අඳුරු ඇඳුම් කබඩ්, ලාච්චු සහ ගැබඩා කාමර ආලෝකවත් කිරීම සඳහා බැටරි මඟින් ක්‍රියාත්මක වන චලන සංවේදක ආලෝක පද්ධති වර්තමානයේ බහුලව භාවිත වේ. මෙම නවීන තාක්ෂණය මඟින් කිසිදු විද්‍යුත් රැහැනක් සම්බන්ධ කිරීමකින් තොරව, අවශ්‍ය මොහොතේදී පමණක් ස්වයංක්‍රීයව ආලෝකය ලබා දෙන අතර, එහි ක්‍රියාකාරිත්වය පිටුපස සුවිශේෂී භෞතික විද්‍යාත්මක, රසායනික සහ ප්‍රකාශ විද්‍යාත්මක මූලධර්ම සමුදායක් පවතී. මෙම ක්‍රියාවලිය සිදුවන්නේ කෙසේද සහ එහි උපරිම කාර්යක්ෂමතාව ලබා ගන්නේ කෙසේද යන්න පිළිබඳව විද්‍යාත්මකව විමසා බැලීම වටී.
පැසිව් ඉන්ෆ්‍රාරෙඩ් (PIR) සංවේදකයේ ක්‍රියාකාරී රහස
මෙම ආලෝක පද්ධතිවල ප්‍රධාන ක්‍රියාකාරී ඒකකය වන්නේ පැසිව් ඉන්ෆ්‍රාරෙඩ් (Passive Infrared - PIR) සංවේදකයයි. සියලුම ජීවීන් සහ වස්තූන්ගෙන් ඒවායේ උෂ්ණත්වයට අනුකූලව යම් ප්‍රමාණයක අධෝරක්ත විකිරණ (Infrared radiation) පිට කරනු ලබයි. සාමාන්‍ය මිනිස් සිරුරකින් පිටවන අධෝරක්ත කිරණවල තරංග ආයාමය මයික්‍රොමීටර 9 සිට 10 දක්වා අගයක පවතී. PIR සංවේදකය විශේෂයෙන්ම සැලසුම් කර ඇත්තේ මෙම නිශ්චිත තරංග ආයාම සීමාවේ සිදුවන ක්ෂණික වෙනස්වීම් හඳුනා ගැනීමටය.
සංවේදකය තුළ පයිරෝ ඉලෙක්ට්‍රික් (pyroelectric) ද්‍රව්‍ය අඩංගු කුඩා ස්ථර දෙකක් පවතී. මෙම ස්ථර මඟින් පරිසරයෙන් ලැබෙන අධෝරක්ත විකිරණ ප්‍රමාණය නිරන්තරයෙන් නිරීක්ෂණය කරයි. කබඩ් දොර විවෘත කර යම් පුද්ගලයෙකු ළඟා වන විට, එම පුද්ගලයාගේ ශරීරයෙන් නිකුත් වන උණුසුම නිසා එක් ස්ථරයකට ලැබෙන අධෝරක්ත කිරණ ප්‍රමාණය අනෙක් ස්ථරයට වඩා ක්ෂණිකව වෙනස් වේ. මෙම වෙනස නිසා ඇති වන විද්‍යුත් විභව අන්තරය (voltage difference) ක්ෂුද්‍ර පාලකය (microcontroller) මඟින් හඳුනාගෙන, ආලෝකය සක්‍රීය කරන ස්විචය ක්‍රියාත්මක කරනු ලබයි.
PIR සංවේදකයට ඉහළින් පිහිටි අර්ධ ගෝලාකාර ප්ලාස්ටික් ආවරණය හුදෙක් ආරක්ෂක වැස්මක් නොවේ. එය ෆ්‍රෙස්නල් කාචයකි (Fresnel lens). මෙම කාචය මඟින් විවිධ කෝණවලින් පැමිණෙන අධෝරක්ත කිරණ නාභිගත කර සංවේදකයේ පයිරෝ ඉලෙක්ට්‍රික් මතුපිට වෙත යොමු කරයි. මෙය නොතිබුණහොත් සංවේදකයට හඳුනාගත හැක්කේ ඉතා පටු සීමාවක චලනයන් පමණි. ෆ්‍රෙස්නල් කාචය නිසා සීමිත ඉඩකඩක් සහිත කබඩ් එකක් තුළ ඕනෑම දිශාවකින් සිදුවන චලනයක් ක්ෂණිකව හඳුනා ගැනීමේ හැකියාව ලැබේ.
බැටරි රසායන විද්‍යාව සහ බලශක්ති සුරැකීමේ ක්‍රමවේදය
මෙම උපාංගවල පැවැත්ම සහ දීර්ඝකාලීන භාවිතය තීරණය වන්නේ ඒවායේ බලශක්ති කළමනාකරණය මතය. රැහැන් රහිත පද්ධති සඳහා ප්‍රධාන වශයෙන් බැටරි වර්ග දෙකක් භාවිත වේ. එනම් ඇල්කලයින් (Alkaline) බැටරි සහ නැවත ආරෝපණය කළ හැකි ලිතියම්-අයන (Lithium-ion) බැටරි වේ. ලිතියම්-අයන බැටරි සතු ඉහළ ශක්ති ඝනත්වය සහ ස්ථාවර වෝල්ටීයතා ප්‍රතිදානය නිසා ඒවා වඩාත් යෝග්‍ය වේ. සීතල හෝ උණුසුම් පරිසර තත්ත්ව යටතේ වුවද ලිතියම් රසායනික සංයුතිය ස්ථාවරව පවතී.
මෙම උපාංගවල ආලෝකය නිපදවීම සඳහා ආලෝක විමෝචක ඩයෝඩ (LED) තාක්ෂණය භාවිත කරන්නේ ඒවායේ සුවිශේෂී කාර්යක්ෂමතාව නිසාය. සාමාන්‍ය තාපදීප්ත බල්බවලදී ලබා දෙන විද්‍යුත් ශක්තියෙන් වැඩි ප්‍රමාණයක් තාපය ලෙස අපතේ යන අතර, LED මඟින් විද්‍යුත් ශක්තිය සෘජුවම ආලෝකය බවට පරිවර්තනය කරයි. මේ නිසා බැටරියෙන් වැය වන්නේ ඉතා සුළු විද්‍යුත් ධාරාවක් පමණි.
තවද, මෙම පද්ධතිවල ක්‍රියාකාරිත්වය තවදුරටත් කාර්යක්ෂම කිරීම සඳහා ආලෝක සංවේදකයක් (LDR - Light Dependent Resistor) ද ඇතුළත් කර ඇත. මෙමඟින් කාමරයේ ප්‍රමාණවත් ආලෝකයක් ඇති අවස්ථාවලදී කබඩ් දොර විවෘත කළද, සංවේදකය මඟින් LED දැල්වීම වළක්වයි. මෙම බුද්ධිමත් පාලනය නිසා බැටරි ආයු කාලය මාස ගණනාවක් දක්වා දීර්ඝ කරගත හැක.
ප්‍රකාශ විද්‍යාව සහ නිවැරදිව ස්ථානගත කිරීමේ කලාව
උපාංගයේ උපරිම ප්‍රතිලාභ ලබා ගැනීම සඳහා එය සවිකිරීමේදී ප්‍රකාශ විද්‍යාත්මක මූලධර්ම සහ නිවැරදි කෝණ පිළිබඳව අවධානය යොමු කළ යුතුය. කබඩ් එකක් තුළ ආලෝකය ඒකාකාරීව පැතිරීමට නම්, ආලෝක ප්‍රභවය ඇඳුම් මතින් පරාවර්තනය වන ආකාරය තේරුම් ගත යුතුය. සුදු හෝ ලා පැහැති ඇඳුම් සහ කබඩ් බිත්ති වැඩි ආලෝක ප්‍රමාණයක් පරාවර්තනය කරන අතර, තද වර්ණ මඟින් ආලෝකය අවශෝෂණය කරගනු ලබයි.
ආලෝක පද්ධතිය සවිකිරීමේදී පහත සඳහන් කරුණු කෙරෙහි සැලකිලිමත් වන්න:
- ග්‍රහණ කෝණය බාධාවලින් තොරව තැබීම: PIR සංවේදකයේ ග්‍රහණ කෝණය සාමාන්‍යයෙන් අංශක 120 ක් පමණ වේ. එබැවින් කබඩ් දොර විවෘත කරන සැනින් සිරුරේ චලනය සංවේදකයට සෘජුවම ලැබෙන පරිදි එය සවි කළ යුතුය. ඇඳුම් එල්ලන රාක්ක හෝ විශාල පෙට්ටි මඟින් සංවේදකය වැසී නොතිබිය යුතුය.
- ඇසට සෘජුව එල්ල නොවීම: ආලෝක ප්‍රභවය ඇස් දෙසට සෘජුවම යොමු නොවන සේ කබඩ් එකේ උඩු ලීයේ හෝ ඇතුල් පැත්තේ සවි කිරීමෙන් ඇසට ඇති වන අපහසුතා වළක්වා ගත හැක.
- තාප ප්‍රභවයන්ගෙන් ඈත් කිරීම: කබඩ් එක ආසන්නයේ උණුසුම් වාතය නිකුත් කරන උපකරණ හෝ සෘජු සූර්යාලෝකය පවතී නම්, PIR සංවේදකය වැරදි ලෙස ක්‍රියාත්මක වීමට იඩ ඇත.
දිගුකාලීන නඩත්තුව සහ කාර්යක්ෂමතාව පවත්වා ගැනීම
චලන සංවේදක ආලෝක පද්ධතියක් දිගු කාලයක් දෝෂයකින් තොරව භාවිත කිරීම සඳහා සරල නඩත්තු පියවර කිහිපයක් අනුගමනය කළ යුතුය. කාලයත් සමඟ පරිසරයේ ඇති දූවිලි සංවේදකයේ ෆ්‍රෙස්නල් කාචය මත තැන්පත් විය හැක. දූවිලි ස්ථරය මඟින් අධෝරක්ත කිරණ ගමන් කිරීම අවහිර කරන බැවින්, සංවේදකයේ ක්‍රියාකාරිත්වය අඩාල වේ. එබැවින්, මසකට වරක්වත් වියළි, මෘදු රෙදි කැබැල්ලකින් සංවේදකය මතුපිට පිරිසිදු කිරීම සුදුසුය. කිසිවිටකත් රසායනික පිරිසිදුකාරක හෝ ජලය මේ සඳහා භාවිත නොකළ යුතුය.
එමෙන්ම, බැටරි කාන්දු වීම් (Battery leakage) වළක්වා ගැනීම සඳහා උසස් ප්‍රමිතියෙන් යුත් බැටරි භාවිත කළ යුතුය. බැටරි ආයු කාලය අවසන් වන විට ආලෝකයේ දීප්තිය අඩු වීම හෝ සංවේදකය අක්‍රමවත් ලෙස ක්‍රියා කිරීම සිදු විය හැක. එවැනි අවස්ථාවලදී වහාම බැටරි ප්‍රතිස්ථාපනය කළ යුතුය. දීර්ඝ කාලයක් නිවසින් බැහැරව යන අවස්ථාවලදී බැටරි ගලවා තැබීමෙන් උපාංගයේ අභ්‍යන්තර පරිපථවල ආරක්ෂාව තහවුරු වේ.
