා තිබෙන බව මතක තබා ගන්න.) කැමති නම් ඉහත මැපිං එක ප්‍රස්ථාරයකින් වුවද දැක්විය හැකියි (පහත රූපය).
 

ඉහත පරිපථවල එල්ඩීආර් එක සමඟ විචල්‍ය ප්‍රතිරෝධකයක් දමා තිබෙන්නේ ඇයි? එය යොදා තිබෙන්නේ පරිපථය ට්‍රිගර් විය යුතු ආලෝක ප්‍රමාණය සෙට් කිරීමටයි. එය සීරු මාරු කරමින් ඔබට පුලුවන් විභව බෙදුමේ අනුපාතය වෙනස් කරන්නට තමන්ට අවශ්‍ය ප්‍රමාණයට. විචල්‍ය ප්‍රතිරෝධය අනිවාර්යෙන්ම මෙවැනි පරිපථයක තිබිය යුතුයි (රියොස්ටැට් එකක් හෝ ට්‍රිමර් එකක්). ආලෝකයට සංවේදී තවත් ඉලෙක්ට්‍රොනික් උපාංග තිබෙනවා photodiode, phototransistor වැනි. ඇත්තටම ෆොටෝඩයෝඩ් හා ෆොටෝට්‍රාන්සිස්ටර් උපාංග දෙකම එල්ඩීආර් එකට වඩා ඉතා විශ්වාසදායි හා නිරවද්‍ය වේ. තවද මේවායේ ලේටන්සි එක ඉතා කුඩාය (ඒ කියන්නේ ආලෝකයේ ඇති වන වෙනස්ක ඉතා ක්ෂණිකව ප්‍රතිරෝධය වෙනස් කරනවා).
 
උෂ්ණත්වයට සංවේදී රෙසස්ටර්ද තිබේ. ඒවා thermistor යන නමින් හැඳින්වෙනවා (thermal + resistor = thermistor). ප්‍රධාන වශයෙන් තර්මිස්ටර් වර්ග දෙකක් ඇත: NTC thermistor, PTC thermistor ලෙස. NTC (Negative Temperature Coefficient) වර්ගයේදී උෂ්ණත්වය වැඩිවන විට ප්‍රතිරෝධය අඩු වේ; ඒ කියන්නේ උෂ්ණත්ව සංගුණකය ඍණ වේ (එනිසයි එම නම ඊට ලැබී ඇත්තෙත්). PTC (Positive Temperature Coefficient) වර්ගයේදී උෂ්ණත්වය වැඩිවන විට ප්‍රතිරෝධයද වැඩි වේ; ඒ කියන්නේ උෂ්ණත්ව සංගුණකය ධන වේ. ඒ දෙකෙහි සංඛේත පහත දැක්වේ. සමහරවිට -to හෝ +to නැතිවද එම සංඛේත දක්වනවා.
 


ඔබ දන්නවා සාමාන්‍ය රෙසිස්ටරයක් වුවද උෂ්ණත්වය වෙනස් වීමේදී ප්‍රතිරෝධි අගය වෙනස් කර ගන්නවා. සාමාන්‍ය ප්‍රතිරෝධකවලට නම් එය ලොකු කරදරයක්. එහෙත් තර්මිස්ටර් යනු එම කරදරය වාසියකට හරවාගත් අවස්ථාවක්. තවද, තර්මිස්ටර්වලදී උෂ්ණත්වය ටිකක් වෙනස් වුවත් ප්‍රතිරෝධි අගය විශාලව වෙනස්වන පරිදි විශේෂ ද්‍රව්‍ය යොදා ගන්නවා. එක් සෙල්සියස් අංශකයකට කොතරම් ප්‍රතිරෝධිතාවක් වෙනස් වෙනවාද (එනම් පවතින ප්‍රතිරෝධ අගයෙන් කොතරම් ප්‍රතිශතයක් වෙනස් වෙනවාද) යන්න තර්මිස්ටර් එකක සංවේදීතාව පෙන්වන එක් මිනුමක්. සංවේදීතාව වැඩිවන තරමට හොඳය. වැඩිපුර භාවිතා කෙරෙන්නේ NTC වර්ගය වන අතර, එය සපෝට් කරන උෂ්ණත්ව පරාසයද අනෙක් වර්ගයට වඩා විශාලයි. සාමාන්‍යයෙන් සෙල්සියස් අංශක -90 වැනි අගයක සිට අංශක ධන සිය ගණනක් දක්වා පරාසයක මේවා පැතිර තිබේ. විශේෂ වර්ග සාදා තිබෙනවා මීටත් වඩා බොහෝ අඩු හෝ බොහෝ වැඩි උෂ්ණත්වය පරාසයන් සපෝට් කිරීම සඳහා. විවිධ හැඩවලින් මේවා ඇත. අවාසනාවකට මෙන් මේවාද පොදුවේ අරේඛිය ක්‍රියාකාරිත්වයක් දක්වයි. කුඩා උෂ්ණත්ව පරාසයක් සැලකූ විට, ඕනෑම තර්මිස්ටර් එකක් රේඛියව ක්‍රියා කරනවා යැයි උපකල්පනය කිරීමද සාමාන්‍යයෙන් සිදු වේ. උදාහරණයක් ලෙස, සෙල්සියස් 100 සිට 102 දක්වා කුඩා පරාසය තුළ එය රේඛීය විචලනයක් ඇතැයි සිතිය හැකියි. (ඇත්තටම තර්මිස්ටර් සඳහා පමණක් නොවේ, වෙනත් බොහෝ අවස්ථාවන්හිදීද මෙම “ඉතා කුඩා පරාසයක්” තුළ බොහෝ අරේඛීය ගුණයන් රේඛීය විචලනයක් පෙන්වන බව උපකල්පනය කිරීම ප්‍රායෝගිකව සිදු වේ.)
 
PTC වර්ගය තරමක් අමුතු වේ. මෙම වර්ගයේ silistor යනුවෙන්ද හැඳින්වෙන සිලිකන්වලින් සෑදූ තර්මිස්ටර් වර්ගයක් තිබේ. එහිදී නම්, ක්‍රියාකාරිත්වය අනෙක් සියලුම වර්ගයේ ඒවාට වඩා රේඛීය වේ. තවද, සිලිස්ටර් හැර අනෙක් PTC වර්ගවල මා පෙර සඳහන් කරපු අමුත්ත තිබේ. එහිදී යම් නිශ්චිත උෂ්ණත්වයක් දක්වා කුඩා වශයෙන් ප්‍රතිරෝධය වෙනස් වී, එම නිශ්චිත උෂ්ණත්වය පසු කරත්ම ඉතා සීඝ්‍රයෙන් ප්‍රතිරෝධය වෙනස් වීම පටන් ගනී. මෙම විශේෂ නිශ්චිත උෂ්ණත්වය අවධි උෂ්ණත්වය (critical temperature – Tc) ලෙස හැඳින් වේ. මෙවැනි PTC වර්ගයේ තර්මිස්ටර් switching type ලෙසද හැඳින්වේ. පහත දැක්වෙන්නේ සිලිස්ටර් හා ස්විචිං වර්ග දෙකේ උෂ්ණත්ව-ප්‍රතිරෝධ විචලනය පෙන්වන ප්‍රස්ථාරයකි.
 

උෂ්ණත්වය වෙනස්වීම මත පරිපථයට යැවිය යුතු ධාරාව වෙනස් කිරීමට අවශ්‍ය කරන අවස්ථාවලට “ධාරා පාලක ප්‍රතිරෝධකයක්” ලෙස තර්මිස්ටර් සාමාන්‍යයෙන් යොදා ගන්නවා (ඒ කියන්නේ උෂ්ණත්වය අනුව ට්‍රිගර් වන පරිපථයක් ලෙස). එවිට එය ඉහත එල්ඩීආර් එකක් යෙදූ ආකාරයට භාවිතා කළ හැකියි. මෙම ආකාරයට තර්මිස්ටර් යෙදීම sensing mode හෝ zero-power mode ලෙසද හැඳින්විය හැකියි.
 
තර්මිස්ටර් යනුද ප්‍රතිරෝධකයක් නිසා ඒ තුලින් ධාරාවක් ගලා යන විට, ජූල් තාපන නියමය අනුව තාපයක් හට ගැනීම නිසා, නිවැරදිවම උෂ්ණත්වය මැනීමට එය බාධාවක් විය හැකියි. මෙම ධාරාව තමන් හරහා යෑම නිසා සිදුවන උෂ්ණත්ව වෙනස්වීම self-heating effects (ස්වයංතාපන ක්‍රියාව) ලෙසද හැඳින්වේ. එහෙත් මෙම ස්වයං-තාපන ගුණයද අපේ වාසියට යෙදවිය හැකියි. යම් පරිපථයක (කුමන හෝ හේතුවක් නිසා) ධාරාව වැඩිපුර ගමන් කරන විට, එය ඉබේම අඩු කිරීමට මෙය යොදාගත හැකි වෙනවා. ඒ කියන්නේ, දැන් තර්මිස්ටර් එක සම්බන්ධිත පරිපථ මඟ ඔස්සේ ධාරාව වැඩිපුර ගමන් කරන විට, ඉන් ස්වයංතාපන ක්‍රියාව හේතුවෙන් තර්මිස්ටර් එකේ ප්‍රතිරෝධය වැඩි වී (PTC වර්ගයේ), එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස පරිපථ මාර්ගයේ ධාරා ඉබේම අඩු වේ. මෙය ධාරාව නියාමනය (current regulation) වීමකි. ස්වයංතාපනය තර්මිස්ටර් එකක් සාමාන්‍ය ආකාරයෙන් යොදාගෙන ඇති විට එහි ක්‍රියාකාරිත්වයට බාධාවක් ඇති කළද, ඉහත පැහැදිලි කළ ආකාරයට එය ධාරාව නියාමනය කිරීමට භාවිතා කළ හැකි බවද පේනවා නේද? මෙලෙස තර්මිස්ටර් යෙදීම self-heated mode ලෙස හැඳින්විය හැකියි.
 
තර්මිස්ටර් හැරුණහම උෂ්ණත්වයට සංවේදී (එනම් උෂ්ණත්වය මැනිය හැකි හෝ උෂ්ණත්ව වෙනස්කම් මත ට්‍රිගර් වන) තවත් උපාංග වර්ග ඇත. Thermocouple යනු සුලභ එවැනි උපාංගයකි. මෙහි පදනම වන්නේ තවත් අපූරු භෞතික විද්‍යා න්‍යයායකි. එනම්, වෙනස් ලෝහ (කම්බි) දෙකක් එකට අඹරා එතැන රත් කරන විට, එම කම්බි දෙකෙහි නිදහස් කෙළවරවල් දෙකෙහි යම් වෝල්ටියතාවක් හටගනී (පහත රූපය). විද්‍යාවේදී එය thermoelectric effect (තාපවිද්‍යුත් ආචරණය) යන නමින් හැඳින්වේ. (මේ ගැනත් තාපය ගැන තවත් බොහෝ කරුණු වෙනම අතිරේකයක පසුවට දැක්වේ.)
 

මෙම තාපවිද්‍යුත් ආචරණය තාපයෙන් විදුලිය නිපැදවීමේ ක්‍රමයක් ලෙස මෙන්ම, උෂ්ණත්වය මනින ක්‍රමවේදයක් විදියටද භාවිතා කළ හැකියි. මේවායේ සාමාන්‍ය පෙනුම පහත රූපවල දැක්වේ. 
 


මීට අමතරව, Resistance Temperature Detector (RTD) යනුවෙන්ද තාපයට සංවේදී උපාංගයක් ඇත. මේවා තර්මිස්ටර්වලට වඩා සංවේදිතාව අඩුය; එහෙත් මෙහි බොහෝදුරට රේඛීය ක්‍රියාකාරිත්වයක්ද පෙන්වයි. පහත දැක්වෙන්නේ RTD එකක හා NTC තර්මිස්ටර් එකක හැසිරීම සංසන්දනය කරන ප්‍රස්ථාරයකි.
 

වෝල්ටියතාවට සංවේදී ප්‍රතිරෝධක වර්ගයක්ද තිබේ. එය varistor හෝ VDR (Voltage Dependent Resistor) යන නමින් හැඳින්වේ. වැරිස්ටර් එක දෙපස ඩ්‍රොප් වී ඇති වෝල්ටියතාව වැඩිවන විට, එහි ප්‍රතිරෝධය අඩුවේ. එනිසා අධික වෝල්ටයතාවකින් විදුලි උපාංග ආරක්ෂා කිරීමේ ආරක්ෂිත මෙවලමක් ලෙස වැරිස්ටර් භාවිතා කළ හැකියි නේද? විවිධ හැඩවලින් මේවා මිලදී ගත හැකියි. එහි සංඛේතය පහත දැක්වේ.
 

මේවා සාමාන්‍යයෙන් අධික ප්‍රතිරෝධයක් සහිතවයි නිපදවා තිබෙන්නේ. මෙහි අධික ප්‍රතිරෝධකතාව නිසා සාමාන්‍ය වෝල්ටියතා පරාසය තුළ ඒ තුළින් ගලා යන්නේ ඉතාම කුඩා නොසලකා හැරිය හැකි තරමේ ධාරාවකි. එහෙත් එහි වෝල්ටියතාව යම් අගයකට වඩා වැඩි වූ විට, එකවරම ප්‍රතිරෝධය විශාල ප්‍රමාණයකින් අඩුවේ. මෙම විශේෂ වෝල්ටියතාව threshold voltage හෝ breakdown voltage (බිඳවැටුම් වෝල්ටියතාව) හෝ clamping voltage ලෙස හැඳින්වේ. විවිධ බිඳවැටුම් වෝල්ටියතා අගයන් සහිත වැරිස්ටර් තිබේ. එහි ක්‍රියාකාරිත්වය පහත ප්‍රස්ථාරයෙන් හොඳින් නිරූපණය කෙරේ. යම් උපාංගයක මූලික ක්‍රියාකාරිත්වය පෙන්නුම් කරන මෙවැනි ප්‍රස්ථාර ලාක්ෂණික ප්‍රස්ථාර (characteristic curves/graphs) ලෙස හැඳින්වෙනවා. පහත දැක්වෙන්නේ වැරිස්ටර් වර්ග දෙකක ලාක්ෂණික වක්‍ර දෙකක් එකම ප්‍රස්ථාරය තුළ. එක් වැරිස්ටරයක් නිපදවා තිබෙන්නේ සින්ක් ඔක්සයිඩ් (ZnO) වලින් වන අතර, අනෙක සිලිකන් කාබයිඩ් (SiC) වලින් නිපදවා ඇත. සින්ක් ඔක්සයිඩ් (හා වෙනත් ලෝහවල ඔක්සයිඩ්) වලින් නිපදවා තිබෙන වැරිස්ටර් MOV (Metal Oxide Varistor) ලෙසද හැඳින්වෙනවා. බලන්න ඒ දෙක සංසන්දන කර. ප්‍රස්ථාර බලා සංසන්දනය කර වැදගත් තොරතුරු දැනගැනීමේ දක්ෂතාව ඔබ සතු කරගත යුතුය.
 

නිල්පාටින් ඇති සින්ක් ඔක්සයිඩ් වැරිස්ටරයේ බිඳවැටුම් වෝල්ටියතාව ආසන්න වශයෙන් වෝල්ට් 300 පමණ වේ. වැරිස්ටරයට වෝල්ටියතාවේ ධන ඍණ බේදය බලපාන්නේ නැහැ. ධන පැත්තෙත් ඍණ පැත්තෙත් ප්‍රස්ථාරය එකම ක්‍රියාකාරිත්වය පෙන්වීමෙන් එය ඔප්පු කරනවා. සාමාන්‍ය (බිඳවැටුම් වෝල්ටියතාවන්ට ළං නොවුණු) වෝල්ටියතාව යටතේ ඒ හරහා ගලා යන ධාරාව 0යි (ඇත්තටම ඉතාම කුඩා ධාරාවක් ගමන් කරනවා; නමුත් අප එය එතරම් ගණන් ගන්නේ නැත). ධාරාව බිංදුව වීමට හේතුව වැරිස්ටරයේ ප්‍රතිරෝධය ඉතාම ඉහළ අගයක් ගැනීමයි. වැරිස්ටරය දෙපස එක් අග්‍රයක වෝල්ට් බිංදුවත් අනෙක් අග්‍රයේ වෝල්ට් 300ත් තිබීමෙන් එකවරම එය බිඳවැටී අධික ධාරාවක් ගැලීමට පටන් ගනී. ඒ කියන්නේ වැරිස්ටරයේ ප්‍රතිරෝධය එකවරම අඩු වී ඇත. ඒ විතරක්ද නොවේ; වැරිස්ටරයේ දෙපස ඉහත ඩ්‍රොප් වූ වෝල්ටියතාවේ, බිංදුවයි වෝල්ට් හා 200යි වෝල්ට් මාරුවී එම වැරිස්ටරයට දෙපසට ඩ්‍රොප් වූයේ නම්, එවිටත් එය බිඳවැටේ. මෙය තමයි ප්‍රස්ථාරයේ ඍණ පැත්තෙන් පෙන්නුම් කරන්නේ. වැරිස්ටරයක් වෝල්ටියතාවේ ධන ඍණ ගණන් ගන්නේ නැහැ කියා ඉහත කීවේ මෙම හැසිරීම තමයි. සිලිකන් කාබයිඩ් වැරිස්ටරයද එවැනිම හැසිරීමක් දක්වයි; නමුත් එහි බිඳවැටුම් වෝල්ටියතාව (ධන හා ඍණ) 400ක් පමණ වේ.
 
වැරිස්ටරයක සැලකිය යුතු මූලිකම ලක්ෂණය/අගය තමයි ක්ලෑම්පිං වෝල්ටේජ් එක. ක්ලෑම්පිං වෝල්ටයතාව තුළ සිටින විට ඒ හරහා ගලන්නේ ඉතාම කුඩා ධාරාවක් බව පෙර සඳහන් කළා; එම ධාරාව standby current යනුවෙන් හැඳින්වෙනවා. වෝල්ටියතාව ක්ලෑම්පිං වෝල්ටේජ් එකට වඩා වැඩි වූ විට, එය බිඳවැටී විශාල ධාරාවක් ගැලීමට පටන් ගන්නවා; එසේ ගලා යා හැකි උපරිම ධාරාව peak current යනුවෙන් හැඳින්වෙනවා. මෙම පීක් ධාරාවට වඩා අඩු ධාරාවක් ඒ තුළින් ගමන් කිරීමට පරිපථය සැලසුම් කළ යුතුයි (වෙනත් සුදුසු අගයකින් යුත් ප්‍රතිරෝධකයක් යොදා).
 
වැරිස්ටර් බොහෝවිට බිඳවැටුම් වෝල්ටියතාව ඉක්මවා (ඒ කියන්නේ එතුලින් අධික ධාරාවක් ගමන් කරමින්) බොහෝ වේලාවක් ක්‍රියාකාරිව තබන්නේ නැත. ඒ කියන්නේ මෙය සුදුසු වන්නේ pulse (හෝ surge හෝ shock) අවශෝධනය කිරීම සඳහාය. ඉඳහිට (අකුණු ගැසීම හෝ ෂෝට් වීමක් හෝ එවැනි කරුණක් නිසා) එකවර සුලු මොහොතකට පමණක් වැඩිවන වෝල්ටියතාවන් පවතින අවස්ථාවකට මේවා කදිමයි. මිලිතත්පරයක් වැනි කුඩා කාලයක් සඳහා එලෙස ඉතා අධික වෝල්ටියතාවක් ඇතිවන විට ඊට අප පල්ස් එකක් හෝ සර්ජ් එකක් හෝ ෂොක් එකක් කියා කියනවා. පල්ස් අවස්ථාවක පවතින අධික වෝල්ටියතාව හා එම අවස්ථාවේදී ගලා යන අධික ධාරාව යන දෙකෙහි ගුණිතය යනු එම සුලු කාලය තුල මෙම උපාංගය මුහුණ දෙන ශක්තිය වේ (එය ජූල් ඒකකයෙන් මැනේ). සාමාන්‍යයෙන් විදුලියේදී අප මනින්නේ ජවය (වොට් වලින්) නමුත්, මෙහිදී එය වලංගු නැත. ඊට හේතුව, ජවය යනු තත්පර එකකදී වැය කරන ශක්තියයි. එහෙත් පල්ස් එකකදී අප කතා කරන්නේ මයික්‍රොතත්පරය, මිලිතත්පරය වැනි ඉතා කුඩා කාලයන්ය. එවිට එය (සාමාන්‍ය) ශක්තිය මනින ආකාරයට මැනේ. වැරිස්ටරයක් පිලිස්සෙන්නේ නැතිව පල්ස් අවස්ථාවක සපෝට් කළ හැකි උපරිම ශක්ති ප්‍රමාණය maximum pulse energy හෝ joule rating ලෙස හැඳින්වෙනවා. වැඩි කාලයක් පුරාවට අධික වෝල්ටියතා පවතින අවස්ථා සඳහා වැරිස්ටර් යොදන්න එපා. ඒ සඳහා සුදුසු සෙනර් ඩයෝඩ් වැනි වෙනත් ඉලෙක්ට්‍රොනික් උපාංග ඇත.
 
මෙම උපාගයේ ස්වභාවය නිසා, වැරිස්ටර් පරිපථයක සාමාන්‍යයෙන් යොදන්නේ පෙර අවස්ථාවල මෙන් විභව බෙදුම් පරිපථයක ස්වරූපයෙන් නොවේ. එය සාමාන්‍යයෙන් යොදන්නේ පහත ආකාරයෙන්ය (විදුලිය ගමන් කරන මාර්ගයට සමාන්තරගතව). මෙවැනි පරිපථ කොටසක් “ෂන්ට් සර්කිට්” ලෙස හැඳින්වෙනවා (ඇත්තටම shunt යනු සමාන්තරගත යන්නට සමාන වචනයකි). මෙහි Load යනුවෙන් නිරූපණය කර ඇත්තේ පරිපථයේ සෙසු සියල්ලයි.
 

ඉහත දක්වා ඇති වැරිස්ටරයේ ක්‍රියාකාරිත්වය සිහියට ගතහොත් මෙය පහසුවෙන්ම තේරුම් ගත හැකියි. විදුලිය ගමන් කරන්නේ තිරස්ව පෙන්වා ඇති මාර්ගය ඔස්සේය. වැරිස්ටරය සම්බන්ධ කර තිබෙන්නේ ඊට සමාන්තරවයි. ඒ කියන්නේ ධන ලයින් එක හා ග්‍රවුන්ඩ් ලයින් එක අතරටය. එය සාමාන්‍ය වෝල්ටියතා පරාසය තුළ තිබෙන තාක් කල් වැරිස්ටරය හරහා ගලා යන ධාරාව ගණන් ගත නොහැකි තරම් කුඩාය. කොටින්ම කියතොත් ඒ හරහා ධාරාවක් නොගලයි. ඒ කියන්නේ වැරිස්ටරය තිබුණත් නැහැ වගේය. එහෙත් මෙහි ප්‍රයෝජනය පෙනෙන්නේ එකවර වෝල්ටියතාව වැඩි වූ විටය (සර්ජ් එකකදී). වැරිස්ටරය නොතිබුණේ නම්, එම වෝල්ටියතාව නිසා පරිපථයම පිලිස්සී යාවි. එහෙත් වැරිස්ටරය තිබෙන නිසා එසේ නොවේ. එම අධික වෝල්ටියතාව වැරිස්ටරයේ බිඳවැටුම් වෝල්ටියතාවට වඩා වැඩිය. එවිට එකවරම වැරිස්ටරය ක්‍රියාත්මක වේ. ඒ කියන්නේ වැරිස්ටරය හරහා දැන් අති විශාල ධාරාවක් ගලා ගොස් ග්‍රවුන්ඩ් ලයින් එකට යොමු කර එම අධික ධාරාව/විදුලිය නිශ්ක්‍රිය කරයි.
 
නිතර නිතර වැරිස්ටරය බිඳවැටෙන විට පරිපථ ඉන් ආරක්ෂා වුවද, එය වැරිස්ටරයේ ආයු කාලය අඩු කරනවා. එවිට, එන්න එන්නම වැරිස්ටරයේ බිඳවැටුම් වෝල්ටියතා අගය අඩු වෙනවා. එය එතරම් හොඳ දෙයක් නොවේ නේද? මෙලෙස වැරිස්ටරයේ බිඳවැටුම් වෝල්ටියතාව එහි මුල් අගයෙන් 10%ක් පමණ අඩු වූ විට, එම වැරිස්ටරය ඉවත් කිරීම සුදුසුය. උදාහරණයක් ලෙස, වැරිස්ටරයේ මුල්/නියම බිඳවැටීම් වෝල්ටියතාව වෝල්ට් 100 වූවා නම්, කාලයත් සමග එය 90 දක්වා අඩු වූයේ නම්, එම වැරිස්ටරය එතැනින් ඉවත් කරන්න. තවද, වැරිස්ටරයේ එනර්ජි රේටිං එක වැඩි විට, ආයුකාලයද වැඩි වේ. එනිසා, නිතර නිතර වැරිස්ටර් මාරු කිරීම අවම කිරීමට වැඩි එනර්ජි රේටිං එකක් සහිත වැරිස්ටර් එකක් යෙදියද හැකියි.
 
මීට අමතරව චුම්භක ක්ෂේත්‍ර, පීඩනය ආදී වෙනත් භෞතික ගුණයන්ටද සංවේදී වන සේ සෑදූ රෙසිස්ටර් වර්ග ඇත. ඉදිරියේදීත් තව තවත් දේවලට සංවේදීවන ආකාරයන්ද නිපදවිය හැකියි. එය එතරම් ලොකු දෙයක් නොවේ. ඉහත විස්තර හොඳින් මතකයි නම්, මෙවැනි ඕනෑම සංවේදී රෙසිස්ටරයක් සමග පහසුවෙන් වැඩ කිරීමට සුරුකම ලැබෙනවා. කාබන් මයික්‍රෆෝන් එක යනු ඇත්තටම ශබ්දය (වායු පීඩනය) අනුව විචලය වන ප්‍රතිරෝධයකි. එහෙත් එය අප කිසිදිනක ප්‍රතිරෝධයක් ලෙස දකින්නට පුරුදුව නැහැ නේද? (කාබන් මයික් එක ශබ්දය අනුව විචලනය වන ප්‍රතිරෝධයක් වුවත් කන්ඩෙන්සර් මයික් එක එසේ නොවේ; ඒ කියන්නේ සියලු මයික් එක වගේ නොවේ. යම් භෞතික ගුණයකට හැමවිටම විචලනය විය යුත්තේ ප්‍රතිරෝධි අගයයි, එය සංවේදී ප්‍රතිරෝධයක් ලෙස සැලකීමට අවශ්‍ය නම්.) එලෙස දැනටමත් වෙස්වලාගත් සංවේදී රෙසිස්ටර් තිබිය හැකියි.

ප්‍රතිරෝධකයක් හරහා යන විදුලියක ධාරාව හා විභවය අතර සම්බන්ධතාව


ප්‍රතිරෝධකයක් හරහා විදුලියක් ගමන් කරන විට, ඕම් නියමය අනුව ධාරා හා වෝල්ටියතා මට්ටම් පවත්වාගෙන යන බව ඔබ හොඳින් දන්නවා. උදාහරණයක් ලෙස, ඕම් 100 රෙසිස්ටරයක් හරහා වෝල්ට් 10ක විදුලියක් පවතින විට, ධාරාව ඇම්පියර් 0.1ක් හෙවත් මිලිඇම්පියර් 100ක් වේ. මෙම කොටසින් මා පෙන්වා දෙන්නට හදන්නේ විභවය හා ධාරාව අතර පවතින තවත් වැදගත් සම්බන්ධතාවක්. එම සම්බන්ධතාව “කලාව” (phase) යනුවෙනුයි හැඳින්වෙන්නේ. කලාව පෙන්වීමට ඇති හොඳම මෙවලම ප්‍රස්ථාරයි.

ප්‍රතිරෝධකය හරහා ගලා යන විදුලියේ විභවය නියත ස්ථාවර (steady) විදියට හෝ නිරන්තරයෙන්ම වෙනස්වන ආකාරයට පැවතිය හැකියි. එම වෝල්ටියතාවන් කාලයට සාපේක්ෂව ප්‍රස්ථාර ගත කළ විට, ඔබට පෙනෙන්නේ එම වෝල්ටියතාවේ හැඩයයි. ඒ කියන්නේ, කාලය x අක්ෂයට ගෙන අඳිනු ලබන මෙවැනි ප්‍රස්ථාරයක් කියන්නේ යම් කාල පරාසයක් පුරාවටම වෝල්ටියතාව විචලනය වූයේ කෙසේද යන්නයි. පහත රූපය බලන්න.
 

මෙය ඕම් 100ක ප්‍රතිරෝධකයක් හරහා විදුලිය ගමන් කිරීම පිළිබඳ ප්‍රස්ථාරයකි. දැන් ඉහත ප්‍රස්ථාරයේ යම් ස්ථානයක් බලන්න. එතැන වෝල්ටියතාව 5 වේ යැයි සිතමු. එවිට, මෙම අවස්ථාවේ ධාරාවේ අගය කීයද? එය ඕම් නියමය (V=IR) ඇසුරින්, 5/100 හෙවත් ඇම්පියර් 0.05 වේ. මේ ලෙසම, අනෙක් තැන්වලත් ධාරාවන් ගණනය කළ හැකියි. කොටින්ම කියතොත්, ඉහත විභවයක් පෙන්නුම් කරන සෑම තැනක් සඳහාම ධාරාවක් ගණනය කළ හැකියි. දැන් අපි ඉහත කාල-විභව ප්‍රස්ථාරයට අදාළව, කාලයත් සමග ධාරාව වෙනස්වන අයුරු පහත ප්‍රස්ථාරයෙන් නිරූපණය කරමු.
 

පළමු ප්‍රස්ථාරයේ x අක්ෂය තත්පරවලින් හා y අක්ෂය වෝල්ට්වලින් ක්‍රමාංකණය කර ඇත. දෙවැනි ප්‍රස්ථාරයේ x අක්ෂය තත්පරවලින් හා y අක්ෂය ඇම්පියර්වලින් ක්‍රමාංකණය කර ඇත. ප්‍රස්ථාරය පැහැදිලිව දිස්වන අයුරින් සුදුසු ඒකකවලින් ක්‍රමාංකණය කිරීමේ අයිතිය ඇත්තේ ඔබටය (ප්‍රස්ථාරය සකස් කරන කෙනාට). දෙවැනි ප්‍රස්ථාරයේ y අක්ෂය සඳහා ඇම්පියර් වෙනුවට මිලිඇම්පියර් භාවිතා කිරීමටද පුලුවන්. ඊට හේතුව මෙම උදාහරණය සඳහා අපට ඇම්පියර් දශම ගණන් පමණක් හමුවන නිසාය. දශම ගණන් ලිවීම කරදරයකි. එමනිසා මිලිඇම්පියර් ගැනීම පහසුය (ඉහත දෙවැනි ප්‍රස්ථාරයම y අක්ෂයට මිලිඇම්පියර් ගැනීමෙන් පහත රූපය ලැබේ). බලන්න; ප්‍රස්ථාරයේ මූලික හැඩයට කිසිදු වෙනසක් සිදු වී නැත.
 

ප්‍රස්ථාර දෙකෙහිම x අක්ෂය සඳහා ගෙන ඇත්තේ එකම ඒකකය වන තත්පරයයි. එනිසා කැමති නම්, එම ප්‍රස්ථාර දෙකම එකම ප්‍රස්ථාරයක (ඛණ්ඩාංක තලයක) ඇඳිය හැකියි (පහත රූපය).
 

මෙහි කාලය අක්ෂය (ඒ කියන්නේ x අක්ෂය) දෙකටම පොදුය. වෙනස් වන්නේ y අක්ෂය වේ. එක ප්‍රස්ථාර වක්‍රයක් සඳහා එය වෝල්ටියතාව නියෝජනය කරන අතරම, අනෙක සඳහා එය මිලිඇම්පියර් නියෝජනය කරයි (එම රාශි දෙකම එම අක්ෂය මත ලකුණු කර තිබේ). මෙලෙස ප්‍රස්ථාර කිහිපයක් එකට ඇඳීමේ වාසියක් තිබේ. එනම්, එම ප්‍රස්ථාර එකිනෙකට සාපේක්ෂව හැසිරෙන්නේ කෙසේද යන්න ඉතා පහසුවෙන් සංසන්දනය කළ හැකියි. බලන්න ඉහත ප්‍රස්ථාරයේ වෝල්ටියතාව හා ධාරාව අතර එකිනෙකට සාපේක්ෂව පවත්වාගෙන යන සම්බන්ධතාව. එය චිත්‍රමය ස්වරූපයෙන් පෙනෙන නිසා, පහසුවෙන්ම තේරුම්ගත හැකියි නේද?
 
ඉහත ප්‍රස්ථාරය අනුව පෙනෙනවා වෝල්ටියතාව 0 වන විට, ධාරාවද 0 වනවා; වෝල්ටියතාව අඩුවන විට, ධාරාවද සමානුපාතිකව අඩු වෙනවා; වෝල්ටියතාව ධන වන විට ධාරාවද ධන වෙනවා; විභවය උපරිම අගය ගන්නා විට, ධාරාවද උපරිම අගය ගන්නවා; ඒ කියන්නේ විභවය කරන කරන දේ ධාරාවද ඊට අනුරූපව සිදු කරනවා (මේ සියල්ලම ඕම් නියමය මඟින් පහසුවෙන් ගණනය කර පෙන්වන්න පුලුවන්). මෙවැනි සම්බන්ධතාවකදී අප කියනවා විභවය හා ධාරාව අතර කිසිදු කලා වෙනසක් (phase difference) නැහැ කියා. ඒ කියන්නේ විභවය හා ධාරාව පවතින්නේ “සම-කලාවෙන්” (in-phase). තවත් විදියකින් කියන්නේ නම් ඒ දෙක ගමන් කරන්නේ එකටය. ඒ අනුව, ප්‍රතිරෝධකය යනු සම-කලා උපාංගයක්. ධාරිත්‍රක, ඉන්ඩක්ටර් වැනි තවත් උපාංග තිබෙනවා මෙවැනි සම-කලා සම්බන්ධතා නොපවත්වන. එහිදී විභවය හා ධාරාව එකට ගමන් කරන්නේ නැත. උදාහරණයක් ලෙස, විභවය ශූන්‍යට පැමිණ යම් කාලයකට පසුවයි ධාරාව ශූන්‍ය වන්නේ. මෙවැනි “විෂම-කලා” අවස්ථාවන් ඒ ඒ උපාංගය ගැන අධ්‍යනය කරන විට පෙන්වා දෙන්නම්.

විදුලියේදී හා ඉලෙක්ට්‍රොනික්ස්වල විභවය හා ධාරාව අතර පවතින කලා වෙනස ඉතාම වැදගත්ය. ප්‍රතිරෝධකයක් ශක්තිය තාප උත්සර්ජනය මඟින් හානි කරන බව ඉහතදී ඉගෙන ගත්තා මතකද? එම තාප උත්සර්ජනය P = I2R = IV යන සූත්‍ර ඇසුරින් ගණනය කරන බවත් ඔබ දන්නවා. මෙම සූත්‍රය කිසිදු සංශෝධනයක් නොමැතිව ඒ ආකාරයෙන්ම ඇත්තටම වලංගු වන්නේ ප්‍රතිරෝධකය සම-කලා උපාංගයක් නිසා. නිකමට සිතන්න එය සම-කලා නොවේ කියා. උදාහරණයක් ලෙස, සිතන්න වෝල්ටියතාව යම් උපරිම අගයක් ගන්නා විට, ධාරාව ශූන්‍ය වෙනවා කියා. එවිට ඉහත සූත්‍රය ඇසුරින්, P = VI = (උපරිම අගයක්) x 0 = 0 වේ. ඒ කියන්නේ එම අවස්ථාවේදී එම සූත්‍රය අනුව තාප උත්සර්ජනය ශූන්‍යයි. එක් එක් අවස්ථාවලදී එම සූත්‍රයෙන් ලැබෙන්නේ විවිධ අගයන්ය. එනම්, එම සූත්‍රය සරලව ඒ ආකාරයෙන්ම භාවිතා කරන්නට නොහැකි වෙනවා නේද? ඇත්තටම කැපෑසිටර් හා ඉන්ඩක්ටර්වල සිදුවන්නේ මෙයයි. ඒවායේ තාප උත්සර්ජනයක් ඇති නොවේ. ඊට හේතුව ඒවා විෂම-කලා උපාංග වීමයි. මේ ගැන තවදුරටත් ඉතාම නිවැරදිව වැටහේවි කැපෑසිටර් ගැන ඉගෙන ගන්නා විට (ඉදිරියේදී). මෙතකින් ප්‍රතිරෝධ ගැන පාඩම අවසන් වේ.


ඉලෙක්ට්‍රෝනික්ස් (electronics) ...

No comments:

Post a Comment