වෝල්ටීයතා බෙදුම යනු කුමක්දැයි සරලව දැනගනිමු... (Voltage Divider)

  

කොහොමද යාළුවනේ..!

අද මං කතාකරන්න යන්නේ "වෝල්ටීයතා බෙදුම" නැතිනම් Voltage Divider ගැනයි. මං මීට කලින් ලිපියකිනුත් ඕගොල්ලන්ට  "ශ්‍රේණිගතව උපාංග"  සවිකරන ආකාරය හා එහිදි විදුලි ධාරාවේ සිදුවන හැසිරීම ගැන කියාදුන්නනේ. ඉතින් ඒවිදියටම අපි  ප්‍රතිරෝධකත්(Resistors) ශ්‍රේණිගතව සම්බන්ධ කලොත් ඒතුලින් ගලන ධාරාව බෙදීනොයා, එක් එක් ප්‍රතිරෝධකය අතර වෝල්ටී‍යතාවය බෙදී‍යාම සිද්ධවෙනවා. අන්න ඒ සරල සංසිද්ධිය භාවිතා කරලා තමා අපි "විභව බෙදුම" නැතිනම් "වෝල්ටී‍යතා බෙදුම" කියන සංකල්පයට එන්නේ. 

ඉතින් එහෙනම් දැන් අපි ඒගැන වැඩිදුර කතාකරමු....

 වෝල්ටීයතා බෙදුම (Voltage Divider) 

වෝල්ටී‍යතා බෙදුමකින් සිද්ධවෙන්නේ අපි විසින් ලබාදෙන සැපයුම් වෝල්ටීයතාවයකින්(V_in) අපට අවශ්‍ය වෝල්ටීයතා ප්‍රමාණයන්(V_out) වෙන් වෙන් වශයෙන් බෙදාවෙන්කර ගැනීමයි.

මං මේකට ඕගොල්ලන්ට සරල උදාහරණයක් දෙන්නම්, ඕගොල්ලෝ දැකලා ඇති සමහර 'පවර් පැක්'(Power Pack) වලින් 12V,9V,6V,3V ආදී වශයෙන් අපිට අවශ්‍ය වෝල්ටීයතා ප්‍රමාණයන් අවශ්‍ය වෙලාවට වෙන වෙනම තෝරාගැනීමේ හැකියාව තිබෙනවා..

Universal Power Aadapter

මෙහිදි අපට කරන්න තියෙන්නේ අවශ්‍ය වෝල්ටීයතා ප්‍රමාණයට අදාල ස්විචය තේරීම පමණයි. එය කෙතරම් පහසුවක්ද, මෙහිදී අපට එකම Power Pack එකෙන් විවිධ වෝල්ටී‍යතා මට්ටම් රැසක් භාවිතයට ගැනීමේ පහසුව තිබෙනවා. නමුත් එසේ නැතිව අපට අවශ්‍ය විවිධ වෝල්ටීයතා මට්ටම් වලට Power Pack කිහිපයක් ගත්තොත් එය කෙතරම් මුදල් නාස්තියක්ද?
අනෙක් අතට ඉලෙක්ට්‍රෝනික පරිපථයක් තුල ඇති එක් එක් උපාංගයට ලබාදිය යුතු වෝල්ටීයතා ප්‍රමාණයන් එකිනෙකට වෙනස්, එවිට ඒසදහා වෝල්ටීයතා සැපයුම් කිහිපයක් භාවිතා කිරීම ප්‍රායෝගික නෑ. ඉතින් අන්න ඒවගේ අවස්ථාවලදි අපට අවශ්‍ය වෝල්ටීයතා ප්‍රමාණයන් ප්‍රධාන සැපයුමෙන් සකසා ගැනීමට "වෝල්ටීයතා බෙදුම" උපකාරී වෙනවා.

 වෝල්ටීයතා බෙදුමක් සැකසී ඇති අයුරු 

දැන් අපි හිතමු ඉහත රූපයේ විදියට 80Ω හා 120Ω ප්‍රතිරෝධක දෙකක් ශ්‍රේණිගතව 10V බල සැපයුමකට සම්බන්ධ කලා කියලා. එතකොට ඒ හැදෙන පරිපථයේ මුළු ප්‍රතිරෝධය වෙන්නේ, එහි අඩංගු ප්‍රතිරෝධක වල අගයන්ගේ එකතුවටයි.

                                  R_T =R₁+R₂

  

           =80Ω+120Ω

  =200Ω 

දැන් අපිට මේ පරිපථයේ මුළු ප්‍රතිරෝධය විදියට 200Ω පමණ අගයක් ලැබෙනවා. එතකොට එම ප්‍රතිරෝධ අගය යොදාගෙන මේ පරිපථය තුලින් ගලන මුළු ධාරාව කොපමණද කියා අපට සොයාගන්න පුළුවන්..

(V=IR සූත්‍රය භාවිතයෙන්)

 I=   V  

     R

       =   10V   

         200Ω

       =  0.05A 

දැන් අපිට මෙම පරිපථය තුලින් ගලන මුළු ධාරාව විදියට 0.05A අගය ලැබුණා. මෙම 0.05A ‍යන ධාරා ප්‍රමාණයම තමා, මෙහි ඇති ප්‍රතිරෝධක 2 තුලිනුත් ගමන් කරන්නේ. මොකද මෙම ප්‍රතිරෝධක දෙක සවිකර තිබෙන්නේ ශ්‍රේණිගතව වන නිසා ඒතුලින් ගලන ධාරා ප්‍රමාණයද සමාන වෙනවා. ඉතින් මෙම අගය භාවිතා කරලා අපට පුළුවන් R₁ හා R₂  යන ප්‍රතිරෝධක දෙකෙහි, දෙකෙලවර පවත්නා වෝල්ටීයතා ප්‍රමාණයන් කොපමණදැයි සොයාගන්න..(V=IR සූත්‍රය භාවිතයෙන්)

    V_R1 = I‍‍‍ x R₁

                     =0.05A x 80Ω 

         =  4V   

  V_R2=I x R₂

                     =0.05A x120Ω 

                                   = 6V 

දැන් අපිට හොයාගන්න පුළුවන් වුනා, එක් එක් ප්‍රතිරෝධකය දෙපස පවත්නා වෝල්ටීයතා අගයන් කොපමණදැයි කියා දැනගන්න. ඒකෙන් අපිට පැහැදිලි වෙනවා මෙම පරිපථයට ලබාදුන් සැපයුම් වෝල්ටීයතාවය(V_in) වන 10V යන අගය 4V හා 6V ලෙසින් වෙන්වී තිබෙන බව. ඉතින් මේ විදියට වෙන්වී තිබෙන වෝල්ටීයතා ප්‍රමාණයන් පහත රූපයේ ආකාරයට වෙන්කර අපට භාවිතයට ගැනීමට හැකියාව තිබෙනවා.

එවගේම මේ 'වෝල්ටීයතා බෙදුම' තුලින් ප්‍රතිරෝධක 2ක් පමණක් නොව, ඊට වැඩි ප්‍රමාණයක් භාවිතයෙන් එකිනෙකට වෙනස් වෝල්ටීයතා ප්‍රමාණ කිහිපයක් සකසා ගැනීමට පුළුවන්. පහත රූපයෙන් ඔබට දැකගන්න පුළුවන් ඒ ආකාරයට ප්‍රතිරෝධක 4ක් භාවිතා කර සකස්කල "වෝල්ටීයතා බෙදුමක්" (Voltage Divider) ..

මෙහිදී  ඔබට පැහැදිලි වන්නට ඇති එක් එක් ප්‍රතිරෝධකයේ දෙපස ඇති වෝල්ටීයතා ප්‍රමාණයන් සියල්ල එකිනෙකට එකතු කලවිට අප ලබාදුන් සැපයුම් වෝල්ටීයතාවය(V_in) ලබාගන්නට පුළුවන් බව,

ඉතින් මං හිතනවා මේ කිවුව දේවල් ටික ඕගොල්ලෝ තේරුම් ගන්න ඇති කියලා. ඒක නිසා දැන් අපි "වෝල්ටීයතා බෙදුම" ආශ්‍රිත ගණනය කිරීම් වලට භාවිතා කරන සමීකරණයක් ගැන විමසා බලමු..

 "වෝල්ටීයතා බෙදුම" ආශ්‍රිත ගණනය කිරීම්.. 

මෙම ගණනය කිරීම් සදහා ඉහතින් සදහන් කර ඇති සමීකරණය අප යොදාගනු ලබනවා. මෙය තුලින් අපට ශ්‍රේණිගත පරිපථයක් තුල ඇති එක් එක් ප්‍රතිරෝධකය දෙපස ඇතිවන වෝල්ටීයතා ප්‍රමාණයන්(V_out) පහසුවෙන් සොයාගන්න පුළුවන්.

නමුත් මෙම සමීකරනය සැකසුණු ආකාරය පිළිබදව දැන් මම කතාකරන්න බලාපොරොත්තු වෙන්නේ නෑ. මෙම සමීකරණය පිළිබදව තවදුරටත් පහත රූපය තුලින් ඔබට පැහැදිලි කරගන්න පුළුවන්..

V_out =පිටවන වෝල්ටීයතාවය(ප්‍රතිරෝධය දෙපස ඇතිවන "V" අගය)

V_in   = සැපයුම් වෝල්ටීයතාවය

R₁, R₂ =පරිපථයේ අඩංගු ප්‍රතිරෝධකයන්ගේ අගය..

• මෙම සමීකරණයේ බෙදීමට ඉහලින් ඇති R₂ තුලට ආදේශ කලයුත්තේ පිටවන වෝල්ටීයතාවය නැතිනම් V_out එක සොයාගැනීමට අවශ්‍ය ප්‍රතිරෝධකයේ අගයයි..
• පහලින් ඇති R₁₊R₂ යන්නට ආදේශ කලයුත්තේ පරිපථය තුල ඇති V_out එක සොයාගැනීමට අවශ්‍ය ප්‍රතිරෝධකයේ අගය හා අනෙක් ප්‍රතිරෝධක අගයන්හි එකතුවයි..

එහෙනම් දැන් අපි මේ සමීකරණය භාවිතා කරලා සරල ගැටලුවක් විසදමු..

     ගැටලුව...       

12V විදුලි සැපයුමකට ශ්‍රේණිගතව සවිකල 50Ω ප්‍රතිරෝධ 2ක් අඩංගු පරිපථයක සටහනක් ඉහතින් දැක්වේ. මෙහි එක් එක් ප්‍රතිරෝධකය දෙපස ඇති වෝල්ටීයතාවය(V_out) සොයන්න.

ඉහත රූපයෙන් ඕගොල්ලන්ට පුළුවන් විසදූ ගණිත ගැටලුව බලාගන්න. එහිදි R₂ ප්‍රතිරෝධය දෙපස ඇති විභව වෙනස වන්නේ(V_out) 6V පමණ වේ. 

එසේනම් අනෙක් ප්‍රතිරෝධකයේ (R₁) වෝල්ටීයතාවය (V_out) වන්නේ...

  V_R1 = V_in- V_R2

       _=12V-6V

 _= 6V

_{මෙහිදී අපි වෝල්ටීයතා බෙදුම සදහා භාවිතා කලේ සමාන අගයන් ඇති ප්‍රතිරෝධක 2ක්, ඒනිසා සැපයුම් වෝල්ටීයතාවය}(V_in) 6V ලෙස සමාන කොටස් 2කට බෙදීගිය බව ඔබට වැටහෙනවා ඇති..

ඉතින් ඔන්න ඔහොමයි වෝල්ටීයතා බෙදුම ආශ්‍රිතව සරල ගණනය කිරීම් ටිකක් කරන්නේ. එහෙනම් දැන් අපි බලමු මේ වෝල්ටීයතා බෙදුමේ ඇති අවාසි සහ ඒවා වැලැක්වීමට යොදන උපක්‍රම මොනවද කියලා..

වෝල්ටීයතා බෙදුමෙහි ඇති අවාසි..

• මෙහි ඇති එක් අවාසියක් වන්නේ, වෝල්ටීයතා බෙදුම භාවිතා කර වෙන්කරගත් වෝල්ටීයතාවය(V_out) වෙතට "භාරයක්(Load)" ලබාදුන් විට, එම V_out එකට අදාල ප්‍රතිරෝධකයේ අගය වෙනස් වී ලැබිය යුතු වෝල්ට් ප්‍රමාණය අඩුවීම හා වැඩි ශක්ති හානියක් සිදුවීමයි.

 භාරය නැතිනම් Load යනු කුමක්ද?.. 

"භාරය" නැතිනම් Load කියලා කියන්නේ යම්කිසි බලසැපයුමකින්, අප විසින් යම් කාර්යයක් ඉටුකරගැනීම සදහා යොදනු ලබන උපාංගය හෝ උපකරණයටයි.

උදාහරණයක් විදියට අපේ ගෙදර තියෙන 230V බල සැපයුමට බල්බයක් සවිකරලා ආලෝකය ලබාගන්නවා නම්, එහිදි භාරය නැත්නම් Load එක වෙන්නෙ 'බල්බයයි'. 

තවත් නිදසුනක් කියනවනම් ගෙදර විදුලි සැපයුමට වතුර මෝටරයක් සවිකර එයින් අපගේ අවශ්‍යතාවය ඉටුකරගන්නවනම්, එහිදි භාරය නැතිනම් Load එක වෙන්නේ 'වතුර මෝටරයයි'..

ඉතින් මේ විදියට විදුලියට සම්බන්ධ කරන ඕනෑම උපාංගයක හෝ උපකරණයක අභ්‍යන්තරයේ යම් කිසි ප්‍රතිරෝධි අගයක් අඩංගු වෙනවා. ඒකට අපි "අභ්‍යන්තර ප්‍රතිරෝධය" කියලා කියනවා. ඉතින් මේ විදියට අභ්‍යන්තර ප්‍රතිරෝධයක් සහිත භාරයක්(Load) වෝල්ටීයතා බෙදුමක V_out එකට සම්බන්ධ කලවිට, එහි ඇති අභ්‍යන්තර ප්‍රතිරෝධය V_out එකට අදාල ප්‍රතිරෝධයත් සමග සමාන්තරගතව සම්බන්ධ වීම (Resistor in Parallel) සිද්ධවෙනවා. මේනිසා එම ප්‍රතිරෝධකයේ අගය අඩුවීම සිදුවෙනවා. එතකොට V_out එකේ කලින් තිබූ වෝල්ටීයතා අගයන් ඊට සාපේක්ෂව අඩුවීමක් සිද්ධවෙනවා. ඒනිසා මෙම වෝල්ටීයතා බෙදුමෙන් ලබාගන්නා වෝල්ටීයතා අගයන් ස්ථාවර වෙන්නේ නෑ. මෙයට අදාල සරල ගණනය කිරීමක් පහත රූපය තුලින් ඔබට දැකබලාගන්න පුළුවන්... 

මෙහි ගණනය කිරීම් දැක්කම ඔබට පෙනෙනවා ඇති භාරයක්(Load) නොමැතිව ඇතිවිට V_out එකේ අගය 6V වූ අතර, භාරයක්(Load) එක්කල විට එය 4V දක්වා පහත බැස ඇති ආකාරය. මෙයින් අපට නිගමනය කරන්න පුළුවන් "වෝල්ටීයතා බෙදුමෙන්" ලැබෙන වෝල්ට් අගයන් ස්ථාවර නොවන බව,..

• වෝල්ටීයතා බෙදුමෙහි ඇති තවත් අවාසියක් වන්නේ මෙය තුලින් වැඩි ධාරාවක් ලබාගත නොහැකිවීමයි. මෙහිදි වැඩි ධාරාවක් ලබාගැනීමට උත්සාහ කලොත් සිදුවන්නේ එහි ඇති ප්‍රතිරෝධක දැවී විනාශ වී යාමයි.

ඉතින් මේ ආකාරයට වෝල්ටීයතා බෙදුම භාවිතයේදි ඇතිවන ගැටලු විසදීම සදහා එහි ගණනය කිරීම් කරන විට එම දෝශ මගහැරෙන ලෙස ගණනය කිරීම් සිදුකරගන්න අප වගබලාගන්න ඕනේ, ඒ වගේම මෙයින් අධික ධාරාවක් ලබාගත නොහැකිවීමට විසදුමක් ලෙස අපට ඒසදහා ට්‍රාන්සිස්ටරයක් (Transistor) යොදාගැනීමට හැකියාව තිබෙනවා..

ට්‍රාන්සිස්ටරය(Transistor)

මෙමගින් වෝල්ටීයතා බෙදුමෙන් ලැබෙන අඩු ධාරාව වැඩි ධාරාවක් බවට අපට පහසුවෙන් හරවාගැනීමට හැකියාව තිබෙනවා. 

"වෝල්ටීයතා බෙදුමකට" ට්‍රාන්සිස්ටරයක් භාවිතා කර ඇති අයුරු.

"වෝල්ටීයතා බෙදුම" භාවිතා වන තවත් අවස්ථාවක්

ඔන්න එහෙනම් අද ලිපිය තුලින් "වෝල්ටී‍යතා බෙදුම" (Voltage Divider) ගැන ගොඩක් කරුණු කතාකලානේ.
ඉතින් මේ ලිපිය ගැන ඕගොල්ලන්ගෙ අදහස්,යෝජනා,චෝදනා Comment එකකින් දක්වලා සහයෝගය දක්වන්නකෝ.
එහෙනම්......


තවත් ලිපියකින් ලබන සතියේ නැවත හමුවෙමු...!

Share on Google Plus

About REX