පරිපථයක ධාරිතාව ගණනය කිරීම
ධාරිත්රක යනු ඉලෙක්ට්රොනික උපකරණවල මූලික සංරචකයක් වන අතර ඒවා විද්යුත් ක්ෂේත්රයක විද්යුත් ආරෝපණය සහ ශක්තිය ගබඩා කිරීමට ක්රියා කරයි. ප්රායෝගිකව, ධාරිත්රක කලාතුරකින් තනිවම පවතී; ඒවා සාමාන්යයෙන් සැලසුම් අවශ්යතාවලට ගැලපෙන ධාරණ අගය ලබා ගැනීම සඳහා ශ්රේණිගතව, සමාන්තරව හෝ දෙකෙහිම සංයෝජනයක් ලෙස සකසා ඇත. ඉලෙක්ට්රොනික උපකරණ ඉගෙන ගන්නා ආරම්භකයින් සඳහා සහ සංඛ්යාත ප්රතිචාරය, ආරෝපණ/විසර්ජන වේලාවන් හෝ වෝල්ටීයතා ස්ථායිතාව පාලනය කිරීමට කැමති පද්ධති නිර්මාණකරුවන් සඳහා පරිපථයක මුළු ධාරිතාව ගණනය කරන්නේ කෙසේද යන්න තේරුම් ගැනීම ඉතා වැදගත් වේ.
1. ධාරිතාව සහ ඒකක අවබෝධ කර ගැනීම
ධාරිතාව යනු විභව වෙනසක් (වෝල්ටීයතාවයක්) ලබා දුන් විට විද්යුත් ආරෝපණයක් ගබඩා කිරීමට සංරචකයකට (ධාරිත්රකයකට) ඇති හැකියාවයි. ධාරිතාව C අකුරින් සංකේතවත් කරන අතර එහි ඒකකය ෆැරඩ් (F) වේ. බොහෝ ඉලෙක්ට්රොනික යෙදුම් සඳහා ෆැරඩ් 1 ඉතා විශාල ලෙස සලකනු ලබන බැවින්, ව්යුත්පන්න ඒකක බොහෝ විට භාවිතා වේ, උදාහරණයක් ලෙස:
– මයික්රොෆැරඩ් (µF) = 10⁻⁶ F
- නැනෝෆරාඩ් (nF) = 10⁻⁹ F
– පිකෝෆරඩ් (pF) = 10⁻¹² F
ධාරිතාව සහ ආරෝපණය සහ වෝල්ටීයතාවය අතර මූලික සම්බන්ධතාවය:
සී = Q / වී
කොහෙද:
– C = ධාරිතාව (F)
– Q = ආරෝපණය (කූලොම්බ්)
– V = වෝල්ටීයතාවය (වෝල්ට්)
මෙම සූත්රය සංකල්පමය වශයෙන් වැදගත් වුවද, පරිපථ ගණනය කිරීම් වලදී අපි බොහෝ විට ධාරිත්රක අගයන් ඒවා ස්ථාපනය කර ඇති ආකාරය මත පදනම්ව ඒකාබද්ධ කරමු.
2. සමාන්තර පරිපථවල ධාරිත්රක
සමාන්තර පරිපථයක, සියලුම ධාරිත්රක එකම ලක්ෂ්ය දෙකෙහිම සම්බන්ධ කර ඇති බැවින්, එක් එක් ධාරිත්රකය හරහා වෝල්ටීයතාවය සමාන වේ. සමාන්තර පරිපථයක වාසිය නම්, ආරෝපණ ගබඩා ධාරිතාව වැඩි වන බැවින්, මුළු ධාරණාව වැඩි වීමයි.
සමාන්තර සඳහා මුළු ධාරණාව සූත්රය:
C_එකතුව = C1 + C2 + C3 + … + Cn
උදාහරණයක්:
ධාරිත්රක තුනක් සමාන්තරව සම්බන්ධ කර ඇත්නම්:
– C1 = 10 µF
– C2 = 22 µF
– C3 = 47 µF
ඒ නිසා:
C_එකතුව = 10 + 22 + 47 = 79 µF
ධාරිත්රක සමාන්තරව ඒකාබද්ධ කිරීමෙන්, අපට වාණිජමය වශයෙන් ලබා ගත නොහැකි ධාරණතා අගයන් ලබා ගත හැකිය, නැතහොත් රැල්ල අඩු කිරීම සඳහා බල සැපයුම් පෙරහනක් වැනි පරිපථයක බලශක්ති ගබඩා ධාරිතාව වැඩි කළ හැකිය.
3. ශ්රේණි පරිපථවල ධාරිත්රක
ශ්රේණිගත පරිපථයක, ධාරිත්රක අනුක්රමිකව සකසා ඇති අතර එමඟින් ධාරාව තනි මාර්ගයක් හරහා ගලා යයි. ශ්රේණිගත පරිපථයක, එක් එක් ධාරිත්රකයේ ආරෝපණය (Q) සමාන වේ, නමුත් වෝල්ටීයතාවය ධාරිත්රක අතර බෙදා ගැනේ. සමතුලිත කිරීමේ ශිල්පීය ක්රම සමඟ එක්ව ක්රියා කරන වෝල්ටීයතා සීමාව (වෝල්ටීයතා ශ්රේණිගත කිරීම) වැඩි කිරීමට හෝ සමස්ත ධාරිතාව අඩු කිරීමට ශ්රේණි පරිපථ බහුලව භාවිතා වේ.
ශ්රේණි සඳහා මුළු ධාරණාව සූත්රය:
1 / C_එකතුව = 1 / C1 + 1 / C2 + 1 / C3 + … + 1 / Cn
ශ්රේණිගත ධාරිත්රක දෙකක් සඳහා, එය සරල කළ හැකිය:
C_එකතුව = (C1 × C2) / (C1 + C2)
උදාහරණයක්:
ශ්රේණිගත ධාරිත්රක දෙකක්:
– C1 = 10 µF
– C2 = 10 µF
C_එකතුව = (10 × 10) / (10 + 10) = 100 / 20 = 5 µF
මෙම ප්රතිඵලයෙන් පෙන්නුම් කරන්නේ මුළු ශ්රේණි ධාරිතාව සෑම විටම පරිපථයේ කුඩාම ධාරණාවට වඩා කුඩා බවයි. මෙය ශ්රේණි පරිපථවල වැදගත් ලක්ෂණයකි.
4. මිශ්ර ධාරිත්රක පරිපථය (ශ්රේණි–සමාන්තර)
සැබෑ පරිපථවල, ධාරිත්රක බොහෝ විට මිශ්ර වින්යාසයන් යටතේ සකසා ඇත. සාමාන්ය ගණනය කිරීමේ උපාය මාර්ගය වන්නේ පරිපථය පියවරෙන් පියවර සරල කිරීමයි: පැහැදිලි සමාන්තර කණ්ඩායම් සොයා ගැනීම, ඒවා ගණනය කිරීම, පසුව ඒවා ශ්රේණි මූලද්රව්ය සමඟ ඒකාබද්ධ කිරීම යනාදිය.
නියැදි නඩුව:
පහත සඳහන් ශ්රේණියක් ඇතැයි සිතමු:
– C1 = 10 µF සහ C2 = 20 µF සමාන්තරව සම්බන්ධ වේ
– ප්රතිඵලය C3 = 15 µF සමඟ ශ්රේණිගතව සකසා ඇත.
පියවර 1 (සමාන්තර):
C12 = C1 + C2 = 10 + 20 = 30 µF
පියවර 2 (C3 සහිත මාලාව):
1 / C_එකතුව = 1 / 30 + 1 / 15
= (1/30) + (2/30)
= 3/30 = 1/10
එවිට C_total = 10 µF
මෙම ක්රමය සමඟින්, සංකීර්ණ පරිපථයක් තනි සමාන ධාරිත්රක අගයකට සරල කළ හැක.
5. ධාරිතාව සහ කාලය අතර සම්බන්ධතාවය (RC කාල නියතය)
පරිපථයක ධාරණාව ගණනය කිරීම බොහෝ විට ආරෝපණ සහ විසර්ජන කාලයේ හැසිරීමට සම්බන්ධ වේ, විශේෂයෙන් RC (ප්රතිරෝධක-ධාරිත්රක) පරිපථවල. කාල නියතය τ (tau) මගින් දක්වනු ලබන අතර එය අර්ථ දක්වා ඇත:
τ = ආර් × සී
කොහෙද:
– τ = කාල නියතය (තත්පර)
– R = ප්රතිරෝධය (ඕම්)
– C = ධාරණාව (ෆැරඩ්)
සාමාන්යයෙන්, ධාරිත්රකයක් "පාහේ පිරී ඇති" බව සැලකීමට (99% ක් පමණ) 5τ පමණ ගත වේ. එබැවින්, ඔබට සරල ටයිමරයක්, පෙරහනක් හෝ ප්රමාද පරිපථයක් තැනීමට අවශ්ය නම්, ධාරණාව තෝරා ගැනීම සහ ගණනය කිරීම ඉතා වැදගත් වේ.
උදාහරණයක්:
ඔබට R = 100 kΩ තිබේ නම් සහ τ = 1 තත්පරයක් අවශ්ය නම්, එවිට:
C = τ / R = 1 / 100.000 = 0,00001 F = 10 µF
ධාරිත්රක ගණනය කිරීම් ශ්රේණි-සමාන්තර සංයෝජන ගැන පමණක් නොව, පරිපථයේ ක්රියාකාරී අරමුණ ගැන ද වන ආකාරය පිළිබඳ සැබෑ ජීවිත උදාහරණයකි මෙය.
6. සලකා බැලිය යුතු ප්රායෝගික කරුණු
ගණිතමය ගණනය කිරීම් වලට අමතරව, වැදගත් වන සැබෑ අංශ කිහිපයක් තිබේ:
1. ධාරිත්රක ඉවසීම
ධාරිත්රකවලට ±5%, ±10% හෝ ±20% වැනි ඉවසීම් ඇත. මෙයින් අදහස් කරන්නේ සත්ය අගය ප්රකාශිත අගයට වඩා වෙනස් විය හැකි බවයි, එබැවින් ගණනය කිරීම් වලදී මෙම පරාසය සැලකිල්ලට ගත යුතුය.
2. වැඩ කරන වෝල්ටීයතාවය (ශ්රේණිගත වෝල්ටීයතාවය)
ධාරණාව කෙරෙහි පමණක් අවධානය යොමු නොකරන්න. ධාරිත්රකයට පරිපථ වෝල්ටීයතාවයට ප්රමාණවත් තරම් ඉහළ වෝල්ටීයතා ශ්රේණිගත කිරීමක් ඇති බවට වග බලා ගන්න. ශ්රේණි පරිපථයක, වෝල්ටීයතාවය බෙදා ඇත, නමුත් ධාරිත්රකවලට විවිධ ලක්ෂණ තිබේ නම් එම බෙදීම අසමාන විය හැකිය.
3. ESR (සමාන ශ්රේණි ප්රතිරෝධය)
අධි බලැති සහ අධි සංඛ්යාත යෙදීම් වලදී, ESR තාපය, රැළි සහ පෙරහන් ක්රියාකාරිත්වයට බලපායි. සමාන්තර ධාරිත්රක දෙකකට මුළු ESR අඩු කළ හැකි අතර එය බොහෝ විට ප්රයෝජනවත් වේ.
4. ධාරිත්රක වර්ග
විද්යුත් විච්ඡේදනය විශාල අගයන් (µF සිට mF දක්වා) සඳහා සුදුසු වන අතර, සෙරමික් කුඩා සිට මධ්යම අගයන් (pF සිට µF දක්වා) සහ ඉහළ සංඛ්යාත ප්රතිචාර සඳහා පොදු වේ. චිත්රපට බොහෝ විට ස්ථායිතාව සහ ශ්රව්ය හෝ නිරවද්ය යෙදුම් සඳහා තෝරා ගනු ලැබේ.
7. රිංගසන්
පරිපථයක ධාරණාව ගණනය කිරීම ඉතා ප්රයෝජනවත් මූලික කුසලතාවයකි. සමාන්තර පරිපථ සඳහා, වෝල්ටීයතාවය සමාන බැවින් මුළු ධාරණාව එකතු කරන්න. ශ්රේණි පරිපථ සඳහා, ආරෝපණය සමාන වන අතර වෝල්ටීයතාවය බෙදාගෙන ඇති බැවින් අපි ධාරණාවන්හි අන්යෝන්ය එකතු කරමු. මිශ්ර පරිපථවලදී, අවසාන සමාන අගය ලැබෙන තෙක් වඩාත් පැහැදිලි කොටසෙන් (සමාන්තර හෝ ශ්රේණි) සරල කිරීමේ පියවර සකසන්න. තවද, ධාරණාව අවබෝධ කර ගැනීම RC කාල නියතයට සමීපව සම්බන්ධ වන අතර එමඟින් පෙරහන්, ටයිමර් සහ වෝල්ටීයතා ස්ථායීකාරක සැලසුම් කිරීමේදී උපකාරී වේ.
අවසාන වශයෙන්, ඉවසීම, මෙහෙයුම් වෝල්ටීයතාවය, ESR සහ ධාරිත්රක වර්ගය වැනි ප්රායෝගික සලකා බැලීම් සමඟ ඒකාබද්ධ වූ විට හොඳ ගණනය කිරීමක් වඩාත් සම්පූර්ණ වේ. මෙම න්යාය සහ ප්රායෝගික සංයෝජනය සමඟ, ඔබට ආරක්ෂිත, කාර්යක්ෂම සහ යෙදුම් අවශ්යතා සපුරාලන ධාරිත්රක පරිපථ නිර්මාණය කළ හැකිය.
