आरसी, आरएल और आरएलसी सर्किट

पूरे इलेक्ट्रॉनिक्स घटकों को दो व्यापक श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है, एक सक्रिय घटक और दूसरा निष्क्रिय घटक के रूप में। निष्क्रिय घटकों में रेसिस्टर (R), कैपेसिटर (C) और इंडक्टर (L) शामिल हैं। ये इलेक्ट्रॉनिक्स सर्किट में तीन सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले घटक हैं और आप उन्हें लगभग हर एप्लिकेशन सर्किट में पाएंगे। विभिन्न संयोजनों में एक साथ ये तीन घटक RC, RL और RLC सर्किट बनाएंगे और इनमें कई अनुप्रयोग हैं जैसे फ़िल्टरिंग सर्किट, ट्यूब लाइट चोक, मल्टीवीब्रेटर आदि। इसलिए इस ट्यूटोरियल में हम इन सर्किटों के मूल, पीछे के सिद्धांत को जानेंगे। उन्हें और हमारे सर्किट में उनका उपयोग कैसे करें।

इससे पहले कि हम मुख्य विषयों में कूदें एक सर्किट में एक आर, एल और सी क्या करता है यह समझने देता है।

रोकनेवाला: प्रतिरोधों को "R" अक्षर द्वारा निरूपित किया जाता है। एक रोकनेवाला एक तत्व है जो ज्यादातर गर्मी के रूप में ऊर्जा को नष्ट करता है। इसके पार एक वोल्ट की गिरावट होगी जो कि इसके माध्यम से बहने वाली धारा के एक निश्चित मूल्य के लिए बनी हुई है।

संधारित्र: कैपेसिटर को "C" अक्षर द्वारा निरूपित किया जाता है। एक संधारित्र एक ऐसा तत्व है जो ऊर्जा (अस्थायी रूप से) को विद्युत क्षेत्र के रूप में संग्रहीत करता है। संधारित्र वोल्टेज में परिवर्तन का विरोध करता है। कई प्रकार के कैपेसिटर हैं, जिनमें से सिरेमिक कैपेसिटर और इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर ज्यादातर उपयोग किए जाते हैं। वे एक दिशा में चार्ज करते हैं और विपरीत दिशा में निर्वहन करते हैं

इंडक्टर: इंडक्टर्स को "L" अक्षर से दर्शाया जाता है। एक Inductor भी संधारित्र के समान होता है, यह ऊर्जा भी संग्रहीत करता है लेकिन चुंबकीय क्षेत्र के रूप में संग्रहीत होता है। प्रेरक वर्तमान परिवर्तनों का विरोध करते हैं। Inductors आम तौर पर एक कुंडल घाव तार होते हैं और शायद ही कभी पूर्व के दो घटकों की तुलना में उपयोग किया जाता है।

जब इन रेसिस्टर, कैपेसिटर और इंडक्टर्स को एक साथ रखा जाता है तो हम RC, RL और RLC सर्किट जैसे सर्किट बना सकते हैं जो समय और आवृत्ति पर निर्भर प्रतिक्रियाओं को प्रदर्शित करता है जो पहले से बताए गए कई एसी अनुप्रयोगों में उपयोगी होगा। एक आरसी / आरएल / आरएलसी सर्किट का उपयोग फिल्टर, थरथरानवाला के रूप में किया जा सकता है और बहुत कुछ इस ट्यूटोरियल में हर पहलू को कवर करना संभव नहीं है, इसलिए हम इस ट्यूटोरियल में उनके मूल व्यवहार को जानेंगे।

आरसी / आरएल और आरएलसी सर्किट के मूल सिद्धांत:

इससे पहले कि हम प्रत्येक विषय के साथ शुरू करें, हम यह समझें कि एक इलेक्ट्रॉनिक सर्किट में एक रेसिस्टर, कैपेसिटर और एक इंडक्टर कैसे व्यवहार करते हैं। समझने के उद्देश्य के लिए आइए एक साधारण सर्किट पर विचार करें जिसमें एक कैपेसिटर और रेसिस्टर में एक बिजली की आपूर्ति (5 वी) है। इस मामले में जब बिजली की आपूर्ति आरसी जोड़ी से जुड़ी होती है, तो रेसिस्टर (वीआर) के पार वोल्टेज अपने अधिकतम मूल्य तक बढ़ जाता है जबकि संधारित्र (वीसी) के पार वोल्टेज शून्य पर रहता है, फिर धीरे-धीरे संधारित्र आवेश का निर्माण करने लगता है और इस प्रकार रोकनेवाला भर में वोल्टेज कम हो जाएगा और संधारित्र भर में वोल्टेज तब तक बढ़ जाएगा जब तक कि प्रतिरोध वोल्टेज (वीआर) शून्य तक नहीं पहुंच गया है और कैपेसिटर वोल्टेज (वीसी) अपने अधिकतम मूल्य पर पहुंच गया है। नीचे GIF में सर्किट और वेव फॉर्म को देखा जा सकता है

आइए सर्किट में क्या वास्तविक घटना है यह समझने के लिए उपरोक्त छवि में तरंग रूप का विश्लेषण करें। नीचे की छवि में एक अच्छी तरह से चित्रित तरंग दिखाया गया है।

जब स्विच को प्रतिरोधक (लाल लहर) के पार वोल्टेज पर चालू किया जाता है और कैपेसिटर (नीली तरंग) के पार वोल्टेज शून्य पर रहता है। तब संधारित्र चार्ज होता है और Vr शून्य हो जाता है और Vc अधिकतम हो जाता है। इसी प्रकार जब स्विच को संधारित्र निर्वहन बंद कर दिया जाता है और इसलिए ऋणात्मक वोल्टेज रिसिस्टर में दिखाई देता है और जैसे ही संधारित्र डिस्चार्ज होता है दोनों संधारित्र और प्रतिरोधक वोल्टेज शून्य हो जाता है जैसा कि ऊपर दिखाया गया है।

साथ ही साथ इंडिकेटर्स के लिए भी कल्पना की जा सकती है। एक संधारित्र के साथ संधारित्र को बदलें और तरंग को केवल प्रतिबिंबित किया जाएगा, यही है कि प्रतिरोध (वीआर) के पार वोल्टेज शून्य होगा जब स्विच चालू किया जाता है क्योंकि पूरे वोल्टेज इंडक्टर (वीएल) में दिखाई देगा। जैसे कि प्रारंभ करनेवाला वोल्टेज (Vl) के पार वोल्टेज को शून्य तक ले जाता है और प्रतिरोधक (Vr) के पार वोल्टेज अधिकतम वोल्टेज तक पहुंच जाएगा।

आरसी सर्किट:

आर सी सर्किट (अवरोधक संधारित्र सर्किट) एक संधारित्र से मिलकर बनता है और एक अवरोधक एक वोल्टेज या वर्तमान स्रोत के लिए श्रृंखला या समानांतर में या तो जुड़ा हुआ है। इस प्रकार के सर्किट को आरसी फिल्टर या आरसी नेटवर्क के रूप में भी कहा जाता है क्योंकि वे अनुप्रयोगों को फ़िल्टर करने में सबसे अधिक उपयोग किए जाते हैं। आरसी सर्किट का उपयोग कुछ क्रूड फिल्टर जैसे कम-पास, हाई-पास और बैंड-पास फिल्टर बनाने के लिए किया जा सकता है। एक पहले के आदेश आर सी सर्किट केवल एक अवरोधक और एक संधारित्र से मिलकर बनता है और हम इस ट्यूटोरियल में एक ही विश्लेषण करेगा

आरसी सर्किट को समझने के लिए, हम प्रोटीस पर एक बेसिक सर्किट बनाते हैं और यह कैसे व्यवहार करता है इसका विश्लेषण करने के लिए गुंजाइश भर में लोड को कनेक्ट करते हैं। तरंग के साथ सर्किट नीचे दिया गया है

हमने आरसी सर्किट बनाने के लिए 470uF के कैपेसिटर के साथ श्रृंखला में ज्ञात प्रतिरोध 1k ओम का लोड (लाइट बल्ब) कनेक्ट किया है। सर्किट 12V बैटरी द्वारा संचालित होता है और सर्किट को बंद करने और खोलने के लिए एक स्विच का उपयोग किया जाता है। तरंग को भार बल्ब में मापा जाता है और ऊपर की छवि पर पीले रंग में दिखाया गया है।

प्रारंभ में जब स्विच खुला होता है तो अधिकतम वोल्टेज (12V) प्रतिरोधक प्रकाश बल्ब लोड (Vr) के पार दिखाई देता है और संधारित्र के पार वोल्टेज शून्य होगा। जब स्विच को बंद कर दिया जाता है तो प्रतिरोधक के पार वोल्टेज शून्य हो जाएगा और फिर संधारित्र आवेशों के अनुसार वोल्टेज ग्राफ में दिखाए अनुसार वापस अधिकतम पर पहुंच जाएगा।

संधारित्र के चार्ज होने का समय सूत्र T = 5 where द्वारा दिया जाता है , जहाँ "Ƭ" tou का प्रतिनिधित्व करता है (समय स्थिर)।

आइए हम अपने संधारित्र के सर्किट में चार्ज होने में लगने वाले समय की गणना करें।

Ƭ = आरसी = (1000 * (470 * 10 ^ -6)) = 0.47 सेकंड T = 5Ƭ = (5 * 0.47) T = 2.35 सेकंड।

हमने गणना की है कि संधारित्र को चार्ज करने के लिए लिया गया समय 2.35 सेकंड होगा, इसे ऊपर दिए गए ग्राफ़ से भी सत्यापित किया जा सकता है। Vr के लिए 0V से 12V तक पहुंचने का समय संधारित्र के लिए 0V से अधिकतम वोल्टेज तक चार्ज किए गए समय के बराबर है। ग्राफ़ को नीचे की छवि में कर्सर का उपयोग करके चित्रित किया गया है।

इसी प्रकार हम किसी भी समय संधारित्र के पार वोल्टेज की गणना कर सकते हैं और संधारित्र के माध्यम से किसी भी समय संधारित्र के माध्यम से नीचे के सूत्रों का उपयोग कर सकते हैं

V (t) = V _B (1 - e ^{-t / RC}) I (t) = I _o (1 - e ^{-t / RC})

जहां, V _B बैटरी वोल्टेज है और I _o सर्किट का आउटपुट करंट है। टी का मान समय (सेकंड में) है जिस पर संधारित्र के वोल्टेज या वर्तमान मूल्य की गणना की जानी है।

आरएल सर्किट:

आर एल सर्किट (अवरोधक करनेवाला सर्किट) एक प्रारंभ करनेवाला के शामिल होंगे और एक अवरोधक फिर से श्रृंखला या समानांतर में या तो जुड़ा हुआ है। एक श्रृंखला आरएल सर्किट को वोल्टेज स्रोत द्वारा संचालित किया जाएगा और एक समानांतर आरएल सर्किट को वर्तमान स्रोत द्वारा संचालित किया जाएगा। RL सर्किट को आमतौर पर निष्क्रिय फिल्टर के रूप में उपयोग किया जाता है, पहला आदेश आरएल सर्किट केवल एक प्रारंभ करनेवाला और एक संधारित्र नीचे दिखाया गया है

इसी तरह एक आरएल सर्किट में हमें कैपेसिटर को एक इंडक्टर के साथ बदलना पड़ता है। लाइट बल्ब को एक शुद्ध प्रतिरोधक भार के रूप में कार्य करने के लिए माना जाता है और बल्ब का प्रतिरोध 100 ओम के ज्ञात मान पर सेट होता है।

जब सर्किट खुला होता है, तो प्रतिरोधक भार के पार वोल्टेज अधिकतम होगा और जब स्विच बंद हो जाता है तो बैटरी को वोल्टेज से प्रारंभ करनेवाला और प्रतिरोधक लोड के बीच साझा किया जाता है। प्रारंभ करनेवाला जल्दी से चार्ज करता है और इसलिए अचानक वोल्टेज ड्रॉप प्रतिरोधक लोड आर द्वारा अनुभव किया जाएगा।

प्रारंभ करने के लिए प्रारंभ करने के लिए लगने वाले समय की गणना सूत्र T = 5 formula के उपयोग से की जा सकती है , जहाँ “represents” tou (समय) का प्रतिनिधित्व करता है।

सर्किट में चार्ज करने के लिए हमारे प्रारंभकर्ता के लिए लिए गए समय की गणना करते हैं। यहां हमने मूल्य 1 एमएच के प्रारंभकर्ता और मूल्य 100 ओम के अवरोधक का उपयोग किया है

Ƭ = L / R = (1 * 10 ^ -3) / (100) = 10 ^ -5 सेकंड T = 5Ƭ = (5 * 10 ^ -5) = 50 * 10 ^ -6 T = 50 u सेकंड।

इसी प्रकार, हम किसी भी समय इंडक्टर के लिए वोल्टेज की गणना कर सकते हैं और इंडक्टर के माध्यम से किसी भी समय नीचे दिए गए फॉर्मूले का उपयोग करके कर सकते हैं

V (t) = V _B (1 - e ^{-tR / L}) I (t) = I _o (1 - e ^{-tR / L})

जहां, V _B बैटरी वोल्टेज है और I _o सर्किट का आउटपुट करंट है। T का मान वह समय (सेकंड में) है जिस पर Inductor के वोल्टेज या वर्तमान मूल्य की गणना की जानी है।

RLC सर्किट:

एक RLC सर्किट जैसा कि नाम से ही स्पष्ट है कि इसमें एक रेसिस्टर, कैपेसिटर और इंडक्टर शामिल होंगे जो श्रृंखला या समानांतर में जुड़े होंगे । सर्किट एक थरथरानवाला सर्किट बनाता है जो आमतौर पर रेडियो रिसीवर और टीवी में उपयोग किया जाता है। यह आमतौर पर एनालॉग अनुप्रयोगों में स्पंज सर्किट के रूप में भी उपयोग किया जाता है। पहले क्रम RLC सर्किट की अनुनाद संपत्ति नीचे चर्चा की गई है

RLC सर्किट भी श्रृंखला गूंज सर्किट, दोलन सर्किट या एक देखते सर्किट के रूप में कहा जाता है। ये सर्किट एक गुंजयमान आवृत्ति संकेत प्रदान करने की क्षमता है जैसा कि नीचे की छवि में दिखाया गया है

यहां हमारे पास 100u का कैपेसिटर C1 और एक स्विच के जरिए 10mH कनेक्टेड टिन सीरीज़ का Inductor L1 है। चूँकि C और L को जोड़ने वाले तार में कुछ आंतरिक प्रतिरोध होगा, इसलिए यह माना जाता है कि तार के कारण थोड़ी मात्रा में प्रतिरोध मौजूद है।

प्रारंभ में, हम स्विच 2 को खुले रखते हैं और बैटरी स्रोत (9V) से संधारित्र को चार्ज करने के लिए स्विच 1 को बंद करते हैं। फिर संधारित्र को चार्ज करने के बाद स्विच 1 को खोला जाता है और फिर स्विच 2 को बंद कर दिया जाता है।

जैसे ही स्विच बंद किया जाता है संधारित्र में संग्रहीत चार्ज प्रारंभ करनेवाला की ओर बढ़ जाएगा और इसे चार्ज करेगा। एक बार जब संधारित्र पूरी तरह से चार्ज नहीं हो जाता है, तो प्रारंभ करनेवाला वापस संधारित्र में निर्वहन करना शुरू कर देगा, इस तरह से प्रभार और संधारित्र के बीच में प्रवाह होगा। लेकिन चूंकि इस प्रक्रिया के दौरान प्रभार में कुछ कमी आएगी, इसलिए कुल चार्ज धीरे-धीरे कम हो जाएगा जब तक कि यह ऊपर के ग्राफ़ में दिखाए अनुसार शून्य तक नहीं पहुंच जाता।

अनुप्रयोग:

रेसिस्टर्स, इंडक्टर्स और कैपेसिटर सामान्य और सरल घटक हो सकते हैं, लेकिन जब उन्हें आरसी / आरएल और आरएलसी सर्किट जैसे फॉर्म सर्किट में इकट्ठा करने के लिए जोड़ा जाता है, तो वे जटिल व्यवहार का प्रदर्शन करते हैं, जो इसे आवेदन की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए उपयुक्त बनाता है। उनमें से कुछ नीचे सूचीबद्ध हैं

• संचार प्रणाली
• संकेत प्रसंस्करण
• वोल्टेज / वर्तमान आवर्धन
• रेडियो तरंग संचारण
• आरएफ एम्पलीफायरों
• गुंजयमान नियंत्रण रेखा सर्किट
• चर धुन सर्किट
• दोलन सर्किट
• फ़िल्टरिंग सर्किट