વાહકતા: વ્યાખ્યા | સમીકરણો | માપ | એપ્લિકેશનો
વિદ્યુત વાહકતાતે ફક્ત એક અમૂર્ત ખ્યાલ કરતાં ઘણું વધારે છે; તે આપણા એકબીજા સાથે જોડાયેલા વિશ્વનો મૂળભૂત આધાર છે, જે તમારા હાથમાં રહેલા નવીનતમ ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણોથી લઈને આપણા શહેરોને પ્રકાશિત કરતા વિશાળ પાવર ડિસ્ટ્રિબ્યુશન ગ્રીડ સુધી બધું જ શાંતિથી પાવર આપે છે.
ઇજનેરો, ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ અને સામગ્રી વૈજ્ઞાનિકો, અથવા દ્રવ્યના વર્તનને ખરેખર સમજવા માંગતા કોઈપણ માટે, વાહકતામાં નિપુણતા મેળવવી એ કોઈ વાટાઘાટો નથી. આ ઊંડાણપૂર્વકની માર્ગદર્શિકા માત્ર વાહકતાની ચોક્કસ વ્યાખ્યા જ પૂરી પાડે છે, પરંતુ તેના મહત્વપૂર્ણ મહત્વને પણ ઉજાગર કરે છે, તેને પ્રભાવિત કરતા પરિબળોની શોધ કરે છે અને સેમિકન્ડક્ટર, સામગ્રી વિજ્ઞાન અને નવીનીકરણીય ઊર્જા જેવા વિવિધ ક્ષેત્રોમાં તેના અદ્યતન ઉપયોગોને પ્રકાશિત કરે છે. આ આવશ્યક ગુણધર્મને સમજવાથી વિદ્યુત વિશ્વના તમારા જ્ઞાનમાં કેવી રીતે ક્રાંતિ આવી શકે છે તે શોધવા માટે ફક્ત ક્લિક કરો.
અનુક્રમણિકા:
2. વાહકતાને પ્રભાવિત કરતા પરિબળો
4. વાહકતા કેવી રીતે માપવી: સમીકરણો
5. વાહકતા માપવા માટે વપરાતા સાધનો
વાહકતા શું છે?
વિદ્યુત વાહકતા (σ) એ એક મૂળભૂત ભૌતિક ગુણધર્મ છે જે વિદ્યુત પ્રવાહના પ્રવાહને ટેકો આપવા માટે સામગ્રીની ક્ષમતાનું પ્રમાણ નક્કી કરે છે.. મૂળભૂત રીતે, તે નક્કી કરે છે કે ચાર્જ કેરિયર્સ, મુખ્યત્વે ધાતુઓમાં મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન, કેટલી સરળતાથી પદાર્થને પાર કરી શકે છે. આ આવશ્યક લાક્ષણિકતા માઇક્રોપ્રોસેસરથી લઈને મ્યુનિસિપલ પાવર ઇન્ફ્રાસ્ટ્રક્ચર સુધીના અસંખ્ય એપ્લિકેશનો માટે મજબૂત આધાર છે.
વાહકતાના પારસ્પરિક ભાગ તરીકે, વિદ્યુત પ્રતિકારકતા (ρ) એ પ્રવાહના પ્રવાહનો વિરોધ છે. તેથી,ઓછો પ્રતિકાર સીધો ઉચ્ચ વાહકતાને અનુરૂપ છે. આ માપન માટે પ્રમાણભૂત આંતરરાષ્ટ્રીય એકમ સિમેન્સ પ્રતિ મીટર છે (સે/મી), જોકે મિલિસીમેન્સ પ્રતિ સેન્ટીમીટર (મિલિસેકંડ/સેમી) નો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે રાસાયણિક અને પર્યાવરણીય વિશ્લેષણમાં થાય છે.
વાહકતા વિરુદ્ધ પ્રતિકારકતા: વાહક વિરુદ્ધ ઇન્સ્યુલેટર
અપવાદરૂપ વાહકતા (σ) સામગ્રીને વાહક તરીકે નિયુક્ત કરે છે, જ્યારે ઉચ્ચારણ પ્રતિકારકતા (ρ) તેમને આદર્શ ઇન્સ્યુલેટર બનાવે છે. મૂળભૂત રીતે, સામગ્રી વાહકતામાં તીવ્ર વિરોધાભાસ મોબાઇલ ચાર્જ વાહકોની વિભેદક ઉપલબ્ધતામાંથી ઉદ્ભવે છે.
ઉચ્ચ વાહકતા (વાહક)
તાંબુ અને એલ્યુમિનિયમ જેવી ધાતુઓ અત્યંત ઊંચી વાહકતા દર્શાવે છે. આ તેમની પરમાણુ રચનાને કારણે છે, જેમાં સરળતાથી ખસેડી શકાય તેવા વેલેન્સ ઇલેક્ટ્રોનનો વિશાળ 'સમુદ્ર' છે જે વ્યક્તિગત પરમાણુઓ સાથે મજબૂત રીતે બંધાયેલા નથી. આ ગુણધર્મ તેમને ઇલેક્ટ્રિકલ વાયરિંગ, પાવર ટ્રાન્સમિશન લાઇન અને ઉચ્ચ-આવર્તન સર્કિટ ટ્રેસ માટે અનિવાર્ય બનાવે છે.
જો તમે સામગ્રીના વીજળી વહન વિશે વધુ જાણવા આતુર છો, તો તમારા જીવનમાં બધી સામગ્રીની વીજળી વાહકતા જાહેર કરવા પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરતી પોસ્ટ વાંચવા માટે નિઃસંકોચ રહો.
ઓછી વાહકતા (ઇન્સ્યુલેટર)
રબર, કાચ અને સિરામિક્સ જેવા પદાર્થોને ઇન્સ્યુલેટર તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. તેમની પાસે થોડા અથવા બિલકુલ મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન હોય છે, જે ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહના માર્ગનો મજબૂત પ્રતિકાર કરે છે. આ લાક્ષણિકતા તેમને બધી વિદ્યુત પ્રણાલીઓમાં સલામતી, અલગતા અને શોર્ટ સર્કિટ અટકાવવા માટે મહત્વપૂર્ણ બનાવે છે.
વાહકતાને અસર કરતા પરિબળો
વિદ્યુત વાહકતા એ ભૌતિક ગુણધર્મોનો મૂળભૂત ગુણધર્મ છે, પરંતુ એક સામાન્ય ગેરસમજથી વિપરીત, તે નિશ્ચિત સ્થિરાંક નથી. વિદ્યુત પ્રવાહનું સંચાલન કરવાની સામગ્રીની ક્ષમતા બાહ્ય પર્યાવરણીય ચલો અને ચોક્કસ રચનાત્મક ઇજનેરી દ્વારા ગહન અને અનુમાનિત રીતે પ્રભાવિત થઈ શકે છે. આ પરિબળોને સમજવું એ આધુનિક ઇલેક્ટ્રોનિક્સ, સેન્સિંગ અને ઊર્જા તકનીકોનો પાયો છે:
1. બાહ્ય પરિબળો વાહકતાને કેવી રીતે પ્રભાવિત કરે છે
પદાર્થનું તાત્કાલિક વાતાવરણ તેના ચાર્જ કેરિયર્સ (સામાન્ય રીતે ઇલેક્ટ્રોન અથવા છિદ્રો) ની ગતિશીલતા પર નોંધપાત્ર નિયંત્રણ ધરાવે છે. ચાલો તેમને વિગતવાર અન્વેષણ કરીએ:
૧. થર્મલ ઇફેક્ટ્સ: તાપમાનની અસર
તાપમાન કદાચ વિદ્યુત પ્રતિકાર અને વાહકતાનો સૌથી સાર્વત્રિક સુધારક છે.
મોટાભાગની શુદ્ધ ધાતુઓ માટે,તાપમાન વધતાં વાહકતા ઘટે છે. થર્મલ ઉર્જા ધાતુના અણુઓ (સ્ફટિક જાળી) ને વધુ કંપનવિસ્તાર સાથે કંપન કરે છે, અને પરિણામે, આ તીવ્ર જાળીના સ્પંદનો (અથવા ફોનોન્સ) સ્કેટરિંગ ઘટનાઓની આવૃત્તિમાં વધારો કરે છે, જે અસરકારક રીતે વેલેન્સ ઇલેક્ટ્રોનના સરળ પ્રવાહને અવરોધે છે. આ ઘટના સમજાવે છે કે શા માટે વધુ ગરમ વાયર પાવર લોસ તરફ દોરી જાય છે.
તેનાથી વિપરીત, સેમિકન્ડક્ટર અને ઇન્સ્યુલેટરમાં, વધતા તાપમાન સાથે વાહકતા નાટકીય રીતે વધે છે. વધારાની થર્મલ ઉર્જા બેન્ડ ગેપ પર વેલેન્સ બેન્ડમાંથી ઇલેક્ટ્રોનને ઉત્તેજિત કરે છે અને વાહકતા બેન્ડમાં પ્રવેશ કરે છે, આમ મોબાઇલ ચાર્જ કેરિયર્સની સંખ્યા વધુ બને છે અને પ્રતિકારકતા નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડે છે.
2. યાંત્રિક તાણ: દબાણ અને તાણની ભૂમિકા
યાંત્રિક દબાણ લાગુ કરવાથી પદાર્થના અણુ અંતર અને સ્ફટિક માળખામાં ફેરફાર થઈ શકે છે, જે બદલામાં વાહકતાને પ્રભાવિત કરે છે, અને પીઝોરેસિસ્ટિવ સેન્સરમાં આ એક મહત્વપૂર્ણ ઘટના છે.
કેટલાક પદાર્થોમાં, સંકુચિત દબાણ પરમાણુઓને એકબીજાની નજીક લાવે છે, ઇલેક્ટ્રોન ઓર્બિટલ્સના ઓવરલેપને વધારે છે અને ચાર્જ કેરિયર્સની ગતિને સરળ બનાવે છે, જેનાથી વાહકતા વધે છે.
સિલિકોન જેવા પદાર્થોમાં, સ્ટ્રેચિંગ (ટેન્સાઇલ સ્ટ્રેન) અથવા સ્ક્વિઝિંગ (કોમ્પ્રેસિવ સ્ટ્રેન) ઇલેક્ટ્રોન ઊર્જા બેન્ડને ફરીથી ગોઠવી શકે છે, જે ચાર્જ કેરિયર્સના અસરકારક માસ અને ગતિશીલતામાં ફેરફાર કરે છે. આ ચોક્કસ અસર સ્ટ્રેન ગેજ અને પ્રેશર ટ્રાન્સડ્યુસરમાં ઉપયોગમાં લેવાય છે.
2. અશુદ્ધતા વાહકતાને કેવી રીતે પ્રભાવિત કરે છે
સોલિડ-સ્ટેટ ફિઝિક્સ અને માઇક્રોઇલેક્ટ્રોનિક્સના ક્ષેત્રમાં, વિદ્યુત ગુણધર્મો પર અંતિમ નિયંત્રણ રચનાત્મક એન્જિનિયરિંગ દ્વારા પ્રાપ્ત થાય છે, મુખ્યત્વે ડોપિંગ દ્વારા.
ડોપિંગ એ ચોક્કસ અશુદ્ધિ પરમાણુઓના ટ્રેસ જથ્થા (સામાન્ય રીતે પ્રતિ મિલિયન ભાગોમાં માપવામાં આવે છે) ને સિલિકોન અથવા જર્મેનિયમ જેવા અત્યંત શુદ્ધ, આંતરિક આધાર સામગ્રીમાં ખૂબ નિયંત્રિત રીતે દાખલ કરવાની પ્રક્રિયા છે.
આ પ્રક્રિયા ફક્ત વાહકતામાં ફેરફાર કરતી નથી; તે કમ્પ્યુટિંગ માટે જરૂરી અનુમાનિત, અસમપ્રમાણ વિદ્યુત વર્તણૂક બનાવવા માટે સામગ્રીના વાહક પ્રકાર અને સાંદ્રતાને મૂળભૂત રીતે અનુરૂપ બનાવે છે:
એન-ટાઇપ ડોપિંગ (નકારાત્મક)
યજમાન પદાર્થ (દા.ત., સિલિકોન, જેમાં 4 હોય છે) કરતાં વધુ સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન (દા.ત., ફોસ્ફરસ અથવા આર્સેનિક, જેમાં 5 હોય છે) ધરાવતા તત્વનો પરિચય. વધારાનો ઇલેક્ટ્રોન સરળતાથી વહન બેન્ડમાં દાન કરવામાં આવે છે, જે ઇલેક્ટ્રોનને પ્રાથમિક ચાર્જ વાહક બનાવે છે.
પી-ટાઈપ ડોપિંગ (પોઝિટિવ)
ઓછા સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન ધરાવતા તત્વનો પરિચય (દા.ત., બોરોન અથવા ગેલિયમ, જેમાં 3 હોય છે). આ ઇલેક્ટ્રોન ખાલી જગ્યા અથવા 'છિદ્ર' બનાવે છે, જે ધન ચાર્જ વાહક તરીકે કાર્ય કરે છે.
ડોપિંગ દ્વારા વાહકતાને ચોક્કસ રીતે નિયંત્રિત કરવાની ક્ષમતા એ ડિજિટલ યુગનું એન્જિન છે:
સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણો માટે, તેનો ઉપયોગ રચવા માટે થાય છેp-nડાયોડ અને ટ્રાન્ઝિસ્ટરના સક્રિય પ્રદેશો, જંકશન, જે ફક્ત એક જ દિશામાં પ્રવાહ વહેવા દે છે અને ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ (IC) માં મુખ્ય સ્વિચિંગ તત્વો તરીકે સેવા આપે છે.
થર્મોઇલેક્ટ્રિક ઉપકરણો માટે, વીજ ઉત્પાદન અને ઠંડક માટે વપરાતી સામગ્રીમાં નબળા થર્મલ વહન (તાપમાન ઢાળ જાળવવા) સામે સારા વિદ્યુત વહન (ચાર્જ ખસેડવા માટે) ની જરૂરિયાતને સંતુલિત કરવા માટે વાહકતા નિયંત્રણ મહત્વપૂર્ણ છે.
અદ્યતન સંવેદનાના દ્રષ્ટિકોણથી, કેમિરેસિસ્ટર બનાવવા માટે સામગ્રીને ડોપ કરી શકાય છે અથવા રાસાયણિક રીતે સુધારી શકાય છે, જેની વાહકતા ચોક્કસ વાયુઓ અથવા અણુઓ સાથે જોડાયા પછી નાટકીય રીતે બદલાય છે, જે અત્યંત સંવેદનશીલ રાસાયણિક સેન્સરનો આધાર બનાવે છે.
વિજ્ઞાન અને ઇજનેરીના લગભગ દરેક ક્ષેત્રમાં આગામી પેઢીની ટેકનોલોજી વિકસાવવા, શ્રેષ્ઠ કામગીરી સુનિશ્ચિત કરવા અને કાર્યક્ષમતા વધારવા માટે વાહકતાને સમજવી અને તેનું ચોક્કસ નિયંત્રણ કરવું મહત્વપૂર્ણ છે.
વાહકતા એકમો
વાહકતા માટે પ્રમાણભૂત SI એકમ સિમેન્સ પ્રતિ મીટર (S/m) છે. જોકે, મોટાભાગના ઔદ્યોગિક અને પ્રયોગશાળા સેટિંગ્સમાં, સિમેન્સ પ્રતિ સેન્ટીમીટર (S/cm) વધુ સામાન્ય આધાર એકમ છે. કારણ કે વાહકતા મૂલ્યો ઘણા ક્રમમાં પરિમાણને ફેલાવી શકે છે, માપ સામાન્ય રીતે ઉપસર્ગનો ઉપયોગ કરીને વ્યક્ત કરવામાં આવે છે:
1. માઇક્રોસીમેન્સ પ્રતિ સેન્ટીમીટર (mS/cm) નો ઉપયોગ ડીયોનાઇઝ્ડ અથવા રિવર્સ ઓસ્મોસિસ (RO) પાણી જેવા ઓછી વાહકતાવાળા પ્રવાહી માટે થાય છે.
2. નળના પાણી, પ્રક્રિયા પાણી અથવા ખારા દ્રાવણ માટે મિલીસીમેન્સ પ્રતિ સેન્ટીમીટર (mS/cm) સામાન્ય છે(૧ મિલિસેકન્ડ/સેમી = ૧,૦૦૦ μસેકન્ડ/સેમી).
3. ડેસીસીમેન્સ પ્રતિ મીટર (dS/m) ઘણીવાર ખેતીમાં વપરાય છે અને તે mS/cm (1 dS/m = 1 mS/cm) ની સમકક્ષ છે.
વાહકતા કેવી રીતે માપવી: સમીકરણો
Aવાહકતા મીટરતે સીધી વાહકતા માપતું નથી. તેના બદલે, તે વાહકતા માપે છે (સિમેન્સમાં) અને પછી સેન્સર-વિશિષ્ટ સેલ કોન્સ્ટન્ટ (K) નો ઉપયોગ કરીને વાહકતાની ગણતરી કરે છે. આ કોન્સ્ટન્ટ (સે.મી.ના એકમો સાથે)-1) એ સેન્સરની ભૂમિતિનો ભૌતિક ગુણધર્મ છે. સાધનની મુખ્ય ગણતરી છે:
વાહકતા (S/cm) = માપેલ વાહકતા (S) × કોષ સ્થિરાંક (K, cm⁻¹ માં)
આ માપ મેળવવા માટે વપરાતી પદ્ધતિ એપ્લિકેશન પર આધાર રાખે છે. સૌથી સામાન્ય પદ્ધતિમાં સંપર્ક (પોટેંશિયોમેટ્રિક) સેન્સરનો સમાવેશ થાય છે, જે ઇલેક્ટ્રોડ્સ (ઘણીવાર ગ્રેફાઇટ અથવા સ્ટેનલેસ સ્ટીલ) નો ઉપયોગ કરે છે જે પ્રવાહી સાથે સીધા સંપર્કમાં હોય છે. શુદ્ધ પાણી જેવા ઓછી-વાહકતા એપ્લિકેશનો માટે એક સરળ 2-ઇલેક્ટ્રોડ ડિઝાઇન અસરકારક છે. વધુ અદ્યતન 4-ઇલેક્ટ્રોડસેન્સરપૂરું પાડવુંઘણી વ્યાપક શ્રેણીમાં ઉચ્ચ ચોકસાઈ અને મધ્યમ ઇલેક્ટ્રોડ ફોલિંગથી થતી ભૂલો માટે ઓછી સંવેદનશીલ હોય છે.
કઠોર, કાટ લાગતા, અથવા ખૂબ જ વાહક દ્રાવણો માટે જ્યાં ઇલેક્ટ્રોડ ફાઉલ અથવા કાટ લાગશે, ઇન્ડક્ટિવ (ટોરોઇડલ) સેન્સર્સ કાર્ય કરે છે. આ બિન-સંપર્ક સેન્સર્સમાં ટકાઉ પોલિમરમાં સમાવિષ્ટ બે વાયર-વાઉન્ડ કોઇલ હોય છે. એક કોઇલ દ્રાવણમાં વિદ્યુત પ્રવાહ લૂપ પ્રેરિત કરે છે, અને બીજો કોઇલ આ પ્રવાહની તીવ્રતાને માપે છે, જે પ્રવાહીની વાહકતાના સીધા પ્રમાણસર છે. આ ડિઝાઇન અત્યંત મજબૂત છે કારણ કે કોઈપણ ધાતુના ભાગો પ્રક્રિયાના સંપર્કમાં આવતા નથી.
વાહકતા અને તાપમાનના માપન
વાહકતા માપન તાપમાન પર ખૂબ આધાર રાખે છે. જેમ જેમ પ્રવાહીનું તાપમાન વધે છે, તેમ તેમ તેના આયનો વધુ ગતિશીલ બને છે, જેના કારણે માપેલ વાહકતા વધે છે (ઘણીવાર ~2% પ્રતિ °C). માપન સચોટ અને તુલનાત્મક છે તેની ખાતરી કરવા માટે, તેમને પ્રમાણભૂત સંદર્ભ તાપમાનમાં સામાન્ય બનાવવું આવશ્યક છે, જે સાર્વત્રિક છે.૨૫°સે.
આધુનિક વાહકતા મીટર આ સુધારો આપમેળે કરે છેસંકલિતતાપમાનસેન્સર. આ પ્રક્રિયા, જેને ઓટોમેટિક ટેમ્પરેચર કમ્પેન્સેશન (ATC) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે, તે કરેક્શન અલ્ગોરિધમ (જેમ કે રેખીય સૂત્ર) લાગુ કરે છે.જી ૨૫ = જી_ટી/[૧+α(ટી-૨૫)]) વાહકતાનો અહેવાલ એ રીતે આપવો કે જાણે તે 25°C પર માપવામાં આવી હોય.
ક્યાં:
જી₂₅= 25°C પર સુધારેલ વાહકતા;
જી_ટી= પ્રક્રિયા તાપમાન પર માપવામાં આવતી કાચી વાહકતાT;
T= માપેલ પ્રક્રિયા તાપમાન (°C માં);
α (આલ્ફા)= દ્રાવણનો તાપમાન ગુણાંક (દા.ત., NaCl દ્રાવણ માટે 0.0191 અથવા 1.91%/°C).
ઓહ્મના નિયમ વડે વાહકતા માપો
વિદ્યુત વિજ્ઞાનનો પાયાનો પથ્થર, ઓહ્મનો નિયમ, પદાર્થની વિદ્યુત વાહકતા (σ) માપવા માટે એક વ્યવહારુ માળખું પૂરું પાડે છે. આ સિદ્ધાંતવોલ્ટેજ (V), વર્તમાન (I) અને પ્રતિકાર (R) વચ્ચે સીધો સંબંધ સ્થાપિત કરે છે.. આ નિયમને પદાર્થની ભૌતિક ભૂમિતિનો સમાવેશ કરીને, તેની આંતરિક વાહકતા મેળવી શકાય છે.
પહેલું પગલું એ છે કે ઓહ્મનો નિયમ (R = V/I) ચોક્કસ સામગ્રીના નમૂના પર લાગુ કરવો. આ માટે બે ચોક્કસ માપ લેવાની જરૂર છે: નમૂના પર લાગુ થયેલ વોલ્ટેજ અને પરિણામે તેમાંથી વહેતો પ્રવાહ. આ બે મૂલ્યોનો ગુણોત્તર નમૂનાનો કુલ વિદ્યુત પ્રતિકાર આપે છે. જોકે, આ ગણતરી કરેલ પ્રતિકાર તે નમૂનાના કદ અને આકાર માટે વિશિષ્ટ છે. આ મૂલ્યને સામાન્ય બનાવવા અને સામગ્રીની સહજ વાહકતા નક્કી કરવા માટે, વ્યક્તિએ તેના ભૌતિક પરિમાણોનો હિસાબ કરવો જોઈએ.
બે મહત્વપૂર્ણ ભૌમિતિક પરિબળો નમૂનાની લંબાઈ (L) અને તેનો ક્રોસ-સેક્શનલ વિસ્તાર (A) છે. આ તત્વો એક જ સૂત્રમાં સંકલિત છે: σ = L / (R^A).
આ સમીકરણ પ્રતિકારના માપી શકાય તેવા, બાહ્ય ગુણધર્મને વાહકતાના મૂળભૂત, આંતરિક ગુણધર્મમાં અસરકારક રીતે અનુવાદિત કરે છે. એ ઓળખવું મહત્વપૂર્ણ છે કે અંતિમ ગણતરીની ચોકસાઈ સીધી રીતે પ્રારંભિક ડેટાની ગુણવત્તા પર આધારિત છે. V, I, L, અથવા A માપવામાં કોઈપણ પ્રાયોગિક ભૂલો ગણતરી કરેલ વાહકતાની માન્યતા સાથે સમાધાન કરશે.
વાહકતા માપવા માટે વપરાતા સાધનો
ઔદ્યોગિક પ્રક્રિયા નિયંત્રણ, પાણી શુદ્ધિકરણ અને રાસાયણિક ઉત્પાદનમાં, વિદ્યુત વાહકતા માત્ર એક નિષ્ક્રિય માપન નથી; તે એક મહત્વપૂર્ણ નિયંત્રણ પરિમાણ છે. સચોટ, પુનરાવર્તિત ડેટા પ્રાપ્ત કરવો એ એકલ, સર્વ-હેતુક સાધનથી મળતું નથી. તેના બદલે, તેને એક સંપૂર્ણ, મેળ ખાતી સિસ્ટમ બનાવવાની જરૂર છે જ્યાં દરેક ઘટક ચોક્કસ કાર્ય માટે પસંદ કરવામાં આવે છે.
એક મજબૂત વાહકતા પ્રણાલીમાં બે મુખ્ય ભાગો હોય છે: નિયંત્રક (મગજ) અને સેન્સર (ઇન્દ્રિયો), જે બંનેને યોગ્ય માપાંકન અને વળતર દ્વારા ટેકો આપવો આવશ્યક છે.
૧. મુખ્ય ભાગ: વાહકતા નિયંત્રક
સિસ્ટમનું કેન્દ્રિય કેન્દ્ર છેઆઓનલાઇનવાહકતા નિયંત્રક, જે ફક્ત મૂલ્ય દર્શાવવા કરતાં ઘણું વધારે કરે છે. આ નિયંત્રક "મગજ" તરીકે કાર્ય કરે છે, સેન્સરને શક્તિ આપે છે, કાચા સિગ્નલ પર પ્રક્રિયા કરે છે અને ડેટાને ઉપયોગી બનાવે છે. તેના મુખ્ય કાર્યોમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છે:
① ઓટોમેટિક તાપમાન વળતર (ATC)
વાહકતા તાપમાન પ્રત્યે ખૂબ સંવેદનશીલ હોય છે. ઔદ્યોગિક નિયંત્રક, જેમ કેSUP-TDS210-B માટે તપાસ સબમિટ કરો, અમે 24 કલાકમાં તમારો સંપર્ક કરીશું.અથવાઉચ્ચ-ચોકસાઇSUP-EC8.0 માટે તપાસ સબમિટ કરો, અમે 24 કલાકમાં તમારો સંપર્ક કરીશું., દરેક રીડિંગને 25°C ધોરણમાં આપમેળે સુધારવા માટે એક સંકલિત તાપમાન તત્વનો ઉપયોગ કરે છે. ચોકસાઈ માટે આ જરૂરી છે.
② આઉટપુટ અને એલાર્મ
આ એકમો માપનને PLC માટે 4-20mA સિગ્નલમાં રૂપાંતરિત કરે છે, અથવા એલાર્મ અને ડોઝિંગ પંપ નિયંત્રણ માટે ટ્રિગર રિલેમાં રૂપાંતરિત કરે છે.
③ કેલિબ્રેશન ઇન્ટરફેસ
નિયમિત, સરળ કેલિબ્રેશન કરવા માટે કંટ્રોલર સોફ્ટવેર ઇન્ટરફેસ સાથે ગોઠવેલ છે.
2. જમણો સેન્સર પસંદ કરવો
સૌથી મહત્વપૂર્ણ ભાગ એ સેન્સર (અથવા પ્રોબ) અંગે તમે જે પસંદગી કરો છો તે છે, કારણ કે તેની ટેકનોલોજી તમારા પ્રવાહીના ગુણધર્મો સાથે મેળ ખાતી હોવી જોઈએ. ખોટા સેન્સરનો ઉપયોગ માપન નિષ્ફળતાનું મુખ્ય કારણ છે.
શુદ્ધ પાણી અને આરઓ સિસ્ટમ્સ માટે (ઓછી વાહકતા)
રિવર્સ ઓસ્મોસિસ, ડીઆયોનાઇઝ્ડ વોટર અથવા બોઇલર ફીડવોટર જેવા ઉપયોગો માટે, પ્રવાહીમાં ખૂબ ઓછા આયનો હોય છે. અહીં, બે-ઇલેક્ટ્રોડ વાહકતા સેન્સર (જેમ કેઆSUP-TDS7001 માટે તપાસ સબમિટ કરો, અમે 24 કલાકમાં તમારો સંપર્ક કરીશું.) આદર્શ પસંદગી છેtoમાપપાણીની વાહકતા. તેની ડિઝાઇન આ નીચા વાહકતા સ્તરો પર ઉચ્ચ સંવેદનશીલતા અને ચોકસાઈ પ્રદાન કરે છે.
સામાન્ય હેતુ અને ગંદા પાણી માટે (મધ્યમથી ઉચ્ચ વાહકતા)
ગંદા દ્રાવણમાં, જેમાં સસ્પેન્ડેડ ઘન પદાર્થો હોય છે અથવા વિશાળ માપન શ્રેણી હોય છે (જેમ કે ગંદુ પાણી, નળનું પાણી, અથવા પર્યાવરણીય દેખરેખ), સેન્સર ફાઉલિંગ માટે સંવેદનશીલ હોય છે. આવા કિસ્સામાં, ચાર-ઇલેક્ટ્રોડ વાહકતા સેન્સર જેવાઆSUP-TDS7002 માટે તપાસ સબમિટ કરો, અમે 24 કલાકમાં તમારો સંપર્ક કરીશું. આ શ્રેષ્ઠ ઉકેલ છે. આ ડિઝાઇન ઇલેક્ટ્રોડ સપાટીઓ પર જમા થવાથી ઓછી પ્રભાવિત થાય છે, જે પરિવર્તનશીલ પરિસ્થિતિઓમાં વધુ પહોળી, વધુ સ્થિર અને વધુ વિશ્વસનીય વાંચન પ્રદાન કરે છે.
કઠોર રસાયણો અને સ્લરી માટે (આક્રમક અને ઉચ્ચ વાહકતા)
એસિડ, બેઝ અથવા ઘર્ષક સ્લરી જેવા આક્રમક માધ્યમોને માપતી વખતે, પરંપરાગત ધાતુના ઇલેક્ટ્રોડ ઝડપથી કાટ લાગશે અને નિષ્ફળ જશે. સોલ્યુશન એ બિન-સંપર્ક ઇન્ડક્ટિવ (ટોરોઇડલ) વાહકતા સેન્સર છે જેમ કેઆSUP-TDS6012 માટે તપાસ સબમિટ કરો, અમે 24 કલાકમાં તમારો સંપર્ક કરીશું.લાઇનઅપ. આ સેન્સર બે એન્કેપ્સ્યુલેટેડ કોઇલનો ઉપયોગ કરીને પ્રવાહીમાં પ્રવાહ પ્રેરિત કરે છે અને સેન્સરનો કોઈપણ ભાગ તેને સ્પર્શે નહીં તે રીતે તેને માપે છે. આ તેને કાટ, ફોલિંગ અને ઘસારો સામે વર્ચ્યુઅલ રીતે રોગપ્રતિકારક બનાવે છે.
૩. પ્રક્રિયા: લાંબા ગાળાની ચોકસાઈ સુનિશ્ચિત કરવી
સિસ્ટમની વિશ્વસનીયતા એક મહત્વપૂર્ણ પ્રક્રિયા દ્વારા જાળવવામાં આવે છે: કેલિબ્રેશન. કંટ્રોલર અને સેન્સર, ભલે ગમે તેટલા અદ્યતન હોય, તેની તપાસ એક સામે થવી જ જોઈએ.જાણીતુંસંદર્ભઉકેલ(વાહકતા ધોરણ) ચોકસાઈ સુનિશ્ચિત કરવા માટે. આ પ્રક્રિયા સમય જતાં કોઈપણ નાના સેન્સર ડ્રિફ્ટ અથવા ફોલિંગ માટે વળતર આપે છે. એક સારો નિયંત્રક, જેમ કેઆSUP-TDS210-C માટે તપાસ સબમિટ કરો, અમે 24 કલાકમાં તમારો સંપર્ક કરીશું., આને એક સરળ, મેનુ-આધારિત પ્રક્રિયા બનાવે છે.
ચોક્કસ વાહકતા માપન પ્રાપ્ત કરવું એ સ્માર્ટ સિસ્ટમ ડિઝાઇનનો વિષય છે. તેના માટે તમારા ચોક્કસ એપ્લિકેશન માટે બનાવેલ સેન્સર ટેકનોલોજી સાથે બુદ્ધિશાળી નિયંત્રકનું મેળ ખાવું જરૂરી છે.
વીજળીનું સંચાલન કરવા માટે શ્રેષ્ઠ સામગ્રી કઈ છે?
વીજળીનું સંચાલન કરવા માટે શ્રેષ્ઠ સામગ્રી શુદ્ધ ચાંદી (Ag) છે, જે કોઈપણ તત્વ કરતાં સૌથી વધુ વિદ્યુત વાહકતા ધરાવે છે. જો કે, તેની ઊંચી કિંમત અને કલંકિત (ઓક્સિડાઇઝ) થવાની વૃત્તિ તેના વ્યાપક ઉપયોગને મર્યાદિત કરે છે. મોટાભાગના વ્યવહારુ ઉપયોગો માટે, તાંબુ (Cu) પ્રમાણભૂત છે, કારણ કે તે ઘણી ઓછી કિંમતે બીજી શ્રેષ્ઠ વાહકતા પ્રદાન કરે છે અને ખૂબ જ નરમ છે, જે તેને વાયરિંગ, મોટર્સ અને ટ્રાન્સફોર્મર્સ માટે આદર્શ બનાવે છે.
તેનાથી વિપરીત, સોનું (Au), ચાંદી અને તાંબા બંને કરતાં ઓછું વાહક હોવા છતાં, સંવેદનશીલ, ઓછા-વોલ્ટેજ સંપર્કો માટે ઇલેક્ટ્રોનિક્સમાં મહત્વપૂર્ણ છે કારણ કે તેમાં શ્રેષ્ઠ કાટ પ્રતિકાર (રાસાયણિક જડતા) છે, જે સમય જતાં સિગ્નલના ઘટાડાને અટકાવે છે.
છેલ્લે, એલ્યુમિનિયમ (Al) નો ઉપયોગ લાંબા અંતરની, ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ ટ્રાન્સમિશન લાઇન માટે થાય છે કારણ કે તેનું વજન ઓછું અને ઓછી કિંમત નોંધપાત્ર ફાયદાઓ પ્રદાન કરે છે, તેમ છતાં તાંબાની તુલનામાં તેની વોલ્યુમ વાહકતા ઓછી છે.
વાહકતાના ઉપયોગો
વિદ્યુત પ્રવાહ પ્રસારિત કરવાની સામગ્રીની આંતરિક ક્ષમતા તરીકે, વિદ્યુત વાહકતા એ એક મૂળભૂત ગુણધર્મ છે જે ટેકનોલોજીને ચલાવે છે. તેનો ઉપયોગ મોટા પાયે પાવર ઇન્ફ્રાસ્ટ્રક્ચરથી લઈને માઇક્રો-સ્કેલ ઇલેક્ટ્રોનિક્સ અને પર્યાવરણીય દેખરેખ સુધીની દરેક બાબતમાં થાય છે. નીચે તેના મુખ્ય ઉપયોગો છે જ્યાં આ ગુણધર્મ આવશ્યક છે:
પાવર, ઇલેક્ટ્રોનિક્સ અને ઉત્પાદન
ઉચ્ચ વાહકતા એ આપણા વિદ્યુત વિશ્વનો પાયો છે, જ્યારે ઔદ્યોગિક પ્રક્રિયાઓ માટે નિયંત્રિત વાહકતા મહત્વપૂર્ણ છે.
પાવર ટ્રાન્સમિશન અને વાયરિંગ
કોપર અને એલ્યુમિનિયમ જેવા ઉચ્ચ-વાહકતાવાળા પદાર્થો ઇલેક્ટ્રિકલ વાયરિંગ અને લાંબા અંતરની પાવર લાઇન માટે માનક છે. તેમનો ઓછો પ્રતિકાર I ને ઘટાડે છે.2R (જૌલ) ગરમીનું નુકસાન, કાર્યક્ષમ ઉર્જા ટ્રાન્સમિશન સુનિશ્ચિત કરે છે.
ઇલેક્ટ્રોનિક્સ અને સેમિકન્ડક્ટર્સ
સૂક્ષ્મ સ્તરે, પ્રિન્ટેડ સર્કિટ બોર્ડ (PCB) અને કનેક્ટર્સ પરના વાહક ટ્રેસ સિગ્નલો માટે માર્ગ બનાવે છે. સેમિકન્ડક્ટર્સમાં, સિલિકોનની વાહકતાને ચોક્કસ રીતે હેરફેર (ડોપ્ડ) કરીને ટ્રાન્ઝિસ્ટર બનાવવામાં આવે છે, જે તમામ આધુનિક સંકલિત સર્કિટનો આધાર છે.
ઇલેક્ટ્રોકેમિસ્ટ્રી
આ ક્ષેત્ર ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સની આયનીય વાહકતા પર આધાર રાખે છે. આ સિદ્ધાંત બેટરી, ઇંધણ કોષો અને ઇલેક્ટ્રોપ્લેટિંગ, ધાતુ શુદ્ધિકરણ અને ક્લોરિન ઉત્પાદન જેવી ઔદ્યોગિક પ્રક્રિયાઓ માટે એન્જિન છે.
સંયુક્ત સામગ્રી
ચોક્કસ વિદ્યુત ગુણધર્મો ધરાવતા કમ્પોઝીટ બનાવવા માટે પોલિમરમાં વાહક ફિલર્સ (જેમ કે કાર્બન અથવા મેટલ ફાઇબર) ઉમેરવામાં આવે છે. આનો ઉપયોગ સંવેદનશીલ ઉપકરણોને સુરક્ષિત રાખવા માટે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક શિલ્ડિંગ (EMI) અને ઉત્પાદનમાં ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ડિસ્ચાર્જ (ESD) સુરક્ષા માટે થાય છે.
દેખરેખ, માપન અને નિદાન
વાહકતાનું માપન તેના ગુણધર્મ જેટલું જ મહત્વપૂર્ણ છે, જે એક શક્તિશાળી વિશ્લેષણાત્મક સાધન તરીકે સેવા આપે છે.
પાણીની ગુણવત્તા અને પર્યાવરણીય દેખરેખ
પાણીની શુદ્ધતા અને ખારાશનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે વાહકતા માપન એ એક પ્રાથમિક પદ્ધતિ છે. કારણ કે ઓગળેલા આયનીય ઘન પદાર્થો (ટીડીએસ) સીધા વાહકતામાં વધારો કરે છે, પીવાના પાણીનું નિરીક્ષણ કરવા માટે સેન્સરનો ઉપયોગ થાય છે,વ્યવસ્થા કરોગંદુ પાણીસારવાર, અને કૃષિમાં માટીના સ્વાસ્થ્યનું મૂલ્યાંકન કરો.
તબીબી નિદાન
માનવ શરીર બાયોઇલેક્ટ્રિકલ સિગ્નલો પર કાર્ય કરે છે. ઇલેક્ટ્રોકાર્ડિયોગ્રાફી (ECG) અને ઇલેક્ટ્રોએન્સેફાલોગ્રાફી (EEG) જેવી તબીબી તકનીકો શરીરમાં આયનો દ્વારા સંચાલિત સૂક્ષ્મ વિદ્યુત પ્રવાહોને માપીને કાર્ય કરે છે, જેનાથી હૃદય અને ન્યુરોલોજીકલ સ્થિતિઓનું નિદાન શક્ય બને છે.
પ્રક્રિયા નિયંત્રણ સેન્સર્સ
રસાયણશાસ્ત્રમાંઅનેખોરાકઉત્પાદન, વાહકતા સેન્સરનો ઉપયોગ રીઅલ-ટાઇમમાં પ્રક્રિયાઓનું નિરીક્ષણ કરવા માટે થાય છે. તેઓ સાંદ્રતામાં ફેરફારો શોધી શકે છે, વિવિધ પ્રવાહી વચ્ચેના ઇન્ટરફેસો ઓળખી શકે છે (દા.ત., ક્લીન-ઇન-પ્લેસ સિસ્ટમ્સમાં), અથવા અશુદ્ધિઓ અને દૂષણની ચેતવણી આપી શકે છે.
પ્રશ્નો
પ્રશ્ન ૧: વાહકતા અને પ્રતિકારકતા વચ્ચે શું તફાવત છે?
A: વાહકતા (σ) એ પદાર્થની વિદ્યુત પ્રવાહને મંજૂરી આપવાની ક્ષમતા છે, જે સિમેન્સ પ્રતિ મીટર (S/m) માં માપવામાં આવે છે. પ્રતિકારકતા (ρ) એ પ્રવાહનો વિરોધ કરવાની તેની ક્ષમતા છે, જે ઓહ્મ-મીટર (Ω⋅m) માં માપવામાં આવે છે. તે સીધા ગાણિતિક પારસ્પરિક છે (σ=1/ρ).
પ્રશ્ન 2: ધાતુઓમાં વાહકતા શા માટે વધુ હોય છે?
A: ધાતુઓ ધાતુ બંધનનો ઉપયોગ કરે છે, જ્યાં સંયોજક ઇલેક્ટ્રોન કોઈપણ એક અણુ સાથે બંધાયેલા નથી. આ એક વિભાજિત "ઇલેક્ટ્રોનનો સમુદ્ર" બનાવે છે જે સામગ્રી દ્વારા મુક્તપણે ફરે છે, જ્યારે વોલ્ટેજ લાગુ કરવામાં આવે છે ત્યારે સરળતાથી પ્રવાહ બનાવે છે.
પ્રશ્ન ૩: શું વાહકતા બદલી શકાય છે?
A: હા, વાહકતા બાહ્ય પરિસ્થિતિઓ પ્રત્યે ખૂબ જ સંવેદનશીલ હોય છે. સૌથી સામાન્ય પરિબળો તાપમાન (વધતું તાપમાન ધાતુઓમાં વાહકતા ઘટાડે છે પરંતુ પાણીમાં તેને વધારે છે) અને અશુદ્ધિઓની હાજરી (જે ધાતુઓમાં ઇલેક્ટ્રોન પ્રવાહને વિક્ષેપિત કરે છે અથવા પાણીમાં આયન ઉમેરે છે) છે.
પ્રશ્ન 4: રબર અને કાચ જેવી સામગ્રીને સારા ઇન્સ્યુલેટર શું બનાવે છે?
A: આ પદાર્થોમાં મજબૂત સહસંયોજક અથવા આયનીય બંધનો હોય છે જ્યાં બધા સંયોજક ઇલેક્ટ્રોન ચુસ્તપણે પકડેલા હોય છે. મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન ખસેડવા માટે ન હોવાથી, તેઓ વિદ્યુત પ્રવાહને ટેકો આપી શકતા નથી. આને ખૂબ મોટા "ઊર્જા બેન્ડ ગેપ" તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
પ્રશ્ન ૫: પાણીમાં વાહકતા કેવી રીતે માપવામાં આવે છે?
A: મીટર ઓગળેલા ક્ષારમાંથી આયનીય વાહકતા માપે છે. તેનો પ્રોબ પાણીમાં AC વોલ્ટેજ લાગુ કરે છે, જેના કારણે ઓગળેલા આયનો (જેમ કે Na+ અથવા Cl−) ગતિ કરે છે અને પ્રવાહ બનાવે છે. મીટર આ પ્રવાહને માપે છે, તાપમાન માટે આપમેળે સુધારો કરે છે, અને અંતિમ મૂલ્ય (સામાન્ય રીતે μS/cm માં) રિપોર્ટ કરવા માટે સેન્સરના "કોષ સ્થિરાંક" નો ઉપયોગ કરે છે.
પોસ્ટ સમય: ઓક્ટોબર-24-2025