Wednesday, December 27, 2017

සන්නිවේදනය හා ආධුනික ගුවන් විදුලිය (Amateur radio) 120

Dummy Load

ඩමි ලෝඩ් යනු ඇන්ටනාවක් සවි කරන්නවා සේම ෆීඩ්ලයින් එකට සවි කරන ප්‍රතිරෝධී උපාංගයකි. ඉන් කාර්යන් දෙකක් ඉටු කරයි. එකක් නම්, ෆීඩ්ලයින් එක දිගේ ට්‍රාන්ස්මීටරයෙන් ඩමිලෝඩ් එක දෙසට එන සංඥා විදුලිය සම්පූර්ණයෙන්ම “උරා” ගෙන එය තාපය ලෙස නාස්ති කර දැමිය යුතුය. විදුලියක් තාප උත්සර්ජනයකින් නාස්ති කළ හැක්කේ ප්‍රතිරෝධයකින්නෙ. මෙහිදී ඩමිලෝඩ් එක සිට නැවත ට්‍රාන්ස්මීටරය දෙසට සංඥාවෙන් බිඳක් වත් පරාවර්තනය වී ස්ටෑන්ඩිං වේව් නොසෑදිය යුතුය. ඩමිලෝඩ් එකකින් කරන අනෙක් රාජකාරිය නම්, ඉන් රේඩියෝ විකිරණය සිදු නොවිය යුතුය. එනම් එය 100%ක් අකාර්යක්ෂම ඇන්ටනාවක් ලෙස සැලකිය හැකියි. එනිසා එය dummy antenna හෝ resistive load ලෙසද හැඳින්වේ.

 
ඩමිලෝඩ් එකක් භාවිතා කරන්නේ ට්‍රාන්ස්මීටර් ආදී රේඩියෝ සංඥා නිපදවන හෝ පිට කරන උපකරණ උපකරණවල ක්‍රියාකාරිත්වය ටෙස්ට් කරන හෝ ටියුන් කරන අවස්ථාවලදීය. ටෙස්ටිං/ටියුනිං එකක් නිසා සන්නිවේදන කාර්යක් එතැන නැත. එනිසා එවන් කිසිදු බුද්ධිමය තොරතුරක් නැති සන්නිවේදනමය වැදගත්කමක් නැති රේඩියෝ තරංග අවට පරිසරයට විකාශනය කිරීම නීති විරෝධි වේ. ටෙස්ටිං අවස්ථාවකදී නිකමට හෝ රේඩියෝ විකිරණය පිට වුවොත්, එහි කිසිදු බුද්ධිමය තොරතුරක් නැති නිසා, මූර්ජනයක් සිදු නොවූ කැරියර් වේව් එක පමණක් (unmodulated carrier) බොහෝ විට පිට වේවි. ඇත්තටම මෙවන් සංඥා ඉතා කෙටි කාලයකට පිට වූවාට ලොකු වරදක් නොවේ; එය ප්‍රායෝගික තත්වයකි. එහෙත් ඩමිලෝඩ් එකක් භාවිතා කරන්නේ නම්, එලෙස කුඩා හෝ කාලයක් තුල වුවද එය පිටවීම වලක්වා ගත හැකියි.

ඩමිලෝඩ් එකක් නිවැරදිව සකසා නොගත්තොත් එය 100%ක් අකාර්යක්ෂම නොවී ඉන් විකිරණය පිට විය හැකියි. කෙසේ වෙතත් ඩමිලෝඩ් එක තවමත් ඉතා අකාර්යක්ෂම නිසා ඉන් පිට වනු ඇත්තේ දුබල රේඩියෝ විකිරණ ප්‍රමාණයක් වේවි. එය ඔබ අවට ප්‍රදේශය තුල පමණක් පැතිරේවි. එම තත්වයත් අවම කර ගැනීමට උත්සහ කළ යුතුය. තවද, ඩමිලෝඩ් එකක් සපෝට් කරන උපරිම ජව අගයක් තිබේ. ඊට වැඩි ජවයක් පිට කරන ට්‍රාන්ස්මීටරයකට එය සවි කළොත් ඩමිය පිලිස්සී යයි අධික තාපය නිසා. ඔබ දන්නවා සන්නායකයක් හෝ වෙනත් ඕනෑම උපාංගයක් (ප්‍රතිරෝධද ඇතුලත්ව) හරහා යැවිය හැකි උපරිම ධාරා ප්‍රමාණයක්, හා ඒ දෙපස පැවතිය හැකි උපරිම වෝල්ටියතා ප්‍රමාණයක් තිබෙන නිසා, ඉබේම සන්නායකය හෝ උපාංගය හෝ ක්‍රියා කළ හැකි උපරිම ජව ප්‍රමාණයක්ද තිබිය යුතුයිනෙ.

කඩෙන් මිලදී ගැනීමට ලස්සනට සකසා ගත් ඩමිලෝඩ් ඇතත්, එය ඉතාම පහසුවෙන් සෑදිය හැකි දෙයකි. හැකි තරම් අනවශ්‍ය ධාරිතා (stray capacitance) හා අනවශ්‍ය ප්‍රේරණ (stray inductance) අගයන් අවම වන පරිදි ප්‍රතිරෝධ අගය පමණක් පවතින ලෙස එය නිර්මාණය කර තිබීම වැදගත් වේ (එනම් ඩමිලෝඩ් එකේ අගය සංකීර්ණ සංඛ්‍යාවකින් පෙන්විය නොහැකි විය යුතුය හෙවත් එහි කිසිදු ප්‍රතිබාද අගයක් නොපැවතිය යුතුය). තවද, ෆීඩ්ලයින් එකේ කැරක්ටරිස්ටික් ඉම්පීඩන්ස්/ප්‍රතිරෝධි අගයට මැච් විය යුතුය ඩමිලෝඩ් එකේ ප්‍රතිරෝද අගය. ෆීඩ්ලයින් එකට සවි නොකර කෙලින්ම ඩමිලෝඩ් එක ට්‍රාන්ස්මීටරයට වුවද සවි කළ හැකියි (මෙවිටත් ට්‍රාන්ස්මීටරයේ ඉම්පීඩන්ස් අගයට ඩමිලෝඩ් එකේ ප්‍රතිරෝධය සමාන විය යුතුය). ඉම්පීඩන්ස් සමාන නොවූවොත් SWR අගය ඉහල ගොස් අවසානයේ ට්‍රාන්ස්මීටරයට හානි පවා සිදු විය හැකියි.

සෛද්ධාන්තිකව ඩමිලෝඩ් එක ලෙස තනි ප්‍රතිරෝධයක් සවි කළ හැකිය. බැලූබැල්මට එය ඉතාම පහසු කාර්යක් නේද? කරන්නට තිබෙන්නේ සම්ප්‍රේෂකයේ අවුටපුට් ප්‍රතිරෝදයට ගැලපෙන ඕම් ගණනක් සහිත ප්‍රතිරෝධයක් සවි කිරීම පමණි. එහෙත් මෙහිදී මෙම ප්‍රතිරෝධය සම්ප්‍රේෂකයෙන් පිට වන වොට් ගණනට (ජවයට) ඔරොත්තු දිය යුතුය. මෙන්න මෙතනයි ගැටලුව ඇති වන්නේ. සාමාන්‍යයෙන් ඉලෙක්ට්‍රෝනික් පරිපථවල යොදා ගන්නා ප්‍රතිරෝධවල වොට් අගය වොට් 1/8 සිට වොට් 5ක් පමණ වේවි (වොට් පහේ ප්‍රතිරෝධ පැන්සල් බටයක් තරමට හෝ ඊටත් වැඩිය බොහෝ මහතට දිස්වේවි). ඉතිං, වොට් සිය ගණනක් සඳහා වූ ප්‍රතිරෝධ කොතරම් විශාලව/මහතට තිබිය යුතුදැයි සිතාගත හැකියිනෙ.

සටහන
සන්නායකයක ප්‍රතිරෝධි අගය සොයන R = ρL/A යන සූත්‍රය අනුව, සන්නායකයේ මහත වැඩි වන විට ප්‍රතිරෝධය අඩු වෙනවා නේද? ඔව්. ඇන්ටනා හෝ ඩමිලෝඩ්වල ප්‍රතිරෝධය ඔම් 50ක් වැනි අගයක්නෙ තිබිය යුත්තේ. එය අඩු ප්‍රතිරෝධි අගයක්නෙ. එනිසා අවශ්‍යයෙන්ම ප්‍රතිරෝධයේ මහත වැඩි වේ. එහෙත් එම ප්‍රතිරෝධය/සන්නායකය ඉහල ජවයකට ඔරොත්තු දිය යුතුය. ප්‍රතිරෝධය අඩු නිසා P = I2R යන සූත්‍රය අනුව ධාරාව වැඩිපුර ගමන් කරයි එවැනි අධිජව පරිපථයකදී. මෙම ජවය නාස්තිවන්නේ තාපය ලෙසනෙ. ඒ කියන්නේ සන්නායකය/ප්‍රතිරෝධය අධික උෂ්නත්වයක් ඇති කරනවා. මෙම උෂ්නත්වය එය ක්‍රියාත්මකව පවතින තාක් කල් නොකඩවාම හටගනී. එනිසා ක්‍රමයෙන් සන්නායකයේ/ප්‍රතිරෝධයේ උෂ්නත්වය ඉහල ගොස් එහි ද්‍රවාංකයට පැමින උනු වී යෑමට හැකියි. මෙන්න මෙය වැලක්විය යුතුය. ඒ කොහොමද?

අපට කොහෙත්ම බැහැ ඩමියේ ප්‍රතිරෝධය වෙනස් කරන්නට; ඒ කියන්නේ අපට බැහැ ඒ හරහා යන අධික ධාරාව අඩු කරන්නටත්. එවිට ඉබේම ඉන් හටගන්නා තාප ප්‍රමාණය අඩු කරන්නටත් බැහැ. මෙම කොන්දේසි යටතේ කළ හැක්කේ සන්නායකය/ප්‍රතිරෝධය එම අධික තාපයට ඔරොත්තු දිය හැකි පරිදි සකස් කිරීමටයි; ඒ සඳහා සන්නායකයේ/ප්‍රතිරෝධකයේ මතුපිට පෘෂ්ට ප්‍රමාණය (එනම් සයිස් එක) විශාල කළ යුතුය. එය හරියට උතුරන උනු වතුර කෝප්පයක් ශීතල වතුර බේසමකට හලනවා වාගේ (එවිට එකපාරටම උනුසුම සමනය වෙනවානෙ).

එහෙත් අපට සන්නායකයේ මහත පමනක් වැඩි කරමින් හෝ දිග පමනක් වැඩි කරමින් හෝ එය කළ නොහැකිය. මහත පමනක් වැඩි කරගෙන යන විට ප්‍රතිරෝධි අගයද අඩු වේවි (ඕම් 50ට වඩා අඩු වේවි). දිග පමනක් වැඩි කරමින් ගියොත් ප්‍රතිරෝධි අගය වැඩි වේවි. එනිසා දිග හා පලල යන දෙකම සුදුසු අනුපාතයකින් වැඩි කිරීමට සිදු වේ. මෙහි ප්‍රතිපලයක් ලෙස අධිජවයට ඔරොත්තු දීමට නම් විශාල සන්නායක/ප්‍රතිරෝධක සෑදීමට සිදු වන බව පැහැදිලියි නේද?

ඇත්තටම මෙලෙස තාපය නිපදවන ඕනෑම උපාංගයක් සම්බන්දයෙන් ඉහත ආකාරයට තර්ක කළ යුතුය. සමහර අයට සිතීමට මඟ හැරෙනවා අධික තාපයට ඔරොත්තු දීමට හැකි පරිදි උපාංගය විශාල විය යුතු බව. ඕනෑම උපාංගයක් එය පිහිටා ඇති අවට පරිසරය (ambient) සමඟ තාප හුවමාරුව සිදු කර ගන්නවානෙ. ඒකනෙ උනු තේ එකක් මේසය මත තැබූ විට ඉබේම නිවෙන්නේ. වස්තුවේ උෂ්නත්වය හා අවට උෂ්නත්වය යන දෙකෙහි පවතින උෂ්නත්ව වෙනස හා පෘෂ්ට වර්ගපලය මත මෙම තාප ගලා යෑමේ වේගය (එනම් උනුසුම් වස්තුව සිසිල් වීමේ වේගය හෝ සිසිල් වස්තුව උනුසුම් වීමේ වේගය) තීරණය වේ (එනම් උෂ්නත්ව අන්තරය වැඩි වන විට තාප සංක්‍රමනය වැඩි වේ; පෘෂ්ට වර්ගපලය වැඩි වන විටත් තාප සංක්‍රමනය වැඩි වේ). උපාංගයක පෘෂ්ට වර්ගපලය අපට අවශ්‍ය පරිදි වෙනස් කළ හැකි නිසා, ඕනෑම උෂ්න්තවයකට ඔරොත්තු දෙන පරිදි අපට උපාංග තැනිය හැකිය. සමහරවිට, වෙනත් හේතු මත උපාංග විශාලත්වය වැඩි කිරීමට බැරි විට, හීට් සින්ක් යෙදීම, කූලිං ෆෑන් සවි කිරීම ආදී උපක්‍රම යොදා වුවද උෂ්නත්වය නියාමනය කළ හැකිය.

එනිසා බොහෝවිට ප්‍රතිරෝධ ගණනාවක් සමාන්තරගතව සවි කර ගැනීමෙන් අවශ්‍ය ඉහල වොට් ගණනට ඔරොත්තු දිය හැකි පරිදි එය සෑදිය හැකියි. පහත දැක්වෙන්නේ ඩමිලෝඩ් එකක පොදු ආකෘතියයි.

 
මේ සෑම ප්‍රතිරෝධකයකම ඕම් අගය මෙන්ම ජව අගය සමාන විය යුතුය. ස්ට්‍රේ කැපෑසිටන්ස් හා ස්ට්‍රේ ඉන්ඩක්ටන්ස් අවම රෙසිස්ටර් වර්ග යෙදිය යුතුය. උදාහරණයක් ලෙස අපට අවශ්‍යයි නම් ඕම් 50ක හා වොට් 200ක් උපරිමව සපෝට් කරන ඩමිලෝඩ් එකක් සාදා ගන්නට, ඉහත ආකෘතියේ ආකාරයට කිලෝඕම් 1ක ප්‍රතිරෝධක 20ක් සවි කළ යුතුය. ඔබ ගණනය කර බලන්න ඕම් 1000ක ප්‍රතිරෝධක 20ක් සමාන්තරගතව සම්බන්ද කරන විට එහි සමක ප්‍රතිරෝධය ඕම් 50 වන හැටි (1/RT = 1/R1 + 1/R2 + … යන ක්‍රමයෙන්). ප්‍රතිරෝධ අගයන් සියල්ල සමාන වන විට “ප්‍රතිරෝධයක අගය බෙදීම ÷ ප්‍රතිරෝධ ගණන” යන සරල සූත්‍රයෙන් සෙවිය හැකිය.

තවද, එම රෙසිස්ටර් 20 විසින්ම එකට එකතුව වොට් 200 සපෝට් කළ යුතු නිසා, එක් රෙසිස්ටරයකින් වොට් 200/20 = 10 ක් සපෝට් කළ යුතුයි (එනම් වොට් 10ක රෙසිස්ටරයක් යොදා ගත යුතුය). මෙතරම් විශාල වොට් ගණනකින් යුතු රෙසිස්ටර් සොයා ගත නොහැකි නම්, රෙසිස්ටර් ගණන තවත් වැඩි කර ගත හැකියි. උදාහරණයක් ලෙස වොට් 5 රෙසිස්ටර් 40ක් යොදා ගත හැකියි. එහෙත් එවිට ඩමියේ ඔම් ගණන 1000/40 = 25 ඕම් දක්වා අඩු වේ. එවිට, එය නැවත ඕම් 50 කිරීමට නම්, කිලෝඕම් 2ක රෙසිස්ටර් යොදා ගත යුතු බව පෙනේ. එහෙත් කිලෝඕම් දෙකේ රෙසිස්ටර් නැති නිසා, ඊට ආසන්න අගය වන කිලෝඕම් 2.2 රෙසිස්ටර් ගත හැකිය. එවිට ඩමිලෝඩ් එකේ ඉම්පීඩන්ස් අගය ඕම් 2200/40 = 55 වේවි. 10% ක් පමණ අගය එහේ මෙහේ වූවාට ගැටලුවක් නැත.

ඉහත ආකාරයට රෙසිස්ටර් 20කින් සකස් කර ගත් ඩමිලෝඩ් එකක රූපයක් පහත දැක්වේ. තඹ තහඩු දෙකක් අතර ප්‍රතිරෝධ සියල්ල පාස්සා ඇති බව පෙනේ. දැන් ට්‍රාන්ස්මීටරය හරහා එන සංඥා විදුලිය මේ රෙසිස්ටර් සියල්ල හරහා සමානව බෙදී ගමන් කරයි. එවිට එම විදුලි ජවය තාපය බවට පත් වේ.

 
එසේ වුවත් ප්‍රායෝගිකව මෙම රෙසිස්ටර්වල ලෝහමය කූරු ආදිය තවමත් තිබෙනවා පෙනෙනවා නේද? ඒවා ඉතාම අකාර්යක්ෂම ඇන්ටනා ලෙස ක්‍රියාත්මක වී දුබල රේඩියෝ විකිරණයක් සිදු කළ හැකියි. ඉතිං එයත් අවම කළ හැකියි මෙම රෙසිස්ටර් සියල්ල ලෝහමය පෙට්ටියක් හෝ ටින් එකක් තුල රැඳවීමෙන්. එම ලෝහමය ආවරණය ෆැරඩේ කූඩුවක් ලෙස ක්‍රියාත්මක වේ. මෙහිදී ලෝහමය ආවරණය හැකිතරම් සීල් කර තැබිය යුතුය. සිඳුරු සාදන විට ඒවාද පාස්සා සීල් කළ හැකියි. පහත රූපයේ ඩමිලෝඩ් එකට අමතරව එහි ජවය මැනීමටත් පහසුකම සලසා තිබෙන නිසා වැඩිපුර අග්‍ර දෙකක් හා කැපෑසිටරයක්ද ඇත; ඒවා අමතක කරන්න.

 
විශාල තාපයක් ජනනය වන නිසා, ඒවා වහම පිටතට විසිර වීමට වගබලා ගත යුතුය. ලෝහමය ආවරණය ඇත්තටම එලෙස තාපය පිට කිරීමටද හොඳ සහයක් ලබා දේ. ඇතුලත රෙසිස්ටර්වල ජනනය වන තාපය තවත් හොඳින් ටින් එකට සන්නයනය වීමට අවශ්‍ය නම් ටින් එක ඇතුලත තෙල්වලින් (විදුලිය සන්නයනය නොකරන) පිරවිය හැකිය. ඔබ සමහරවිට දන්නවා ඇති විශාල ට්‍රාන්ස්ෆෝමර් තිබෙනවා එලෙස තෙල්වලින් සිසිල් වන. අධික ජවයකට ඔරොත්තු දෙන ලෙස සාදන විට තෙල් දැමීම යෝග්‍ය වේ. මෙවිට, ලෝහමය ආවරණයෙන් තෙල් ලීක් නොවන ලෙස හොඳින් සීල් වී පැවතීමත් අත්‍යවශ්‍ය වේ.

වේව්ගයිඩ් එකක් සඳහා නම් තවත් ආකාරයක ඩමිලෝඩ් එකක් භාවිතා කළ හැකියි පහත ආකාරයට. මෙහිදී වම් රූපයේ පෙන්වා ඇති ආකාරයට වේව්ගයිඩයේ ඇතුලත කාබන් කුඩු (ග්‍රැෆයිට්) මිශ්‍රනයකින් පිරවේ. තවද, වේව්ගයිඩ් එකේ කෙලවර පෙන්වා ඇති ලෙසට සන්නායකයකින් වැසිය යුතුය. අධික තාපය ඉක්මනින් පිට කිරීමට වේව්ගයිඩ් එක වටේට හීට්සින්ක් එකක් සවි කළ යුතුය.

 

4 comments: