Wednesday, June 21, 2017

සන්නිවේදනය හා ආධුනික ගුවන් විදුලිය (Amateur radio) 116

HV Capacitor, Coil, Antenna Traps

යම් PVC පයිප්පයකින් කැබැල්ලක් (x දිගක් සහිත) කපා ගන්න (සිතමු එම පීවීසී පයිප්ප බිත්තියේ ඝනකම මිලිමීටර් 4ක් කියා).


දැන් මෙම පීවීසී බටයට (පහත රූපයේ C වලින් එය දැක්වේ) පිටින් එම හැඩයෙන්ම සන්නායක (ඇලුමිනියම්) කොටසක් (පහත රූපයේ B වලින් එය දැක්වේ) හා එම පීවීසී බටයට ඇතුලතිනුත් එම හැඩයේම සන්නායක කොටසක්ද (පහත රූපයේ A) සවි කර ගැනීමට අවශ්‍ය වේ. මෙහිදී පීවීසී කැබැල්ල තමයි ධාරිත්‍රකයේ ඩයිඉලෙක්ට්‍රික් එක ලෙස ක්‍රියා කරන්නේ. පීවීසී කැබැල්ල තුල හා පිටින් යොදන ලෝහ වලලුවල ඝනකමත් මිලිමීටර් 2ක් හෝ ඊට වැඩි වීම සුදුසුය (ධාරාව වැඩි වන විට ඝනකමද වැඩි විය යුතුය). උදාහරණයක් ලෙස පීවීසී බට කැබැල්ලේ පිටත බිත්තියට ඇති විශ්කම්භය (outer diameter – OD) මිලිමීටර් 30ක් නම්, පිටින් සවි වන ඇලුමිනියම් වලල්ලේ ඇතුලත බිත්තියේ විශ්කම්භයද (inner diameter – ID) මිලිමීටර් 30ක් විය යුතුය. මෙවිට, පීවීසී බට කැබැල්ලේ ID අගය 30 – 4 = 26මිලිමීටර් වේවි. එවිට, ඇතුලතින් සවි වන ඇලුමිනියම් බට කැබැල්ලේ OD අගයද මිලිමීටර් 26ක් විය යුතුය. තවද, හොඳින් චලනයන්ට (සුලඟට එහෙම) ඔරොත්තු දීම සඳහා එම ලෝහ වලලු පීවීසී කැබැල්ලට ඉතා හොඳින් සවිමත්ව සම්බන්ද වීම වැදගත්.


එහෙත් හරියටම පීවීසී බටයේ ID, OD අගයන්ට ගැලපෙන ඇලුමිනියම් බට සොයා ගැනීමට බැරි විය හැකිය. ඊට පහසු උපක්‍රමයක් ඇත. එනම්, ඇලුමිනියම් තහඩුවක් ගෙන එය ගානට ෆිට් වන සේ බටයක් සේ නවා ගත හැකිය. තහඩු දෙක මුහුට්ටු වන තැන හිඩැස් නොතබන්න.


ඇතුලත හා පිටත ඇලුමිනියම් වලලු දෙකට බෝල්ට් ඇන යොදා කැපෑසිටරයේ අග්‍ර දෙක සකසා ගත හැකිය. ඒ සඳහා ඇතුලත වලල්ල හා පිටත වලල්ල පීවීසී නල කොටසේ තරමක් දෙපසට තිබෙන සේ රඳවන්න (ඇනය වලලු දෙකට ස්පර්ශවීම වැලැක්වීමට). මෙලෙස සකසා ගත් ඇලුමිනියම් බට දෙකේ දිග හැමවිටම පීවීසී කැබැල්ලේ දිගට (x) වඩා අඩුය. පහත රූපයේ රතුපාට තිරස් ඉරෙන් පෙන්වා තිබෙන්නේ පිටත ඇලුමිනම් සිලින්ඩරයේ දිග හා එය පීවීසී නලයට සාපෙක්ෂව රඳවා තිබෙන ආකාරයයි. කොලපාට තිරස් ඉරෙන් පෙන්වා තිබෙන්නේ ඇතුලත ඇලුමිනම් සිලින්ඩරය පීවීසී නලය තුල රඳවා තිබෙන ආකාරයයි (එය ඇතුලේ පිහිටා තිබෙන නිසා රූපයේ නොපෙනේ). දකුණු පැත්තේ රූපයෙන් පෙන්වන්නේ ඇතුලත සිලින්ඩයර පිහිටන අයුරුයි.


දැන් පුලුවන් කැපෑසිටරයේ ධාරිතාව දළ වශයෙන් ගණනය කරන්න. PVC ඩයිඉලෙක්ට්‍රික් එකේ පාරවේද්‍යතා අගය (k) දල වශයෙන් වාතයේ අගයම වේ (8.854x10-12). තැටි දෙක අතර පරතරය පීවීසී බිත්තියේ ගනකම වේ (4mm=0.004m). තැටි දෙක අතර පරතරය (d) හැමවිටම පීවීසී බිත්තියේ ඝනකම වේ. ඇලුමිනියම් වලලු සාදා ගැනීමට පෙර චතුරස්‍රාකාරව තිබෙන ඇලුමිනියම් තැටි දෙක එක මත එක තිබෙන සේ සැකසූ විට එම කොටසේ වර්ගපලය (A) පහත රූපයේ ආකාරයට වේවි. අලුපාට කොටුවේ වර්ගපලය ගත යුතුය. එය අඩිකෝතුවකින් මැන දැනගත හැකියි (ඇතුලත සිලින්ඩරයේ පලලට වඩා පිටත සිලින්ඩරයේ පලල මිලිමීටර් කිහිපයකින් වැඩි වන අතර, එනිසයි රතු කොටුව තරමක් පලලින් ඇඳ තිබෙන්නේ).


දැන් එම අගයන් සියල්ල C=kd/A යන සරල සූත්‍රයට දැමූවිට ධාරිතාව ෆැරඩ්වලින් ලැබේවි. ඉතිං, පීවීසී නලයේ විශ්කම්භය හා/හෝ එකිනෙකට ඕවර්ලැප් වන සන්නායක වලලුවල දිග (L) වෙනස් කිරීමෙන් ධාරිතා අගය විචලනය කළ හැකි වේවි. තවද, එය ඔරොත්තු දෙක වෝල්ටියතාව අපට අවශ්‍ය ලෙස සැකසිය හැකියි පීවීසී නලයේ බිත්තියේ ගනකම වෙනස් කිරීමෙන්. PVC ද්‍රව්‍යයේ ඩයිඉලෙක්ට්‍රික් ස්ට්‍රෙන්ත් අගය මිලිමීටරයට කිලෝවෝල්ට් 15ක් පමණ වේ. මෙවිට මිලිමීටර් 4ක ගනකමක් සඳහා කිලෝවෝල්ට් 60ක් පමණ විශාල අගයකි. ඒ කියන්නේ ඉහත කැපෑසිටරය ඉතා හොඳ අධිවෝල්ටියතා කැපෑසිටරයකි.

කැපෑසිටරය එසේ සාදා ගැනීමට වෙහෙසීමට සිදු වුවත්, කොයිලය නම් ඊට වඩා පහසුවෙන් සෑදිය හැකිය. පීවීසී නල කැබැල්ලක් වැනි දෙයක් (former) ගෙන ඒ වටා සුදුසු ගේජ් එකකින් තඹ කම්බියක් එතීමයි කිරීමට තිබෙන්නේ (ගමන් කරන ධාරාව වැඩි වන විට කොයිල් ගේජ් එකද වැඩි වේ). සාමාන්‍යයෙන් තනි ස්ථරයක් (single layer) ලෙස මෙම කොයිලය ඔතා ගනී. මෙවිට ෆෝමරයේ විශ්කම්භය, කොයිල් කම්බියේ විශ්කම්භය, වට ගණන, කොයිලයේ දිග ආදි සාධක මත කොයිලයේ ඉන්ඩක්ටන්ස් අගය තීරණය වේ.


එම අගය දළ වශයෙන් සොයන සූත්‍රය පහත ඇත (වාත අවකාශයක ඇති සින්ගල් ලේයර් කොයිලයක් සඳහා මෙම සූත්‍රය වලංගු වේ). d යනු කොයිලය ඔතන්නට ගන්නා ෆෝමර් එකේ විශ්කම්භය වන අතර, l යනු එම ෆෝමරයේ දිගයි (එනම් කොයිල් කම්බි ඔතා තිබෙන දිගයි). දැන් මෙම සූත්‍රයේ සාධක 4ක් තිබෙන අතර, ඉන් ඉන්ඩක්ටන්ස් අගය පමණි හරියටම දන්නේ. ඉතිං, අනෙක් සාධක 3න් දෙකකට අප කැමැති ප්‍රායෝගික අගයන් ලබා දුන් විට ඉතිරි අගය ලැබේවි. බොහෝවිට d අගය හා l අගය ලබා දී වට ගණනයි සොයන්නේ.


ඇත්තටම ඉහත සාදා ගත් සිලින්ඩරාකාර කැපෑසිටරයටම මෙම කොයිලය සෙට් කළ හැකියි. ඒ සඳහා කිරීමට තිබෙන්නේ කැපෑසිටරයේ බටයට වඩා වැඩි විශ්කම්භයක් තිබෙන තවත් පීවීසී බට කැබැල්ලක් පහත රූපයේ ආකාරයට කැපෑසිටර් සිලින්ඩරය ඇතුලේ සිටින ලෙස රඳවා, කොයිලය මෙම විශාල බටය වටේ එතීමයි. විචල්‍යයන් කිහිපයක්ම තිබෙන බැවින් සමහරවිට එකවරම ඉහත සූත්‍රය සුලු කළ නොහැකිය. කිහිප වරක් සීරුමාරු කරමින් ප්‍රායෝගික අගයන් ලබා ගත යුතුය. උදාහරණයක් ලෙස, යොදා ගන්නා කොයිල් කම්බිය නියමිත වට ගණන ඔතන විට, l දිග ඉක්මවා යෑමට හැකිය. මෙවිට, කොයිල් දිග තවත් දික් කර අනෙක් සාධක/විචල්‍යද සුදුසු පරිදි වෙනස් කර නැවත ගණනය කළ හැකිය. මෙලෙස කිහිප වරක් කිරීමෙන් අවසන් ප්‍රතිපල සාර්ථකව ලැබේවි.


සූත්‍රවලින් ලැබෙන අගයන්ට අනුව සාදා ගන්නා කැපෑසිටර් හා ඉන්ඩක්ටර්වල ඇත්තටම නිවැරදි ධාරිතා හෝ ප්‍රේරක අගයන් නොතිබේවි. එනිසා ඉතාම නිවැරදිව එම උපාංග සැකසීමට අවශ්‍ය නම් ධාරිතා අගය හා ප්‍රේරක අගය මැනිය හැකි උපකරණ යොදා ගත හැකිය. ඉහත ආකාරයෙන් සාදා ගත් ට්‍රැප්ද සහිතව ඇන්ටනාව පහත ආකාරයට පෙනේවි (කලුපාටින් තිබෙන්නේ ඇන්ටනාවේ දෙපස ඇති ස්ට්‍රේන් ඉන්ස්‍යුලේටර්වලට සවිකර ඇන්ටනාව බැඳ තබන සාමාන්‍ය ලනු වේ).


අවශ්‍ය නම් එම සම්පූර්ණ ඇටවුමම (ට්‍රැප් එක) ඉතා හොඳින් ආවරණය කළ හැකියි වතුරෙන් හා වෙනත් දේවලින් ආරක්ෂා වීමට. ඇතුලත ජලය හෝ ජලවාෂ්ප රැඳේ නම් ඉන් ධාරිත්‍රක අගය වෙනස් වේවි. එනිසා ඇතුලත ජල වාෂ්ප ඉවත් කර මුලු ඇටවුමම පහත ආකාරයට සීල් කරගත හැකියි.


ඇත්තටම තනි කොඇක්සියල් කේබල් කැබැල්ලකින් පමණක් වුවද ට්‍රැප් එකක් සාදා ගත හැකියි අමුතුවෙන් කැපෑසිටර් හෝ කොයිල් භාවිතා නොකරම. එහිදී කේබලයේ මැද ඇති කම්බිය හා බ්‍රෙයිඩ් එක වෙන් වී තිබෙන්නේ පරිවාරකයකින් නිසා එය කැපෑසිටර් ගුණ පෙන්වයි. එය කොයිලයක් ආකාරයෙන් ඔතන විට ප්‍රේරක ගුණය ඇති වේ. ඒ අනුව පහත රූපයේ ආකාරයට සැකසීමෙන් ට්‍රැප් එකක් සාදා ගත හැකියි. පහත රූපයේ මැද කම්බිය හා බ්‍රෙයිඩ් එක යන දෙකම කොයිල් ආකාරයට නිරූපණය කර ඇත මොකද කේබලය කොයිල් කරන විට මැද කම්බියත් බ්‍රෙයිඩ් එකත් යන දෙකම කොයිල් වන නිසා.


ඉහත රූපයේ අග්‍ර 3ක් දක්වා ඇති අතර, ඉන් ඉන්පුට් අග්‍රය හා හයි ඉම්පීඩන්ස් අවුට්පුට් අග්‍රයයි ට්‍රැප් එකේ අග්‍ර දෙක වන්නේ. ඉහත ආකෘතිමය රූපය තවදුරටත් පැහැදිලි වනු ඇති පහත රූපයෙන්.


මෙවැනි ට්‍රැප් එකක් සෑදීම ඉතා ලාභ, ඉක්මන්, මෙන්ම පහසුය. ඇන්ටනා ඩයිපෝලයේ සවි කිරීමද පහසුයි මෙන්ම ඇන්ටනා වයරයට බරක් නොදැනේ (මීට පෙර සෑදූ ට්‍රැප් තරමක් විශාල බර විය). එහෙත් මෙම ක්‍රමයේ ඇති අවාසියක් නම්, කේබලයේ පෙන්වන ධාරිත්‍රක හා ප්‍රේරක ගුණ දෙකම කේබලයට ලාක්ෂණික වේ. එක අගයක වෙනස් වීමක් අනෙක් අගයට බලපානවා. කේබලයේ දිග වෙනස් වන විට එම අගයන් දෙකටම එය බලපානවා. හරියට එය දෙදෙනෙකු එකට යුගල නැටුමක් කරනවා වැනිය; කෙනෙකු නටන විදිය අනුව අනෙකාද ඊට අනුකූලව තමන්ගේ විලාසය වෙනස් කර ගත යුතු වෙනවා. උදාහරණයක් ලෙස, අපට අවශ්‍ය ඉන්ඩක්ටන්ස් අගය ලබා ගැනීමට කොයිලය සාදන විට ඉබේම කේබලයේ දිග වැඩි වී ධාරිතාවද වැඩි වෙනවා.

සාමාන්‍යයෙන් කේබලයක මීටර් 1ක දිගකදී යම් distributed capacitance හා distributed inductance අගයක් පවතින අතර, කේබල් වර්ගයෙන් වර්ගයට එම අගයන් වෙනස්ද වේ. එනිසා මෙවන් ට්‍රැප් එකක් සාදන විට, තමන් භාවිතා කරන කේබල් වර්ගයට අදාල පැතිරුණු ධාරිතා (හා ප්‍රේරක) අගය පළමුව දත යුතුය. එහෙත් ඉහත විස්තර කළ ලෙසම අතින් ගණනය කිරීම් අපහසුය මොකද අපට අවශ්‍ය ධාරිතා හා ප්‍රේරක අගයන් ලබා ගැනීමට වාර ගණනාවක්ම ගණනය කිරීම් සිදු කිරීමට වන නිසා. මේ සඳහා හොඳ පරිගනක වැඩසටහන් ඇති අතර, http://www.qsl.net/ve6yp/coaxtrap.zip යන වෙබ් ලින්ක් එකෙන් නොමිලේම (කිලෝබයිට් කිහිපයක් විශාල) අගනා ප්‍රෝග්‍රෑම් එක ඒ සඳහා භාවිතා කළ හැකියි. පහත දැක්වෙන්නේ එම වැඩසටහනේ රූපයකි. කෙසේ වෙතත් පැතිරුණු ප්‍රේරක ගුණය මෙම ගණනය කිරීම්වල නොසලකා හැර තිබේ (එය දෝෂයක් වන අතර ට්‍රැප් එකේ අගයන්ට ඉන් බලපෑමක් නැත්තේ නොවේ).


අදාල අනුනාද සංඛ්‍යාතය, කේබලය ඔතන්නට ගන්නා ෆෝර්මර් එකේ විශ්කම්භය, කේබලයේ විශ්කම්භය ඇතුලු කර, කේබල් වර්ගයද තෝරා ගත් විට ඉබේම නියමිත අගයන් පහත කොටසේ දැක් වේ. එතිය යුතු වට ගණන ඒ අතර වැදගත්ම තොරතුරයි. අර කියූ ෆෝර්මරයේ එම කේබලය අර කියූ වට ගණන එතූ පසු කොයිලයේ දිගද, ඒ සඳහා වැය වූ කේබලයේ දිගද දැක්වේ. කේබලයේ විශ්කම්භය වට ගණනින් වැඩි කළ විට කොයිල් දිග ලැබේ. ෆෝර්මරයේ හරස්කඩා පරිධිය සෙවිය හැකියිනෙ එහි විශ්කම්භය π වලින් වැඩි කර. එසේ ලැබෙන පරිධියේ දිග වට ගණනින් වැඩි කළ විට (හා කේබල් දිගද එකතු කර) ආසන්න වශයෙන් කේබලයේ දිග ලැබේ. මෙම ඇටවුමේ ප්‍රේරක හා ධාරිතා අගයන්ද, එහි ප්‍රතිබාද අගයද (X) ගණනය කර පෙන්වයි.

No comments:

Post a Comment