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अधिकांश इलेक्ट्रॉनिक सर्किट में धारा सीमित करने वाले प्रतिरोधकों की एक महत्वपूर्ण भूमिका होती है क्योंकि वे विभिन्न भागों के माध्यम से कितनी बिजली प्रवाहित होती है, इसके प्रबंधन में मदद करते हैं। उनके बिना, अत्यधिक धारा प्रकाश उत्सर्जक डायोड (एलईडी), विभिन्न प्रकार के संवेदनशील घटकों के माध्यम से प्रवाहित हो सकती है, ट्रांजिस्टर और वे छोटे लेकिन शक्तिशाली एकीकृत सर्किट जिन्हें हम आजकल हर जगह देखते हैं। जब किसी चीज़ का निर्माण करते हैं जिसमें लगातार और नियंत्रित विद्युत प्रवाह की आवश्यकता होती है, तो इनमें से एक प्रतिरोधक जोड़ने से सुनिश्चित होता है कि सब कुछ ठीक से काम करे बिना क्षतिग्रस्त हुए। घर पर या पेशेवर रूप से इलेक्ट्रॉनिक प्रोजेक्ट्स तैयार करने वाले किसी भी व्यक्ति के लिए, यह जानना कि ये छोटे से घटक क्या करते हैं, एक कार्यात्मक उपकरण और वर्कबेंच पर जले हुए खराबे के बीच का अंतर बन सकता है। ये केवल पाठ्यपुस्तकों से सैद्धांतिक अवधारणाएं नहीं हैं, कई शौकीनों ने इस पाठ को कठिन तरीके से सीखा है जब उचित प्रतिरोधक गणनाओं को छोड़ दिया जाता है!
वर्तमान सीमित करने वाले परिपथों को लागू करने के लिए विभिन्न तरीके हैं, जो प्रत्येक विशिष्ट जरूरतों और अनुप्रयोगों को पूरा करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। इन विभिन्न प्रकारों को समझने से इंजीनियरों को अपने परियोजनाओं के लिए सबसे उपयुक्त तरीके का चयन करने में मदद मिल सकती है।
प्रतिरोधकों का उपयोग करके विद्युत धारा को सीमित करना परिपथ में बहने वाली विद्युत की मात्रा को नियंत्रित करने का एक सरल तरीका बना हुआ है। मूल रूप से, जिस भी उपकरण की रक्षा करने की आवश्यकता होती है और बिजली के स्रोत के बीच एक सामान्य प्रतिरोधक लगाना ही आवश्यक होता है। कई शौकीना और छोटे स्तर के इलेक्ट्रॉनिक प्रोजेक्ट इस तकनीक पर निर्भर करते हैं क्योंकि यह सामान्य LED परिपथों जैसी चीजों के लिए उचित कार्य करती है, जहां अधिक शक्ति की आवश्यकता नहीं होती। लेकिन यहां कुछ सीमाएं हैं। अधिक शक्ति की मांग वाले अनुप्रयोगों में ये सामान्य प्रतिरोधक तेजी से गर्म हो जाते हैं और ऊर्जा को आगे सही ढंग से स्थानांतरित करने के बजाय बहुत सारी ऊष्मा को बर्बाद कर देते हैं। इसलिए बड़े अनुप्रयोगों में जहां दक्षता अधिक महत्वपूर्ण होती है, ये आदर्श से कम हो जाते हैं।
डायोड का उपयोग करके वर्तमान सीमित करना मूल रूप से सर्किट में डायोड डालकर किया जाता है, ताकि बहने वाली धारा की मात्रा को नियंत्रित किया जा सके, जो आमतौर पर कुछ प्रतिरोधकों के साथ साथ काम करता है। यह व्यवस्था कुल मिलाकर अधिक स्थिर होती है, जिसी कारण से कई इंजीनियर धारा स्तरों पर नियंत्रण की आवश्यकता होने पर इस दृष्टिकोण का उपयोग करते हैं। इसकी तुलना वोल्टेज नियामकों या उन बिजली की आपूर्ति से की जा सकती है जिन्हें हम आजकल हर जगह देखते हैं। डायोड बस धारा को लगभग एक समान दर पर बहने देते हैं, चाहे स्थिति कुछ भी हो, इसलिए वे उन परिस्थितियों में बहुत अच्छे होते हैं जहां वोल्टेज अप्रत्याशित रूप से बदल सकता है। यह घटकों को क्षतिग्रस्त होने से बचाने में सहायता करता है और बिजली की दुनिया में चीजें थोड़ी अनिश्चित होने पर भी सब कुछ चिकनी रूप से चलता रहता है।
ट्रांजिस्टर के माध्यम से वर्तमान सीमा निर्धारण डिज़ाइनरों को पारंपरिक तरीकों की तुलना में उच्च विद्युत धारा स्तरों से निपटते समय काफी अधिक लचीलापन प्रदान करता है। हम इस तकनीक को शक्ति प्रवर्धक सेटअप और मोटर नियंत्रकों में व्यापक रूप से लागू किया गया देखते हैं, विशेष रूप से जहां भी विद्युत धारा को चलते फिरते समायोजित करने की आवश्यकता होती है। ट्रांजिस्टर के यहां मूल्यवान होने का कारण उनकी वास्तविक समय में विद्युत धारा प्रवाह को समायोजित करने की क्षमता है। इसका अर्थ है कि उपकरण अलग-अलग भारों को संभाल सकते हैं बिना अत्यधिक गर्म हुए या विफल हुए, जिसके कारण कई आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्स विभिन्न संचालन परिस्थितियों में भरोसेमंद प्रदर्शन के लिए ट्रांजिस्टर समाधानों पर निर्भर करते हैं। इंजीनियरों को यह बात पसंद है कि ये घटक सर्किट डिज़ाइन को वास्तविक दुनिया के अनुप्रयोगों के लिए दृढ़ और अनुकूलनीय बनाते हैं।
एक अलग एलईडी के लिए सही रेजिस्टर मान प्राप्त करना बहुत महत्वपूर्ण है, यदि हम चाहते हैं कि यह ठीक से काम करे और जलकर खराब न हो। मूल गणित ओम के नियम तक सीमित है, जिससे हमें यह सूत्र मिलता है: R बराबर (आपूर्ति वोल्टेज माइनस एलईडी वोल्टेज) को एलईडी से प्रवाहित होने वाली धारा से विभाजित किया जाता है। इसे सरल करके समझें, Vsource का अर्थ है कि हम किसी भी शक्ति की आपूर्ति कर रहे हैं, VLED का अर्थ है कि वास्तविक एलईडी घटक के पार वोल्टेज कितना गिर रहा है, और ILED हमें यह बताता है कि हमें किस धारा स्तर की आवश्यकता है। जब कोई व्यक्ति इस प्रतिरोधक मान की गणना सही तरीके से करता है, तो वह एलईडी को सुरक्षित सीमाओं के भीतर चलाए रखता है ताकि इसे अत्यधिक बिजली प्रवाह से क्षति न पहुंचे। अधिकांश शौकीनों ने अपनी गलत गणनाओं के कारण एलईडी के खराब होने का कठिन अनुभव किया है।
एलईडी को श्रृंखला में जोड़ते समय यह ध्यान रखना आवश्यक है कि उन्हें सम्मिलित रूप से कितनी वोल्टता की आवश्यकता है, क्योंकि प्रत्येक एलईडी पावर सप्लाई से कुछ वोल्टता लेता है। यह पता लगाने के लिए कि कौन-सा रेसिस्टर सबसे अच्छा काम करेगा, उन सभी एलईडी की संयुक्त वोल्टता आवश्यकताओं को जिस पावर स्रोत का हम उपयोग कर रहे हैं, उसमें से घटा दें, फिर उस संख्या को उनमें से प्रवाहित होने वाली वांछित धारा से विभाजित कर दें। यह सही करने से बिजली सभी जुड़े हुए एलईडी में समान रूप से प्रवाहित होती है। इससे वे समान चमक के साथ प्रकाशित होते हैं, बजाय इसके कि कुछ अधिक चमकते हों या संभवतः जल जाएं क्योंकि एक को बहुत अधिक बिजली मिल रही हो और दूसरा अंधेरे में रह जाए।
एलईडी को समानांतर में स्थापित करते समय, यह महत्वपूर्ण है कि प्रत्येक एलईडी को अपना स्वयं का धारा सीमित प्रतिरोधक प्राप्त हो। आवश्यक प्रतिरोधक के आकार की गणना करना मूल रूप से उसी गणित का अनुसरण करता है जिसका उपयोग हम एक एलईडी के लिए अकेले करते हैं। इस स्थापना के बिना, एलईडी के आर-पार असमान धारा वितरण का खतरा होता है। कुछ को बहुत अधिक बिजली मिल सकती है जबकि दूसरों को कम मिल सकती है, और यह हमारे सर्किट के कुछ हिस्सों को समय के साथ जला सकता है। इसके अलावा, अलग-अलग प्रतिरोधक होने का मतलब है कि यदि एक एलईडी खराब हो जाता है, तो शेष ठीक काम करते हैं। यह पूरे सिस्टम को वास्तविक दुनिया के अनुप्रयोगों में बहुत अधिक निर्भरशील बनाता है जहां चीजें हमेशा योजना के अनुसार नहीं चलती हैं।
जब श्रृंखला और समानांतर कनेक्शन को जोड़ने वाले LED एरे के साथ काम करते हैं, तो सभी कुछ सही ढंग से काम करे इसके लिए प्रतिरोधक गणित को सही करना काफी महत्वपूर्ण हो जाता है। मूल रूप से, हमें यह सुनिश्चित करना होता है कि प्रत्येक एकल LED को बिल्कुल सही मात्रा में धारा मिले बिना पूरे सर्किट में बहुत अधिक धारा प्रवाहित किए। यह बात बड़ी LED स्क्रीन या व्यावसायिक प्रकाश व्यवस्था के निर्माण के समय काफी महत्वपूर्ण होती है। यदि एरे का एक हिस्सा भी गड़बड़ करता है, तो यह पूरी प्रदर्शन व्यवस्था को बाधित कर सकता है या कुछ LED को अन्य की तुलना में जल्दी जलने का कारण बन सकता है। उचित प्रतिरोधक चयन से सभी रोशनी में एकरूपता बनाए रखने में मदद मिलती है, जो लंबे समय तक सिस्टम को सुचारु रूप से काम करने में सहायता करता है।
वर्तमान सीमित प्रतिरोधक एलईडी को बहुत अधिक विद्युत से सुरक्षित रखने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, जो उन्हें नष्ट कर सकती है। जब एलईडी सही विद्युत स्तर पर काम करती हैं, तो वे अधिक समय तक चलती हैं, जिसी कारण ये छोटे घटक एलईडी रोशनी, स्क्रीन और संकेतक पटलों में हर जगह दिखाई देते हैं। हमें वास्तव में बहुत सारे स्थानों पर यही चीजें मिलती हैं। वास्तव में साधारण चीजों जैसे रात्रि प्रकाश और टॉर्च में निश्चित रूप से इनकी आवश्यकता होती है, लेकिन बड़ी स्थापनाओं में भी इनका महत्व होता है। भवनों पर लगे विशाल डिजिटल संकेतों या पूरे स्टोरफ्रंट तक फैली हुई शानदार छुट्टी की सजावट के बारे में सोचिए। प्रतिरोधक मूल्यों को सही तरीके से निर्धारित करना एक अन्य कारण के लिए भी बहुत महत्वपूर्ण है। उचित विद्युत नियंत्रण के बिना, एक ही सरणी में विभिन्न एलईडी अन्य एलईडी की तुलना में अधिक चमकदार या मंद हो सकती हैं, जिससे एक असमान दृश्य उत्पन्न होता है, जिसे कोई भी पेशेवर स्थानों में देखना नहीं चाहेगा।
धारा सीमित करने वाले प्रतिरोधक बिजली की आपूर्ति के लिए आवश्यक हैं, क्योंकि वे लघु परिपथों और अति-धारा स्थितियों को समस्या बनने से पहले रोक देते हैं। ये छोटे कार्यकुशल प्रतिरोधक सभी प्रकार के पावर सप्लाई डिज़ाइनों में पाए जाते हैं, चाहे वे रैखिक प्रकार के हों या स्विचन प्रकार के। इनका मुख्य कार्य वोल्टेज को स्थिर रखना है ताकि किसी खराबी की स्थिति में नाजुक इलेक्ट्रॉनिक उपकरण खराब न हों। इनके बिना, अचानक बिजली के स्पाइक्स से घटक पिघल सकते हैं या पूरे सर्किट बोर्ड ही नष्ट हो सकते हैं। इसी कारण इंजीनियर अपने डिज़ाइनों में इन प्रतिरोधकों को शामिल करते हैं, विशेष रूप से उन प्रणालियों में जहां विश्वसनीयता सबसे महत्वपूर्ण होती है, जैसे कि औद्योगिक उपकरणों या चिकित्सा उपकरणों में।
करंट लिमिटिंग रेजिस्टर्स बैटरियों को उचित ढंग से संचालित करने के लिए महत्वपूर्ण हैं क्योंकि ये चार्जिंग और डिस्चार्जिंग दोनों करंट को नियंत्रित करते हैं, जिससे बैटरियों को खराब होने से बचाया जा सके। हम यह देखते हैं कि इलेक्ट्रिक कारों और हमारे दैनिक उपयोग के उपकरणों जैसे स्मार्टफोन्स और लैपटॉप्स में ये घटक वास्तविक अंतर ला रहे हैं, क्योंकि वहां बैटरी के कार्यनिष्पादन का बहुत महत्व है। जब करंट इन रेजिस्टर्स के माध्यम से सही दर पर प्रवाहित होता है, तो यह वास्तव में बैटरियों को लंबे समय तक स्वस्थ बनाए रखता है, चार्ज के बीच की अवधि को बढ़ाता है और प्रत्येक चार्ज साइकिल से अधिकतम लाभ प्राप्त करता है। इसका अर्थ है कि उपकरणों का बेहतर कार्यनिष्पादन और ऐसे वाहन जो अप्रत्याशित बिजली समस्याओं के बिना सुचारु रूप से चलते हैं।
एक वर्तमान सीमित प्रतिरोधक का चयन करना सुरक्षित और विश्वसनीय रूप से सर्किट को चलाने के लिए कई महत्वपूर्ण कारकों पर विचार करना शामिल है। पावर रेटिंग काफी महत्वपूर्ण है क्योंकि यह हमें बताती है कि क्या प्रतिरोधक बिना अत्यधिक गर्म हुए और सर्किट बोर्ड को खराब किए बिना विद्युत भार का सामना कर सकता है। सहनशीलता (टॉलरेंस) भी एक महत्वपूर्ण कारक है क्योंकि यह यह निर्धारित करती है कि हमारा विद्युत नियंत्रण कितना सटीक है, विशेष रूप से उन परियोजनाओं में जहां सटीक विद्युत स्तरों की आवश्यकता होती है। तापमान गुणांक (टेम्परेचर कोएफिशिएंट) को भी नजरअंदाज नहीं किया जाना चाहिए। यह मान यह दर्शाता है कि तापमान बढ़ने या घटने पर प्रतिरोध में कितना परिवर्तन होता है, जो उन वातावरणों में काफी स्पष्ट हो जाता है जहां तापमान नियमित रूप से उतार-चढ़ाव करता रहता है। इन सभी विवरणों को सही ढंग से समायोजित करने से प्रतिरोधक दिन-प्रतिदिन के उपयोग में अच्छा प्रदर्शन करेगा और साथ ही उन कठिन परिस्थितियों में भी अपना काम जारी रखेगा जो कभी-कभी हमें बड़े सिस्टम में कई प्रतिरोधकों को जोड़ने या विभिन्न तापमान सीमाओं में संचालित करने पर आती हैं।
सर्किट की आवश्यकताओं के अनुसार ठीक से काम करने सुनिश्चित करने के लिए उचित धारा सीमित प्रतिरोधक चुनने के लिए कुछ सावधानीपूर्वक विचार की आवश्यकता होती है। सबसे पहले यह पता लगाएं कि संचालन के दौरान सर्किट में कितनी धारा और वोल्टेज वास्तव में आएगी। यह हमें गणना के लिए हमारा प्रारंभिक बिंदु देता है। यहां पुराने सिद्ध ओम के नियम को लागू करें ताकि बहुत अधिक गर्म होने या घटकों को उड़ाने से बचाने के लिए किस प्रकार के प्रतिरोध की आवश्यकता है, यह पता लगाया जा सके। संख्याओं की गणना करने के बाद, उस प्रतिरोधक की तलाश करें जो आवश्यक शक्ति रेटिंग और स्थिर प्रदर्शन के लिए आवश्यक सहनशीलता स्तर दोनों को पूरा करता हो। यह भी सुनिश्चित कर लें कि चुना गया भाग वास्तविक स्थितियों में उसके सामने आने वाली चुनौतियों का सामना कर सकता है, जिसमें कभी-कभी सर्किट द्वारा डाले गए भार में अचानक वृद्धि भी शामिल है। इन सभी विचारों को पूरा करने का मतलब है कि एक ऐसे प्रतिरोधक के साथ समाप्त होना जो विभिन्न परिदृश्यों में अपना काम विश्वसनीय तरीके से करे, चाहे वह शक्ति वितरण का प्रबंधन कर रहा हो या विभिन्न इलेक्ट्रॉनिक सेटअप में स्थिर प्रतिरोध मान बनाए रख रहा हो।
STMicroelectronics के द्वारा बनाया गया STM32F103RCT6 इंजीनियरों के बीच काफी लोकप्रिय हो गया है, जिसका कारण इसका कई तरह के इलेक्ट्रॉनिक प्रोजेक्ट्स में मजबूत प्रदर्शन है। इसके मुख्य हिस्से में 32-बिट ARM Cortex-M3 प्रोसेसर लगा है, जो तेजी से काम करने के साथ-साथ कम बिजली खपत के लिए जाना जाता है। इन विशेषताओं के कारण, यह चिप बहुत सारे अलग-अलग क्षेत्रों में उपयोग में लाई जाती है। उद्योगों के उपकरणों में इसका उपयोग स्थिर संचालन के लिए किया जाता है, उपभोक्ता उपकरणों में इसे स्मार्ट विशेषताओं के लिए शामिल किया जाता है, और IoT उपकरण इस पर निर्भर करते हैं जब उन्हें ऐसी चीज़ की आवश्यकता होती है जो जटिल कार्यों को ठीक से संभाल सके और खराब न हो।
SACOH के पास DSPIC माइक्रोकंट्रोलर्स की एक मजबूत लाइन है, जिन्होंने विश्वसनीय संचालन और मजबूत प्रदर्शन मापदंडों के लिए प्रतिष्ठा अर्जित की है। ये उन स्थितियों में बहुत अच्छा काम करते हैं, जहां सटीक नियंत्रण महत्वपूर्ण होता है और त्वरित प्रसंस्करण की आवश्यकता होती है, जिसके कारण इंजीनियर अक्सर कठिन परिस्थितियों में इन्हीं चिप्स का उपयोग करना पसंद करते हैं। वास्तव में, हम इन चिप्स का उपयोग वाहनों से लेकर कारखानों की स्वचालन प्रणाली और यहां तक कि घरेलू उपकरणों में भी देखते हैं। यह विविधता इन्हें विभिन्न उद्योगों में जटिल तकनीकी समस्याओं के समाधान के लिए काफी मूल्यवान बनाती है।
