کس طرح آف تاخیر رلی رکھنے کے وقت اقتدار کے بعد فوت ہو جائے: کاپاکیٹر خفیہ 

جب بجلی چلی جائے، تو ٹائمر چلتا رہتا ہے

موٹر رک جاتی ہے۔ بجلی منقطع ہو جاتی ہے۔.

لیکن آپ کے کولنگ فین کو بقایا حرارت سے بیرنگ کو پہنچنے والے نقصان کو روکنے کے لیے مزید 60 سیکنڈ تک چلنے کی ضرورت ہے۔ ایک معیاری الیکٹرانک ٹائمر کے ساتھ، جس لمحے آپ ریلے کو بجلی منقطع کرتے ہیں، ٹائمنگ سرکٹ ختم ہو جاتا ہے اور پنکھا فوری طور پر رک جاتا ہے۔ تین منٹ بعد، آپ ایک جام شدہ بیرنگ اور 8,000 ڈالر کی موٹر کی تبدیلی دیکھ رہے ہوں گے—یہ سب اس لیے کہ آپ کا “سمارٹ” الیکٹرانک ٹائمر 60 سیکنڈ تک بجلی کی فراہمی سے زیادہ نہیں چل سکا۔.

تو جب بجلی کا منبع پہلے ہی ختم ہو چکا ہو تو آپ قابل اعتماد ٹائمنگ کیسے حاصل کرتے ہیں؟

بجلی کا تضاد: الیکٹرانک ٹائمرز کو اس چیز کی ضرورت کیوں ہے جو وہ کھو چکے ہیں

یہاں ستم ظریفی یہ ہے: الیکٹرانک ٹائمنگ ریلے کو اپنے نیومیٹک پیشروؤں سے زیادہ سمارٹ ہونا چاہیے—چھوٹا، سستا، زیادہ درست۔ اور وہ ہیں، بالکل اس لمحے تک جب آپ کو ان سے بجلی کے بغیر کام لینے کی ضرورت ہوتی ہے۔.

معیاری الیکٹرانک آف-ڈیلے ریلے کو پورے ٹائمنگ کے دورانیے میں مسلسل ان پٹ وولٹیج کی ضرورت ہوتی ہے۔ مائیکرو پروسیسر یا آر سی ٹائمنگ سرکٹ کو گننے کے لیے بجلی کی ضرورت ہوتی ہے۔ آؤٹ پٹ ریلے کوائل کو متحرک رہنے کے لیے بجلی کی ضرورت ہوتی ہے۔ بجلی منقطع کریں، اور پورا نظام فوری طور پر گر جاتا ہے—ٹائمنگ رک جاتی ہے، ریلے کھل جاتا ہے، آپ کا لوڈ بند ہو جاتا ہے۔.

یہ ایک ڈیجیٹل گھڑی کی طرح ہے جو ان پلگ کرتے ہی کام کرنا چھوڑ دیتی ہے۔.

نیومیٹک ٹائمرز کو یہ مسئلہ نہیں تھا۔ جب آپ نیومیٹک ٹائمر کے سولینائڈ کو بجلی منقطع کرتے ہیں، تو رابطے اپنی تبدیل شدہ حالت میں رہتے ہیں جبکہ کمپریسڈ ہوا آہستہ آہستہ ایک ایڈجسٹ ایوریفائس سے خارج ہوتی ہے—مسلسل بجلی کی ضرورت نہیں ہوتی ہے۔ ٹائمنگ میکانزم میکانکی تھا، جو ہوا کے دباؤ سے چلتا تھا، نہ کہ الیکٹرانک منطق سے۔ وہ بڑے، مہنگے (200-400 ڈالر) تھے، اور مقررہ ٹائمنگ رینج تک محدود تھے، لیکن جب بجلی ختم ہو جاتی تھی تو وہ کام کرتے تھے۔.

1970 کی دہائی میں آر سی سرکٹس اور بعد میں مائیکرو پروسیسرز کے ساتھ سالڈ اسٹیٹ ٹائمنگ ریلے لائی گئی—سائز، لاگت اور لچک میں زبردست بہتری۔ لیکن تبدیلی کی درخواستوں کو ایک دیوار سے ٹکرا گئی۔ نیومیٹک ٹائمرز کے لیے ریٹروفٹ متبادل کی وضاحت کرنے والے انجینئرز نے دریافت کیا کہ ان کی چیکنی نئی الیکٹرانک یونٹیں بالکل اس منظر نامے میں ناکام ہو گئیں جہاں نیومیٹکس نے بہترین کارکردگی کا مظاہرہ کیا: بجلی ہٹانے کے بعد ٹائمنگ۔.

مارکیٹ نے ایک حل کا مطالبہ کیا۔ مینوفیکچررز کو نیومیٹک طرز کے “پوسٹ پاور” آپریشن کے ساتھ الیکٹرانک درستگی کی ضرورت تھی۔.

“ٹرو آف-ڈیلے ریلے” میں داخل ہوں—جسے یہ بھی کہا جاتا ہے “گھوسٹ پاور ٹائمر۔”

گھوسٹ پاور ٹائمر: بجلی ختم ہونے کے بعد توانائی ذخیرہ کرنے کے تین طریقے

ٹرو آف-ڈیلے ریلے اپنے بورڈ پر اپنی توانائی کی فراہمی لے کر بجلی کے تضاد کو حل کرتے ہیں۔ جب ان پٹ پاور ہٹا دی جاتی ہے، تو ریلے ختم نہیں ہوتی—یہ ذخیرہ شدہ توانائی پر سوئچ کرتی ہے اور اس طرح ٹائمنگ جاری رکھتی ہے جیسے کچھ ہوا ہی نہ ہو۔.

اسے حاصل کرنے کے تین طریقے ہیں، ہر ایک کے مختلف فوائد اور نقصانات ہیں:

طریقہ 1: کپیسیٹر ڈسچارج (سب سے عام)

بجلی لگنے کے دوران ایک کپیسیٹر سپلائی وولٹیج پر چارج ہوتا ہے۔ جب بجلی منقطع ہو جاتی ہے، تو کپیسیٹر آہستہ آہستہ ریلے کوائل اور ٹائمنگ سرکٹ کے ذریعے ڈسچارج ہوتا ہے، جس سے سب کچھ پہلے سے طے شدہ تاخیر کی مدت تک زندہ رہتا ہے۔.

اسے اس طرح سوچیں “کپیسیٹر کی آخری سانس”—وہ ذخیرہ شدہ برقی چارج آہستہ آہستہ خارج ہوتا ہے، ریلے کوائل کو اتنی دیر تک طاقت دیتا ہے کہ ٹائمنگ سائیکل مکمل ہو جائے۔.

12V پر ایک 2200μF کپیسیٹر تقریباً 0.16 جول توانائی ذخیرہ کرتا ہے۔ یہ زیادہ نہیں لگتا—یہ ایک پیپر کلپ کو ایک میٹر اٹھانے سے کم توانائی ہے—لیکن یہ ایک 12V ریلے کوائل (عام 85-اوہم مزاحمت، 140mW بجلی کی کھپت) کو ریلے کے ڈراپ آؤٹ وولٹیج پر منحصر ہے، 5-10 سیکنڈ تک متحرک رکھنے کے لیے کافی ہے۔.

اسے 10,000μF کپیسیٹر تک بڑھائیں، اور آپ بغیر کسی بیرونی طاقت کے 30-60 سیکنڈ کی ٹائمنگ دیکھ رہے ہیں۔.

طریقہ 2: لیچنگ ریلے + چھوٹا کپیسیٹر (سب سے زیادہ موثر)

معیاری ریلے کوائل کو مسلسل طاقت دینے کے بجائے، ایک لیچنگ (بائی-اسٹیبل) ریلے استعمال کریں جو متحرک ہونے پر میکانکی طور پر اپنی جگہ پر لاک ہو جاتی ہے، جس میں کوئی ہولڈنگ کرنٹ درکار نہیں ہوتا ہے۔ جب بجلی منقطع ہو جاتی ہے، تو ایک چھوٹے کپیسیٹر کو پہلے سے طے شدہ تاخیر کے بعد ریلے کو ان لیچ کرنے کے لیے کافی توانائی فراہم کرنے کی ضرورت ہوتی ہے—شاید 60 سیکنڈ کے مسلسل کرنٹ کے بجائے 50-100ms کی پلس توانائی۔.

اس طریقہ کار کے لیے اسی ٹائمنگ دورانیے کے لیے تقریباً 1/10 کپیسیٹر سائز کی ضرورت ہوتی ہے۔ ایک 470μF کپیسیٹر وہ حاصل کر سکتا ہے جس کے لیے طریقہ 1 کے ساتھ 4700μF کی ضرورت تھی۔.

اس کا نقصان؟ لیچنگ ریلے کی قیمت معیاری ریلے سے 2-3 گنا زیادہ ہوتی ہے، اور ان لیچ ٹائمنگ سرکٹ زیادہ پیچیدہ ہوتا ہے۔ آپ کپیسیٹر سائز کے لیے جزو کی قیمت کا تبادلہ کر رہے ہیں۔.

طریقہ 3: چھوٹا بیٹری (سب سے طویل ہولڈ-اپ)

چند منٹوں سے زیادہ کی ٹائمنگ کی مدت کے لیے، یا ان ایپلی کیشنز کے لیے جن میں سالوں کی اسٹینڈ بائی وشوسنییتا کی ضرورت ہوتی ہے، ایک چھوٹا لیتھیم کوائن سیل (CR2032 یا اس سے ملتا جلتا) ٹائمنگ سرکٹ کو غیر معینہ مدت تک طاقت دے سکتا ہے۔.

بیٹری آؤٹ پٹ ریلے کوائل کو طاقت نہیں دیتی—اس سے یہ گھنٹوں میں ختم ہو جائے گی۔ اس کے بجائے، یہ صرف مائیکرو پروسیسر اور ٹائمنگ منطق کو طاقت دیتا ہے، جو مائیکرو ایمپس استعمال کرتے ہیں۔ جب ٹائمنگ کی مدت ختم ہو جاتی ہے، تو بیٹری سے چلنے والا مائیکرو پروسیسر آؤٹ پٹ ریلے کو گرانے کے لیے ایک چھوٹا کپیسیٹر سے ذخیرہ شدہ پلس جاری کرتا ہے۔.

فوائد: انتہائی طویل ٹائمنگ کی صلاحیت (منٹوں سے گھنٹوں تک)، وقت کے ساتھ ساتھ کپیسیٹر کا کوئی انحطاط نہیں۔.

نقصانات: بیٹری کی تبدیلی کی ضرورت (ہر 3-5 سال میں)، زیادہ ابتدائی لاگت، بیٹری کو ضائع کرنے کے لیے ریگولیٹری تحفظات۔.

اس مضمون کے بقیہ حصے کے لیے، ہم طریقہ 1—کپیسیٹر ڈسچارج ٹائمنگ—پر توجہ مرکوز کریں گے کیونکہ یہ سب سے عام، سب سے زیادہ لاگت سے موثر اور میکانکی طور پر آسان حل ہے۔.

ایک کپیسیٹر کیسے گھڑی بن جاتا ہے: آر سی ٹائم کانسٹینٹس کی وضاحت کی گئی

ذخیرہ شدہ چارج کیسے درست ٹائمنگ بن جاتا ہے اسے سمجھنے کے لیے ایک ریزسٹر کے ذریعے کپیسیٹر ڈسچارج کو سمجھنے کی ضرورت ہے—بنیادی آر سی سرکٹ۔.

چارجنگ فیز: گھوسٹ پاور کو ذخیرہ کرنا

جب ایک ٹرو آف-ڈیلے ریلے پر بجلی لگائی جاتی ہے، تو دو چیزیں بیک وقت ہوتی ہیں: آؤٹ پٹ ریلے متحرک ہو جاتا ہے (ایپلی کیشن کے مطابق رابطوں کو بند یا کھولنا)، اور اسٹوریج کپیسیٹر چارجنگ ریزسٹر کے ذریعے سپلائی وولٹیج پر چارج ہوتا ہے۔.

مکمل طور پر چارج شدہ کپیسیٹر میں ذخیرہ شدہ توانائی ایک سادہ فارمولے پر عمل کرتی ہے:

E = ½CV²

کہاں:

• E = توانائی (جولز)
• C = کپیسیٹینس (فیراڈز)
• V = وولٹیج (وولٹس)

12V پر چارج شدہ 2200μF کپیسیٹر کے لیے:

E = ½ × 0.0022F × (12V)² = 0.158 جولز

یہ ایک 12V/85Ω ریلے کوائل (پاور = V²/R = 1.69W) کو تقریباً 0.094 سیکنڈ تک متحرک رکھنے کے لیے کافی توانائی ہے… اگر آپ اسے پوری طاقت پر فوری طور پر ڈسچارج کرتے ہیں۔.

لیکن آپ ایسا نہیں کرتے۔ کپیسیٹر ڈسچارج ہوتا ہے آہستہ آہستہ ریلے کوائل مزاحمت کے ذریعے، اور وہیں ٹائمنگ کا جادو ہوتا ہے۔.

ڈسچارج فیز: 37% اصول

جب ان پٹ پاور ہٹا دی جاتی ہے، تو کپیسیٹر ریلے کوائل مزاحمت کے ذریعے ڈسچارج ہونا شروع ہو جاتا ہے۔ کپیسیٹر کے پار وولٹیج لکیری طور پر نہیں گرتا—یہ ایک ایکسپونینشل ڈیکے کرو کی پیروی کرتا ہے جو اس کے زیر اثر ہوتا ہے آر سی ٹائم کانسٹینٹ:

τ (تاؤ) = R × C

کہاں:

• τ = ٹائم کانسٹینٹ (سیکنڈ)
• R = مزاحمت (اوہم)
• C = کپیسیٹینس (فیراڈز)

یہاں خوبصورت حصہ ہے: بالکل ایک ٹائم کانسٹینٹ (τ) کے بعد، وولٹیج بالکل اپنی ابتدائی قدر کا 37%.

تک گر جائے گا۔ 40% نہیں۔ 35% نہیں۔ بالکل 37% (دراصل 36.8%، یا زیادہ درست طور پر، 1/e جہاں e ≈ 2.718)۔.

یہ من مانی نہیں ہے—یہ ایکسپونینشل فنکشن میں پکا ہوا ہے جو آر سی ڈسچارج کو کنٹرول کرتا ہے:

V(t) = V₀ × e^(-t/τ)

t = τ پر: V(τ) = V₀ × e^(-1) = V₀ × 0.368 = V₀ کا 37%

یہ کیوں اہم ہے: ہر اضافی ٹائم کانسٹینٹ وولٹیج کو بقیہ وولٹیج کے ایک اور 37% تک گرا دیتا ہے۔.

• 1τ پر: 37% باقی (63% ڈسچارج)
• 2τ پر: 13.5% باقی (86.5% ڈسچارج)
• 3τ پر: 5% باقی (95% ڈسچارج)
• 5τ پر: 99% ڈسچارج)

ہمارے 12V ریلے کے لیے جس میں 85Ω کوائل اور 2200μF کپیسیٹر ہے:

τ = 85Ω × 0.0022F = 0.187 سیکنڈ

0.187 سیکنڈ کے بعد، کپیسیٹر پر وولٹیج (اور اس طرح ریلے کوائل پر) 4.4V ہوگا۔ 0.374 سیکنڈ (2τ) کے بعد، یہ 1.6V ہوگا۔ 0.56 سیکنڈ (3τ) کے بعد، صرف 0.6V۔.

لیکن یہاں اہم سوال یہ ہے: ریلے کوائل اصل میں کس وولٹیج پر ریلیز ہوتا ہے؟

ڈراپ آؤٹ ٹرک: اصلی ٹائمنگ ریاضی کی پیش گوئی سے زیادہ کیوں ہوتی ہے

12V ریلے کو ایک بار کھینچنے کے بعد متحرک رہنے کے لیے 12V کی ضرورت نہیں ہوتی ہے۔.

دی پک اپ وولٹیج (ابتدائی طور پر ڈی-انرجائزڈ ریلے کو متحرک کرنے کے لیے درکار وولٹیج) عام طور پر ریٹیڈ وولٹیج کا 75-85% ہوتا ہے—12V ریلے کے لیے اسے 9-10V کہیں۔ لیکن ڈراپ آؤٹ وولٹیج (وہ وولٹیج جس پر پہلے سے انرجائزڈ ریلے ریلیز ہوتا ہے) بہت کم ہوتا ہے: عام طور پر ریٹیڈ وولٹیج کا 20-30%، یا ہمارے 12V ریلے کے لیے 2.4-3.6V۔.

یہ مقناطیسی سرکٹ کے ہسٹریسس کی وجہ سے ہوتا ہے۔ جب ریلے آرمیچر قطب کے ٹکڑے کو چھو رہا ہوتا ہے (مکمل طور پر انرجائزڈ پوزیشن)، تو ہوا کا خلا صفر ہوتا ہے، مقناطیسی ہچکچاہٹ کم سے کم ہوتی ہے، اور آرمیچر کو جگہ پر رکھنے والے مقناطیسی میدان کو برقرار رکھنے کے لیے بہت کم میگنیٹو موٹیو فورس (اور اس طرح کم کوائل کرنٹ/وولٹیج) کی ضرورت ہوتی ہے۔.

اس کا مطلب ہے کہ آپ کا ٹائمنگ سادہ RC حساب سے بہت آگے بڑھ جاتا ہے۔.

آئیے اپنے 12V ریلے (85Ω کوائل، 2200μF کپیسیٹر) کے لیے دوبارہ حساب لگاتے ہیں، یہ فرض کرتے ہوئے کہ ڈراپ آؤٹ وولٹیج 2.8V ہے (ریٹیڈ کا 23%):

V(t) = V₀ × e^(-t/τ) کا استعمال کرتے ہوئے، t کے لیے حل کریں جب V(t) = 2.8V:

2.8V = 12V × e^(-t/0.187s)

0.233 = e^(-t/0.187s)

ln(0.233) = -t/0.187s

-1.46 = -t/0.187s

t = 0.273 سیکنڈ

لہذا ہمارا 2200μF کپیسیٹر ریلے کو 0.273 سیکنڈ تک انرجائزڈ رکھتا ہے، نہ کہ <0.1 سیکنڈ جو سادہ توانائی کے حساب سے ظاہر ہوتا ہے۔.

کہ ڈراپ آؤٹ ٹرک کنٹرول/لوڈ تقسیم.

5 سیکنڈ کا ہولڈ اپ ٹائم چاہتے ہیں؟ الٹا کام کریں:

t_desired = 5 سیکنڈ، τ = RC = 0.187s (پہلے سے)

5 سیکنڈ کتنے ٹائم کانسٹنٹ ہیں؟ 5s / 0.187s = 26.7 ٹائم کانسٹنٹ

26.7τ پر، وولٹیج بنیادی طور پر صفر ہوگا—ڈراپ آؤٹ سے بہت نیچے۔ ہمیں اس وقت کے لیے حل کرنے کی ضرورت ہے جب وولٹیج 2.8V تک پہنچ جائے:

2.8/12 = 0.233، لہذا ہمیں ضرورت ہے: e^(-t/τ) = 0.233

-t/τ = ln(0.233) = -1.46

t = 5s کے لیے: τ = 5s / 1.46 = 3.42 سیکنڈ

لہذا: C = τ/R = 3.42s / 85Ω = 0.040F = 40,000μF

12V پر 40,000μF کپیسیٹر؟ یہ جسمانی طور پر بڑا ہے (تقریباً D-سیل بیٹری کے سائز کا) اور اس کی قیمت 15-25 ڈالر ہے۔ قابل عمل، لیکن خوبصورت نہیں۔.

یہی وجہ ہے کہ لیچنگ ریلے (طریقہ 2) یا طویل ٹائمنگ پیریڈ اکثر چھوٹے بیٹریوں کے ساتھ مائکرو پروسیسر پر مبنی ڈیزائن استعمال کرتے ہیں—مسلسل ریلے ہولڈنگ کے 30-60 سیکنڈ سے آگے کپیسیٹر کا سائز غیر عملی ہو جاتا ہے۔.

اپنے کپیسیٹر کا سائز: 3 قدمی طریقہ

آئیے ایک حقیقی دنیا کے ڈیزائن کی مثال سے کام کرتے ہیں: آپ کو پاور ہٹانے کے بعد 10 سیکنڈ تک 12V ریلے کو انرجائزڈ رکھنے کی ضرورت ہے۔.

مرحلہ 1: اپنے ریلے کی خصوصیات جانیں

آپ کو کیا ضرورت ہے:

• کوائل وولٹیج: 12V DC
• کوائل مزاحمت: ملٹی میٹر سے پیمائش کریں یا ڈیٹا شیٹ چیک کریں (فرض کریں 80Ω)
• ڈراپ آؤٹ وولٹیج: یا تو تجرباتی طور پر جانچ کریں یا ریٹیڈ کا 25% = 3.0V پر اندازہ لگائیں

اگر آپ کے پاس ڈراپ آؤٹ وولٹیج نہیں ہے،, تو اس کی جانچ کریں: ریلے کوائل پر ریٹیڈ وولٹیج لگائیں۔ ایک بار انرجائز ہونے کے بعد، رابطوں کی نگرانی کرتے ہوئے متغیر پاور سپلائی سے وولٹیج کو آہستہ آہستہ کم کریں۔ اس وولٹیج کو نوٹ کریں جس پر ریلے ریلیز ہوتا ہے۔ یہ آپ کا ڈراپ آؤٹ وولٹیج ہے۔.

پرو ٹپ: ڈراپ آؤٹ وولٹیج آپ کا دوست ہے۔ زیادہ تر ریلے کوائل ریٹیڈ وولٹیج کے 20-30% پر ہولڈ کرتے ہیں، جو آپ کو سادہ توانائی کے حساب سے 3-5 گنا زیادہ ٹائمنگ دیتے ہیں۔.

مرحلہ 2: مطلوبہ کپیسیٹینس کا حساب لگائیں

پہلے اخذ کردہ ڈراپ آؤٹ ٹرک فارمولہ استعمال کریں:

t = -τ × ln(V_dropout / V_initial)

جہاں τ = RC، لہذا:

t = -RC × ln(V_dropout / V_initial)

C کے لیے حل کرنے کے لیے دوبارہ ترتیب دیں:

C = -t / [R × ln(V_dropout / V_initial)]

ہماری مثال کے لیے:

• t = 10 سیکنڈ
• R = 80Ω
• V_initial = 12V
• V_dropout = 3.0V

C = -10s / [80Ω × ln(3.0V / 12V)]

C = -10s / [80Ω × ln(0.25)]

C = -10s / [80Ω × (-1.386)]

C = 10s / 110.9

C = 0.090F = 90,000μF

یہ نظریاتی کم از کم ہے۔.

مرحلہ 3: حقیقی دنیا کے عوامل کو مدنظر رکھیں

یہاں نظریہ عملی جامہ پہنتا ہے۔ تین عوامل آپ کے وقت کو چوری کریں گے:

عامل 1: کپیسیٹر لیکیج کرنٹ

حقیقی کپیسیٹر کامل انسولیٹر نہیں ہوتے۔ لیکیج کرنٹ ایک متوازی ڈسچارج راستہ فراہم کرتا ہے، جو مؤثر طریقے سے ٹائمنگ کو کم کرتا ہے۔ الیکٹرولائٹک کپیسیٹرز کے لیے، لیکیج کمرے کے درجہ حرارت پر 0.01CV سے 0.03CV (μA فی μF-V) ہو سکتا ہے۔.

ہمارے 90,000μF/12V کپیسیٹر کے لیے: لیکیج ≈ 0.02 × 90,000μF × 12V = 21,600μA = 21.6mA

اس کا موازنہ ریلے کوائل کرنٹ سے کریں جو ڈراپ آؤٹ پر ہے (3V / 80Ω = 37.5mA)۔ لیکیج کرنٹ ریلے کوائل کی نسبت آدھے سے زیادہ کرنٹ استعمال کر رہا ہے!

حل: اہم ٹائمنگ ایپلی کیشنز کے لیے کم لیکیج فلم کپیسیٹرز (پولی پروپیلین یا پالئیےسٹر) استعمال کریں، یا الیکٹرولائٹکس کے لیے 30-50% کپیسیٹینس مارجن شامل کریں۔.

پرو ٹپ: کپیسیٹر لیکیج کرنٹ آپ کی ٹائمنگ کو چوری کرتا ہے۔ 10 سیکنڈ سے زیادہ کی تاخیر کے لیے فلم کپیسیٹرز (پولی پروپیلین/پالئیےسٹر) استعمال کریں، الیکٹرولائٹکس نہیں۔.

عامل 2: درجہ حرارت کے اثرات

کپیسیٹر لیکیج کرنٹ درجہ حرارت میں ہر 10 ڈگری سینٹی گریڈ اضافے کے ساتھ تقریباً دوگنا ہو جاتا ہے۔ 25 ڈگری سینٹی گریڈ پر 20mA لیکیج والا کپیسیٹر 35 ڈگری سینٹی گریڈ پر 40mA، 45 ڈگری سینٹی گریڈ پر 80mA ہو سکتا ہے۔.

ریلے ڈراپ آؤٹ وولٹیج بھی درجہ حرارت کے ساتھ تبدیل ہوتا ہے—عام طور پر درجہ حرارت کے ساتھ کوائل مزاحمت میں اضافے کے ساتھ تھوڑا سا اضافہ ہوتا ہے (تانبے کا مثبت درجہ حرارت گتانک)۔ یہ قدرے مدد کرتا ہے، لیکن کپیسیٹر لیکیج کی تلافی کے لیے کافی نہیں ہے۔.

عامل 3: کپیسیٹر رواداری

الیکٹرولائٹک کپیسیٹرز میں عام طور پر -20%/+80% رواداری ہوتی ہے۔ وہ 90,000μF کپیسیٹر درحقیقت 72,000μF (at -20%) ہو سکتا ہے۔ فلم کپیسیٹرز سخت ہوتے ہیں، عام طور پر ±5-10%۔.

حفاظتی مارجن لگائیں:

ان عوامل کو مدنظر رکھتے ہوئے، درجہ حرارت اور جزو رواداری میں قابل اعتماد آپریشن کے لیے اپنی حسابی کپیسیٹینس کو 1.5 سے 2.0 گنا تک ضرب دیں:

C_actual = 90,000μF × 1.75 = 157,500μF

ایک معیاری قدر تک گول کریں: 2 × 82,000μF = متوازی طور پر 164,000μF, ، یا اگر دستیاب ہو تو ایک واحد 150,000μF کپیسیٹر استعمال کریں۔.

12V پر، ایک 150,000μF الیکٹرولائٹک کپیسیٹر جسمانی طور پر تقریباً 35mm قطر × 60mm لمبا ہوتا ہے، اس کی قیمت 8-15 ڈالر ہے، اور تقریباً 10.8 جولز ذخیرہ کرتا ہے۔.

انرش کرنٹ کی حد بندی: چارجنگ ریزسٹر کو مت بھولیں

جب آپ پہلی بار پاور لگاتے ہیں، تو وہ بڑا غیر چارج شدہ کپیسیٹر شارٹ سرکٹ کی طرح لگتا ہے۔ صفر مزاحمت کے ذریعے 0V سے 12V تک چارج ہونے والا 150,000μF کپیسیٹر نظریاتی طور پر لامحدود کرنٹ کا مطالبہ کرے گا۔.

عملی طور پر، وائرنگ مزاحمت اور پاور سپلائی رکاوٹ اس کو محدود کرتی ہے، لیکن آپ پھر بھی پہلے چند ملی سیکنڈز کے لیے 10-50A کے انرش کرنٹ دیکھیں گے، جو ممکنہ طور پر رابطوں، فیوز، یا خود پاور سپلائی کو نقصان پہنچا سکتے ہیں۔.

حل: انرش کرنٹ کو محدود کرنے کے لیے کپیسیٹر کے ساتھ سیریز میں ایک چارجنگ ریزسٹر (R_charge) شامل کریں، ڈسچارج کے دوران اسے بائی پاس کرنے کے لیے ایک متوازی ڈائیوڈ کے ساتھ:

[پاور ان] → [R_charge] → [+کپیسیٹر-] → [ریلے کوائل] → [گراؤنڈ]

ڈائیوڈ کپیسیٹر کو ریلے کوائل کے ذریعے براہ راست ڈسچارج کرنے کی اجازت دیتا ہے (کوئی سیریز مزاحمت نہیں) جبکہ R_charge کے ذریعے چارجنگ کرنٹ کو مجبور کرتا ہے۔.

R_charge کا سائز چارجنگ کرنٹ کو ایک مناسب سطح (0.5-2A) تک محدود کرنے کے لیے:

R_charge = V_supply / I_charge_max = 12V / 1A = 12Ω

یہ چارجنگ کے دوران RC ٹائم کانسٹنٹ میں 12Ω کا اضافہ کرتا ہے، چارج کے وقت کو تقریباً 5τ = 5 × (12Ω + 80Ω) × 0.15F = تک بڑھاتا ہے۔ مکمل طور پر چارج ہونے میں 69 سیکنڈ.

اگر یہ بہت لمبا ہے، تو R_charge کو کم کریں لیکن زیادہ انرش قبول کریں (مثال کے طور پر ~2A انرش کے لیے 6Ω، 35 سیکنڈ چارج کا وقت)۔ یہ سمجھوتہ آپ کا ہے۔.

پرو ٹپ: RC ٹائم کانسٹنٹ (τ = RC) صرف نقطہ آغاز ہے—حقیقی ہولڈ اپ ٹائم آپ کے کپیسیٹر ڈسچارج وکر سے ملنے والی ریلے کوائل مزاحمت پر منحصر ہے۔.

کپیسیٹر کا انتخاب: قسم سائز سے زیادہ کیوں اہم ہے

آپ نے کپیسیٹینس کا حساب لگا لیا ہے۔ اب آپ کو اصل جزو کا انتخاب کرنے کی ضرورت ہے۔ کپیسیٹر کی کیمسٹری ٹائمنگ ایپلی کیشنز میں کارکردگی کو ڈرامائی طور پر متاثر کرتی ہے—سائز سب کچھ نہیں ہے۔.

فلم کپیسیٹرز بمقابلہ الیکٹرولائٹکس: لیکیج کی جنگ

الیکٹرولائٹک کپیسیٹرز (ایلومینیم یا ٹینٹلم):

فوائد:

• فی یونٹ حجم میں سب سے زیادہ کپیسیٹینس (بڑی اقدار کے لیے اہم)
• فی مائیکرو فاراڈ کم قیمت (1000μF فی 0.05-0.15 ڈالر)
• اعلی وولٹیج میں آسانی سے دستیاب

نقصانات:

• زیادہ لیکیج کرنٹ (0.01-0.03 CV سپیک، عملی طور پر بدتر)
• پولرٹی حساس (ریورس وولٹیج = فوری موت)
• محدود زندگی (الیکٹرولائٹ 5-10 سالوں میں خشک ہو جاتا ہے)
• درجہ حرارت حساس کپیسیٹینس اور لیکیج

کے لیے بہترین: ٹائمنگ میں 30 سیکنڈ سے کم تاخیر جہاں سائز اور قیمت غالب ہو، یا جہاں آپ نے لیکیج کے لیے 1.5-2 گنا مارجن شامل کیا ہو۔.

فلم کپیسیٹرز (پولی پروپیلین، پالئیےسٹر، پولی کاربونیٹ):

فوائد:

• بہت کم لیکیج کرنٹ (<0.001 CV، اکثر الیکٹرولائٹکس سے 10-100 گنا کم)
• بہترین درجہ حرارت استحکام
• لمبی زندگی (20+ سال)
• کوئی پولرٹی پابندیاں نہیں (AC یا ریورسڈ DC کو سنبھال سکتا ہے)

نقصانات:

• ایک ہی کپیسیٹینس کے لیے بہت بڑا جسمانی سائز
• زیادہ قیمت (1000μF فی 0.50-2.00 ڈالر)
• کم کپیسیٹینس اقدار تک محدود (عملی طور پر مناسب سائز کے لیے <50μF)

کے لیے بہترین: درست ٹائمنگ >30 سیکنڈ، اعلی درجہ حرارت والے ماحول، یا ایپلی کیشنز جہاں طویل مدتی ڈرفٹ ناقابل قبول ہے۔.

ہائبرڈ اپروچ: دونوں جہانوں میں بہترین

30-60 سیکنڈ کی حد میں ٹائمنگ کے لیے، غور کریں متوازی مجموعہ:

• بلک انرجی اسٹوریج کے لیے بڑا الیکٹرولائٹک (حسابی کپیسیٹینس کا 80%)
• کم لیکیج درستگی کے لیے چھوٹا فلم کپیسیٹر (حسابی کپیسیٹینس کا 20%)

مثال: 120,000μF الیکٹرولائٹک + 30,000μF فلم = 150,000μF کل

فلم کیپ الیکٹرولائٹک لیکیج کی تلافی کرتی ہے، ٹائمنگ کو نظریاتی حسابات کے قریب تک بڑھاتی ہے۔ لاگت میں اضافہ معتدل ہے (تمام الیکٹرولائٹک سے ~30% زیادہ)، لیکن ٹائمنگ کی درستگی میں نمایاں طور پر بہتری آتی ہے۔.

عام غلطیاں اور اصلاحات

غلطی: سپلائی وولٹیج سے کم ریٹیڈ کپیسیٹرز کا استعمال

12V سپلائی کو قابل اعتماد کے لیے 16V-ریٹیڈ (یا اس سے زیادہ) کپیسیٹرز کی ضرورت ہوتی ہے۔ وولٹیج ٹرانزینٹس، رپل، اور جزو رواداری کا مطلب ہے کہ ایک “12V سسٹم” بعض حالات میں 14-15V دیکھ سکتا ہے۔ کسی کپیسیٹر کو اس کی وولٹیج ریٹنگ کے قریب چلانے سے ناکامی تیز ہوتی ہے اور لیکیج بڑھ جاتی ہے۔.

حل: کم از کم 1.3x سپلائی وولٹیج (12V سسٹم کے لیے 16V، 18V کے لیے 25V وغیرہ) پر ریٹیڈ کپیسیٹرز استعمال کریں۔

غلطی #2: ESR (Equivalent Series Resistance) کو نظر انداز کرنا

کپیسیٹرز میں اندرونی مزاحمت (ESR) ہوتی ہے جو مثالی کپیسیٹینس کے ساتھ سیریز میں ظاہر ہوتی ہے۔ ہائی ESR دستیاب ڈسچارج کرنٹ کو کم کرتا ہے اور لوڈ کے تحت وولٹیج ڈراپ پیدا کرتا ہے، جس سے ہولڈ اپ ٹائم مؤثر طریقے سے کم ہو جاتا ہے۔.

بڑے الیکٹرولائٹکس میں 0.1-1Ω کا ESR ہو سکتا ہے۔ ڈراپ آؤٹ پر 150mA کھینچنے والی ریلے کوائل کے لیے، 1Ω ESR کا مطلب ہے 0.15V اندرونی مزاحمت کی وجہ سے ضائع ہونا—جو آپ کے مارجن کو کم کرنے کے لیے کافی ہے۔.

حل: ESR کی خصوصیات چیک کریں۔ ٹائمنگ ایپلی کیشنز کے لیے، کم ESR اقسام (0.1Ω یا اس سے کم) کو ترجیح دیں۔.

غلطی #3: کرنٹ بیلنسنگ کے بغیر متوازی کنکشن

متوازی طور پر متعدد کپیسیٹرز کو جوڑنا (مثال کے طور پر، ایک 40,000μF کے بجائے چار 10,000μF کیپس) نظریاتی طور پر بہت اچھا کام کرتا ہے لیکن اگر کپیسیٹرز میں ESR یا لیکیج مماثل نہ ہو تو مسائل پیدا کر سکتا ہے۔ “بہتر” کپیسیٹر زیادہ کام کرتا ہے، تیزی سے بوڑھا ہوتا ہے، اور پہلے ناکام ہوتا ہے—پھر باقی کیپس اچانک انڈر سائز ہو جاتے ہیں۔.

حل: متوازی کرتے وقت ایک ہی مینوفیکچرنگ بیچ سے مماثل کپیسیٹرز استعمال کریں۔ کرنٹ شیئرنگ کو مجبور کرنے کے لیے ہر کپیسیٹر میں چھوٹے سیریز ریزسٹرس (0.1-0.5Ω) شامل کریں۔.

پرو ٹپ #4: لیچنگ ریلے ٹرک آپ کو مسلسل پاور کے بجائے مکینیکل میموری استعمال کرکے ایک ہی ٹائمنگ کے لیے 1/10 کپیسیٹر سائز دیتا ہے۔.

VIOX ٹائم ریلے مصنوعات

گھوسٹ پاور ٹائمر: ٹائمنگ جو پاور لاس سے بچ جاتی ہے۔

ٹرو آف-ڈیلے ریلے ایک بنیادی تضاد کو حل کرتے ہیں: جب گھڑی کا پاور سورس غائب ہو جائے تو آپ وقت کی پیمائش کیسے کرتے ہیں؟

جواب اس میں ہے کپیسیٹر کی آخری سانس—ذخیرہ شدہ برقی توانائی جو آہستہ آہستہ خارج ہوتی ہے، ان پٹ پاور غائب ہونے کے بعد سیکنڈوں یا منٹوں تک ریلے کوائلز اور ٹائمنگ سرکٹس کو پاور فراہم کرتی ہے۔ یہ گھوسٹ پاور ہے: صفر ہونے سے پہلے ایک آخری کام مکمل کرنے کے لیے کافی جوس۔.

تین طریقے اسے حاصل کرتے ہیں:

1. کپیسیٹر ڈسچارج (سب سے عام)—RC ٹائم کانسٹینٹس توانائی کے ذخیرے کو درست ٹائمنگ میں بدل دیتے ہیں۔
2. لیچنگ ریلے + چھوٹا کپیسیٹر (سب سے زیادہ موثر)—مکینیکل میموری کو صرف پلس انرجی کی ضرورت ہوتی ہے۔
3. چھوٹا بیٹری بیک اپ (سب سے طویل ہولڈ اپ)—مائیکرو ایمپ کھپت گھنٹوں کی ٹائمنگ کو ممکن بناتی ہے۔

طبیعیات خوبصورت ہے: 37% اصول ایکسپونینشل RC ڈسچارج کو کنٹرول کرتا ہے، لیکن ڈراپ آؤٹ ٹرک ریلے ہسٹریسس کا فائدہ اٹھاتے ہوئے наив حسابات سے 3-5x تک عملی ٹائمنگ کو بڑھاتا ہے۔.

ایک $2 فلم کپیسیٹر اور ایک $5 ریلے وہ حاصل کر سکتے ہیں جس کے لیے کبھی $200 نیومیٹک ٹائمر کی ضرورت ہوتی تھی—چھوٹا، سستا، زیادہ قابل اعتماد، اور فیلڈ ایڈجسٹ ایبل۔.

جدید کنٹرول سسٹم کو ایسی ٹائمنگ کی ضرورت ہوتی ہے جو پاور میں مداخلت سے بچ جائے۔ چاہے وہ بیرنگ کو نقصان سے بچانے والے کولنگ فین ہوں، شٹ ڈاؤن سیکوینس مکمل کرنے والے پروسیس والوز ہوں، یا ٹرانزینٹس کے دوران تحفظ کو برقرار رکھنے والے حفاظتی سرکٹس ہوں، ٹرو آف-ڈیلے ریلے معیاری الیکٹرانکس کے ناکام ہونے پر ٹائمنگ انشورنس فراہم کرتا ہے۔.

VIOX ELECTRIC الیکٹرانک ٹائمنگ ریلے کی ایک مکمل رینج پیش کرتا ہے جس میں کپیسیٹر پر مبنی انرجی اسٹوریج کے ساتھ ٹرو آف-ڈیلے ماڈلز شامل ہیں، جو موٹر کنٹرول، پروسیس آٹومیشن، اور حفاظتی ایپلی کیشنز کے لیے موزوں ہیں۔ ہماری ٹائمنگ ریلے IEC 61810 معیارات پر پورا اترتی ہیں اور صنعتی درجہ حرارت کی حدود (-25°C سے +70°C محیط) میں قابل اعتماد آپریشن فراہم کرتی ہیں۔.

تکنیکی خصوصیات اور انتخاب کی رہنمائی کے لیے، ہماری ایپلیکیشن انجینئرنگ ٹیم سے رابطہ کریں۔ ہم آپ کی ایپلیکیشن کے لیے صحیح ٹائمنگ حل کا سائز دینے میں آپ کی مدد کریں گے—ہماری طرف سے کسی گھوسٹ پاور کی ضرورت نہیں ہے۔.