दूरवर्ती नियंत्रण प्रणाली

दूरवर्ती नियंत्रण प्रणाली : एका ठिकाणाहून दूरच्या दुसऱ्या ठिकाणच्या कार्याचे आपल्या इच्छेनुरूप नियंत्रण व संचालन करण्यासाठी वापरल्या जाणाऱ्या प्रणालींना दूरवर्ती नियंत्रण प्रणाली असे म्हणतात. दूरवर्ती नियंत्रणाच्या तंत्राला १९३० सालानंतर विशेष महत्त्व प्राप्त झाले आहे. या कार्याकरिता जरी यांत्रिक, विद्युत् अशा इतर पद्धती उपलब्ध असल्या तरी आधुनिक काळातील प्रगती मुख्यत्वेकरून अतिदूरवर्ती नियंत्रणासाठी वापरण्यात येणाऱ्या रेडिओ संकेत नियंत्रण पद्धतीत झाली आहे.

इ. स. १९७६ मध्ये अमेरिकन शास्त्रज्ञांनी व्हायकिंग लँडर हे मानवरहित अवकाशयान मंगळावर उतरविले व तेथील परिस्थितीचा अभ्यास करण्यासाठी यानातील यंत्रणेकडून विविध प्रयोग करून घेतले. मग प्रयोगांचे निष्कर्ष पृथ्वीवरील केंद्रात उपलब्ध करून घेतले. हे यान इतक्या दूरच्या ग्रहावर अचूक जाऊन उतरविणे, त्याच्याकडून तेथे प्रयोग करविणे व त्यांचे निष्कर्ष पृथ्वीवर उपलब्ध होणे या सर्व गोष्टी केवळ दूरवर्ती नियंत्रण प्रणालींमुळे शक्य झाल्या.

उपयोजनाची क्षेत्रे : दूरवर्ती नियंत्रण प्रणालींचा हल्ली विविध क्षेत्रांत मोठ्या प्रमाणावर वापर होत आहे. अशी काही क्षेत्रे पुढील प्रमाणे आहेत : (१) कृत्रिम उपग्रह, अवकाशयाने व अवकाशीय प्रयोगशाळा यांचे क्षेपण व मार्गनियंत्रण करणे त्यांची देखभाल आणि दुरुस्ती करणे दोन अवकाशयाने जोडणे वा अलग करणे चंद्र व इतर ग्रह यांवरील भौतिक परिस्थितीचा अभ्यास करणे. (२) शत्रूची विमाने, जहाजे, रणगाडे इ. युद्धसामग्री तसेच शहरे, कारखाने इत्यादींचा नाश करण्यासाठी सोडलेली क्षेपणास्त्रे लक्ष्यानुगामी करणे. (३) मनुष्याला ज्या परिसरात काम करता येणार नाही, तेथे प्रयोग करणे व आवश्यक ती यंत्रणा उभारणे (उदा., खोल समुद्राच्या तळात तेल काढण्याची यंत्रे बसविणे) व विविध क्रिया करणे. (४) धोकादायक (उदा. , किरणोत्सर्गी म्हणजे भेदक कण वा किरण बाहेर टाकणारे) पदार्थ ‘हाताळणेʼ.

घटक : विशिष्ट क्षेत्रातील परिस्थिती व नियंत्रणाचे उद्देश यांनुसार प्रणालीमध्ये पुष्कळ फेरफार होतात. तरीही सर्वसामान्यपणे अशा कोणत्याही प्रणालीचे तीन मुख्य भाग होतात : (१) नियंत्रित केंद्र, (२) नियंत्रण केंद्र आणि (३) या दोहोंमधील संपर्क साधणारा सुयोग्य असा संकेत परिवाह.

नियंत्रित केंद्र : नियंत्रित केंद्रात (अ) आवश्यक त्या प्रचलांचे (विशिष्ट परिस्थितीत स्थिर राहणाऱ्या भौतिक वा इतर राशींचे) संवेदन व मापन करणारे संवेदक, (आ) या संवेदकांच्या प्रतिसादांचे विद्युत् संकेतात (मापन संकेतात) रूपांतर करणारे ऊर्जापरिवर्तक (एका प्रकारच्या ऊर्जेचे दुसऱ्या प्रकारच्या ऊर्जेत रूपांतर करणारे साधन) व (इ) मग या ‘मापन संकेतांचेʼ नियंत्रण केंद्राकडे प्रेषण करणारे साधन यांचा समावेश असतो. त्याचबरोबर (ई) नियंत्रण केंद्रांकडून येणारे ‘आज्ञासंकेतʼ ग्रहण करणारा ग्राही आणि (उ) या आज्ञा संकेतांनुसार योग्य ती कार्यवाही करणाऱ्या सेवा–प्रणाली [→ सेवा–यंत्रणा] यांचाही तेथे समावेश करावा लागतो.

नियंत्रण केंद्र : नियंत्रण केंद्रात पुढील घटक आवश्यक असतात : (अ) नियंत्रित केंद्राकडून येणारे ‘मापन संकेतʼ घेणारा ग्राही, (आ) या संकेतांचे सुयोग्य दर्शन घडविणारी यंत्रणा, (इ) त्या दर्शनानुसार नियंत्रित केंद्राला योग्य ती कार्यवाही करण्यासाठी ‘आज्ञासंकेतʼ देणारे आज्ञापन केंद्र व (ई) त्या आज्ञा नियंत्रित केंद्राला प्रेषित करणारी यंत्रणा.

संकेत परिवाह : या दोन केंद्रांमधील अंतर अगदी कमी (सु. ३ मी. पर्यंत) असल्यास व अनेक संकेतांचे आदान–प्रदान करावयाचे असल्यास केबलीद्वारा संपर्क साधता येतो. त्याहून जास्त (सु. २,५०० मी. पर्यंत) अंतर असून एकाच संकेताचे प्रदान करण्यासाठी तारांचा वापर करता येतो (उदा. , एस. एस. ११, एस. एस. १२ आणि ‘कोब्राʼ या प्रसिद्ध रणगाडानाशक अस्त्रांचे नियंत्रण या पद्धतीने करतात) परंतु जास्त अंतर असल्यास रेडिओ तरंगांद्वारे संपर्क ठेवणे अनिवार्य होते. मध्यम अंतरासाठी अखंड रेडिओ तरंग व फार मोठ्या अंतरासाठी रेडिओ स्पंदांचा उपयोग करावा लागतो.

तारांच्या वा केबलींच्या द्वारे संपर्क ठेवणे कमी खर्चाचे आणि सुटसुटीत असते. तुलनेने रेडिओ तरंग पद्धती जास्त खर्चाच्या व गुंतागुंतीच्या असतात. स्पंद पद्धतीचा वापर केल्यास एकूण ऊर्जाव्यय कमी असूनही संकेतांची जोरदार देवाण–घेवाण होऊ शकते व संकेत अस्पष्ट होण्याचा धोका कमी होतो [→ विरूपण]. त्याचप्रमाणे एकाच वेळी अनेक संकेतांची देवाण किंवा घेवाण करणे शक्य होते. त्यामुळे ही पद्धती सर्वांत जास्त प्रमाणावर वापरली जात आहे.

यांत्रिक व विद्युतीय नियंत्रण : लवचिक तनुदंडाद्वारा होणारी यांत्रिक नियंत्रणक्रिया अनेक वर्षांपासून वापरली जात आहे. उदा., अशी व्यवस्था दंतवैद्याकडील उपकरणांमध्ये वापरात आहे. यामध्ये एका बाजूस परिभ्रमी प्रेरणा देण्याकरिता एक विद्युत् चलित्र (मोटर) असते. प्रणालीमधील परिभ्रमी दंडाला लवचिक तनुदंड युग्मित केलेला असतो. दंतवैद्य या तनुदंडाच्या दुसऱ्या परिभ्रमी टोकास विविध उपकरणे लावून दातांवर निरनिराळ्या प्रकारच्या क्रिया करू शकतो. अशाच तऱ्हेची योजना विमानात रेडिओ ग्राहीचे नियंत्रण करण्याकरिता वापरतात. यांत्रिक दूरवर्ती नियंत्रण योजनेचा पल्ला ५–७ मी. पेक्षा अधिक असू शकत नाही.

विद्युतीय यंत्रणेद्वारे या कार्याचे क्षेत्र बरेच वाढविता येते. या प्रकारच्या एका प्रातिनिधिक योजना–पद्धतीचे वर्णन येथे दिले आहे. याकरिता विशेष रचनेची समकालिक चलित्र [→ विद्युत् चलित्र] योजना वापरतात. हीमध्ये प्राथमिक वेटोळे चुंबकनक्षम पत्रित पदार्थावर गुंडाळून त्याचा घूर्णक (चलित्रातील फिरणारा भाग) बनवितात. याला लागणारा स्थाणुक (चलित्रातील स्थिर भाग) हा अशाच प्रकारचा गाभा घेऊन त्यावर द्वितीयक वेटोळे गुंडाळून तयार करतात. या गाभ्याचा आकार खाचयुक्त दंडगोलासारखा असतो. स्थाणुक हा घूर्णकास संपूर्णपणे वेढतो. प्रत्यावर्ती (ज्यातील विद्युत् प्रवाह उलटसुलट दिशेने वाहतो अशा) समकालिक प्रणालीचे विद्युत् मंडल आ. १ मध्ये दाखविले आहे. यामध्ये घूर्णक व स्थाणुक यांच्या दोन जोड्या (१, ३) व (२, ४) वापरल्या आहेत. कोठल्याही एका समकालिक चलित्राचा घूर्णक एका ठराविक दिशेत ठेवला, तर त्यामुळे त्याच्या स्थाणुक अग्रांमध्ये एक ठराविक मूल्याचे प्रत्यावर्ती विद्युत् वर्चस् (विद्युत् पातळी) मिळते. तत्त्वतः घूर्णक व स्थाणुक हे रोहित्राच्या (प्रत्यावर्ती प्रवाहाचा विद्युत् दाब बदलणाऱ्या साधनाच्या) प्राथमिक व द्वितीयक वेटोळ्यांप्रमाणे कार्य करतात. या दोन विद्युत् मंडलांची एकमेकांशी अशा तऱ्हेने जोडणी करण्यात आलेली असते की, दोन्ही घूर्णक जर तंतोतंत एकाच दिशेत ठेवले गेले असतील, तर कोठल्याही स्थाणुक मंडलात विद्युत् प्रवाह मिळत नाही. या अवस्थेत कोठल्याही घूर्णकावर परिभ्रमी प्रेरणा असत नाही व ही परिस्थिती प्रणालीची एक स्थिर अवस्था दाखविते. त्यामुळे आता जर यांपैकी घूर्णक (१) फिरविला, तर दोन स्थाणुंकामधील विद्युत् वर्चस् सारख्या मूल्याचे राहत नाही. त्यामुळे दुसऱ्या स्थाणुकाकडे (४) विद्युत् प्रवाह वाहू लागतो. या प्रवाहामुळे तेथे एक चुंबकीय क्षेत्र निर्माण होऊन तेथील घूर्णकावर (३) परिभ्रमी प्रेरणा कार्य करू लागते. या सर्व क्रियांचे अशा रीतीने अभिकल्पन केलेले असते की, या प्रेरणेमुळे घूर्णक (३) परत पहिल्या घूर्णकाला समांतर अशी समान स्थिती धारण करतो. अशा समकालिक प्रणालींना सेलसीन (जनरल इलेक्ट्रिक), ऑटोसीन (बेंडिक्स) इ. व्यापारी नावे निरनिराळ्या कंपन्यांनी दिलेली आहेत.

रेडिओद्वारा दूरवर्ती नियंत्रण : या तऱ्हेच्या प्रणाली पुढील विविध कार्यांकरिता उपयोगात आणल्या जातात: (१) मानवरहित विमान, आगगाडी, मोटार, पाणबुडी, अवकाशयान, उपग्रह या वाहनांचे चालन व संचलन (२) क्षेपणास्त्रांचे मार्गदर्शन (३) जेथे मनुष्यास स्वतः काम करणे अशक्य किंवा धोकादायक असते, अशा प्रतिकूल परिसरात उपकरणांची जोडणी इ. क्रिया करणे अवकाशात निर्वात असल्यामुळे समुद्रपृष्ठभागाच्या खाली बऱ्याच खोलीवर पाण्याच्या मोठ्या दाबामुळे किंवा किरणोत्सर्गी द्रव्याच्या उपस्थितीत मानवाच्या दृष्टीने प्रतिकूल परिसर आढळतो. या प्रकारच्या प्रणालीमागील तत्त्व समजून घेण्याकरिता मार्गदर्शित क्षेपणास्त्राचे उदाहरण घेता येते. नियंत्रित अस्त्राच्या उड्डाणपथाचे निरीक्षण व मार्गदर्शन या दोन्ही गोष्टींचा नियंत्रण प्रणालीत समावेश होतो. याकरिता एक आज्ञाकेंद्र असते. तेथे मिळविलेल्या माहितीनुसार अस्त्राला चालन अथवा सुकाणू संकेत पुरवून त्यांचे मार्गदर्शन केले जाते.

अशा प्रणाली वापरण्यामागे आणखी एक कारण आहे. आधुनिक स्वनातीत (ध्वनीच्या हवेतील वेगापेक्षा जास्त वेगाने जाणारी) विमाने व क्षेपणास्त्रे यांचा वेग अतिशय जास्त असल्यामुळे मनुष्याला दुसरी कोठलीही मदत न घेता त्यांचे नियंत्रण करणे अवघड असते. उच्च गतीने जाणाऱ्या या यानांचे संचलन अथवा नियंत्रण करताना काही निर्णय त्वरित घेणे आवश्यक ठरते. हे निर्णय घेण्याकरिता उपलब्ध कालखंड मनुष्याच्या प्रतिक्रिया कालापेक्षा सुद्धा अनेक वेळा कमी असतो. त्यामुळे निर्णयाचे स्वरूप ठरविण्याकरिता वेगवान संगणक (गणितकृत्ये करणारे साधन) वापरणे व त्याची अंमलबजावणी करण्याकरिता इलेक्ट्रॉनीय मंडलाद्वारा आज्ञा संकेत देणे या दोन्ही क्रिया अशा परिस्थितीत अनिवार्य ठरतात. क्षेपणास्त्रे ताशी सु. ३०,००० किमी. वेगाने जाऊ शकतात, तर मनुष्याचा सर्वसाधारण प्रतिक्रिया काल ०·१ सेकंदापेक्षा कमी असत नाही. या आकड्यांवरून या समस्येविषयी थोडीबहुत कल्पना येईल. या प्रणालीतील कार्यपद्धती स्पष्ट करण्याकरिता आकाशात प्रचंड वेगाने जाणाऱ्या विमान या लक्ष्यावर जमिनीवरील आज्ञाकेंद्राच्या मार्गदर्शनानुसार क्षेपणास्त्र कसे पाठवितात, हे जास्त विस्ताराने पाहू. याकरिता सामान्यपणे वापरली जाणारी प्रणाली आ. २ मध्ये दाखविली आहे. जमिनीवरील आज्ञाकेंद्राजवळ एकमेकांपासून थोड्या दूर अंतरावर दोन मार्गनिरीक्षक प्रणाली बसविलेल्या असतात. त्यांपैकी एका प्रणालीद्वारा लक्ष्याचे अंतर व त्याचा उन्नतकोन या दोन गोष्टी सतत मोजल्या जातात तर दुसरी प्रणाली क्षेपणास्त्राचे अंतर अथवा स्थान आणि त्याचा उन्नत कोन यांचे सतत मापन करीत असते. या दोन्ही प्रणालींपासून मिळालेला प्रदत्त (माहिती) संगणकाला सतत पुरविला जातो. संगणकाने सुचविलेल्या क्षेपणपथावर क्षेपणास्त्रास योग्य ते आज्ञासंकेत देऊन ते आणले जाते. संगणकाला कशा तऱ्हेचा हल्ला व्हावा अशी अपेक्षा आहे, याविषयीची माहिती कार्यक्रमण करण्याच्या वेळी पुरवावी लागते.

याच प्रकारचे कार्य करण्याकरिता वापरात असलेल्या दुसऱ्या एका प्रणालीत जमिनीवरील आज्ञाकेंद्र एक रडारतरंगशलाका लक्ष्यावर सोडते. क्षेपणास्त्राच्या आत असलेल्या एका इलेक्ट्रॉनीय नियंत्रण मंडलामुळे ते या शलाकेच्या मार्गानेच मार्गक्रमण करते. याकरिता वापरात असलेली व्यवस्था आ. ३ मध्ये दाखविली आहे. या प्रणालीमध्ये जमिनीवरील आज्ञाकेंद्र क्षेपणास्त्राचे सतत मार्गनिरीक्षण करते. त्याबरोबरच हे केंद्र आकाशात एक रडारशलाका सोडून, तिची योग्य रीतीने हालचाल करून, ज्यावर क्षेपणास्त्र सोडावयाचे आहे त्या लक्ष्याला सतत या रडारशलाका झोतामध्येच ठेवते. क्षेपणास्त्र रडारशलाकेत योग्य वेळी प्रवेश करील अशा उन्नत कोनाने क्षेपित करतात. क्षेपणास्त्राच्या आत असलेल्या इलेक्ट्रॉनीय मंडलामुळे त्याचे मार्गदर्शन होऊन ते सतत रडारशलाकेच्या मध्यभागीच राहते. त्यामुळे त्यास लक्ष्यास गाठून त्यावर अचूक मारा करणे शक्य होते.

 लक्ष्यानुगमन : गतिमान लक्ष्यावर अचूक जाऊन मारा करू शकणाऱ्या अस्त्राला लक्ष्यानुगामी अस्त्र असे म्हणतात. वरील उदाहरणात जमिनीवर बसविलेल्या रडारच्या साहाय्याने लक्ष्यानुगमन साध्य केले आहे. आपल्या विमानातून शत्रूच्या विमानावर मारा करताना विविध प्रकारे लक्ष्यानुगमन करता येते. एकतर आपल्या विमानातच मार्गदर्शक रडार बसवून त्याच्या साहाय्याने हे करता येईल. दुसरी पद्धत म्हणजे अस्त्रातच एक रडार प्रेषक व ग्राही बसवितात. त्यापासून निघणारे रडार तरंग शत्रूच्या विमानापासून परावर्तित होऊन ग्राहीला मिळतात. त्या परावर्तित रडार तरंगांच्या रोखाने जाऊन अस्त्र विमानाचा वेध घेते. तिसरी पद्धत म्हणजे अस्त्राच्या शिरावर एक अवरक्त किरण संवेदक (वर्णपटातील तांबड्या रंगाच्या अलीकडील अदृश्य किरणांना संवेदनशील असलेले साधन) बसविलेला असतो. शत्रू–विमानाच्या एंजिनाच्या निष्कासापासून निघणाऱ्या अवरक्त किरणांचा हा संवेदक मागोवा घेतो आणि अस्त्राला बरोबर त्या विमानावर मारा करणे शक्य होते. अमेरिकन साइडवाइंडर क्षेपणास्त्राचे कार्य या पद्धतीवर चालते. पाणतिरांच्या आत नियंत्रण करणारी निरूढी (जडत्वावर आधारलेली) मार्गदर्शक यंत्रणा असते. तिच्या साहाय्याने ते योग्य मार्गाने जाऊन लक्ष्यावर आदळतात.

अस्त्र क्षेपणाचा वेग, उन्नत कोन इत्यादींसारख्या प्रदत्तावरून त्याकरिता गती समीकरण मांडून त्यावरून अस्त्राचा उड्डाणपथ निश्चित करता येतो. या परिस्थितीत लक्ष्याचे मार्गनिरीक्षण करण्याकरिता म्हणून फक्त एकच रडार केंद्र पुढे होते. यायोगे मिळालेल्या प्रदत्ताचा उपयोग करून क्षेपणास्त्राकरिता योग्य असा उड्डाणपथ संगणकाच्या साहाय्याने ठरविता येतो. दूरवर्ती नियंत्रण प्रणालीने चंद्रावर (किंवा मंगळावर) मानवरहित यान पाठविण्याकरिता अशीच रीत वापरता येते. कोणत्याही वेळी अवकाशात चंद्र कोठे असेल हे गणितीय रीतीने ठरविता येते. पाठवावयाच्या यानाच्या क्षेपण प्रदत्तावरून ते कोठल्या उड्डाणपथाने पाठविले पाहिजे हे त्यामुळे सहज निश्चित करता येते.

पूर्वनियोजित नियंत्रण : काही क्षेपणशास्त्रांमध्येच अंतर्गत पूर्वनियोजित मार्गदर्शन योजना असते. यामध्ये क्षेपणास्त्र जेथून क्षेपित करावयाचे आहे ते स्थान आणि अस्त्राचा क्षेपण प्रदत्त हे लक्षात घेऊन त्याप्रमाणे अंतर्गत नियंत्रण योजनेला कार्यक्रम ठरवून दिला जातो. या प्रकारची पद्धती जर्मन व्ही–१ क्षेपणास्त्रात वापरली होती. यामध्ये एकदा अस्त्र क्षेपित केल्यावर त्यावर रेडिओ तरंगाद्वारा नियंत्रण असण्याची आवश्यकता राहत नाही. या अस्त्रचे कार्यक्रमण करण्याकरिता त्याची क्षेपण दिशा, पल्ला व योग्य उंची या आधी ठरविल्या जात असत. जेव्हा ते क्षेपण स्थानापासून एक ठराविक अंतर जात असे तेव्हा त्यामधील अंतरमापन यंत्र एका स्विचाला कार्यान्वित करून अस्त्राला खाली प्रक्षेपी झेप घ्यावयास लावीत असे.

विमानाची प्रतिकृती किंवा लहान आगगाडी यासारख्या वाहनांचे दूरवर्ती नियंत्रण करण्याकरिता घरी करून पाहता येईल असे प्रेषकमंडल आ. ४ मध्ये दाखविले आहे. या मंडलाच्या साहाय्याने २२० ते ३८० किलोहर्ट्‌झ या पट्ट्यात पाच निरनिराळ्या कंप्रतांचे (दर सेकंदास होणाऱ्या कंपनसंख्यांचे) व सु. एक वॉट शक्तीचे संकेत निर्माण करता येतात. हे मंडल ११५ व्होल्ट प्रत्यावर्ती विद्युत् पुरवठ्यावर चालते. वरील पाच निरनिराळ्या कंप्रतांचे पाच निरनिराळे आज्ञासंकेत या मंडलाच्या साहाय्याने प्रेषित करता येतात. नियंत्रण मंडले व नियंत्रित प्रयुक्ती यांमधील अंतर काही मीटरांपेक्षा जास्त नसेल, तर ग्राही म्हणून प्रत्येक कंप्रतेकरिता (१) एक–एक मेलित (प्रेषित कंप्रतेशी जुळविलेले) मंडल, (२) दोन एकदिशकारक द्विप्रस्थ (प्रत्यावर्ती प्रवाहाचे एकदिश प्रवाहात रूपांतर करणाऱ्या दोन विद्युत् अग्रांच्या इलेक्ट्रॉनीय प्रयुक्त्या) आणि (३) ५०० ओहम रोध असलेले अभिचलित्र (अगदी अल्प शक्तीचा उपयोग करून मोठ्या शक्तीच्या विद्युत् मंडलात इष्ट तो बदल घडवून आणणारे विद्युत् साधन) पुरे होते. अभिचलित्राच्या साहाय्याने योग्य विद्युत् मंडल कार्यान्वित करून इष्ट ती हालचाल घडवून आणता येते.

 ट्रँझिस्टर वापरून हेच कार्य करणाऱ्या जास्त सुविकसित मंडलाचे मूलभूत कार्य आ. ५ मध्ये दाखविले आहे. या मंडलात एक स्फटिक नियंत्रित रेडिओ कंप्रतेचा आंदोलक (१) [→ आंदोलक, इलेक्ट्रॉनीय] असतो. स्फटिक  नियंत्रणामुळे त्याची कंप्रता अत्यंत सुस्थिर राहते. या आंदोलक मंडलाची प्रदान ऊर्जा एका शक्ती विवर्धकाला (३) पुरवून तरंग ऊर्जेचे मूल्य वाढविले जाते. बहुकंपी श्राव्य कंप्रता मंडलाद्वारे (२) आज्ञासंकेत दिला जातो व या मंडलाच्या प्रदान संकेतामुळे शक्ती विवर्धक चालू किंवा बंद केला जातो. आज्ञासंकेत अशा रीतीने स्पंदांच्या स्वरूपात दिला जातो.

सविस्तर मंडलाची रचना आ. ६ मध्ये दाखविली आहे. यामधील Q₁ व Q₂ या ट्रँझिस्टरांमुळे बहुकंपी आंदोलक मंडल तयार झाले आहे. स्फटिक S व ट्रँझिस्टर Q₃ यांच्या योगे स्फटिक नियंत्रित उच्च कंप्रतेची आंदोलने निर्माण होतात. Q₄  ट्रँझिस्टर मंडलाद्वारे शक्ती विवर्धन होते.

संकेत ग्रहण करण्याकरिता लागणाऱ्या मंडलाचे मूलभूत कार्य आ. ७ मध्ये दाखविले आहे. याचे कार्य समजून घेण्याकरिता आज्ञासंकेत श्राव्य कंप्रतेने विरूपित केलेल्या [→ विरूपण] २७ मेगॅहर्ट्‌झ या वाहक तरंग कंप्रतेचा आहे, असे गृहीत धरू. या संकेताचे अतिपुनरुप्तादन शोधकाच्या (१) [→ शोधक] द्वारे ग्रहण व शोधन (वाहक तरंगापासून आज्ञासंकेत अलग करण्याची क्रिया) केले जाते. यामधून बाहेर पडणाऱ्या प्रदान संकेतात श्राव्य कंप्रतेच्या बरोबरच स्वनातीत (श्राव्य नसलेला) घटकही असतो. सु. २०० किलोहर्ट्‌झ कंप्रतेच्या स्वनातीत घटकाचे शमन छानकाच्या (२) [→ छानक, विद्युत्] साहाय्याने दमन करून पुढे जोडलेल्या श्राव्य विवर्धकाकडे फक्त श्राव्य संकेत घटक पाठविला जातो. श्राव्य कंप्रताछानक (५) व शक्ती शोधक (६) वापरून संकेताचे अनुरूप एकदिश विद्युत् प्रवाहात रूपांतर करण्यात येते व त्यायोगे अभिचलित्र (७) कार्यान्वित होते आणि त्याच्याकडून पुढील नियंत्रण प्रणाली क्रियाशील होते.

वरील मंडलाची तपशीलवार रचना आ. ८ मध्ये दाखविली आहे. यामध्ये L₁ C₃ हे मेलित मंडल असून Q₁ ट्रँझिस्टर मंडल अतिपुनरुत्पादक शोधकाचे कार्य करते. C₂,  L₂ व C₇ या घटकांचा शमन छानक होतो तर Q₂ व Q₃ या ट्रँझिस्टरांमुळे दोन टप्प्यांचा विवर्धक बनतो. C₁₂, L₃ मिळून श्राव्य छानकाचे कार्य करतात व  Q₄ ट्रँझिस्टर शक्ती शोधकाचे काम करतो. K हे नियंत्रण करणारे अभिचलित्र आहे.

स्वयंचलित क्रियाशील उपकरण प्रणालीचे दूरवर्ती नियंत्रण व पर्यवेक्षण : दूर अंतरावर असणाऱ्या स्थानिक स्वयंचलित निरीक्षक उपकरण प्रणालीपासून प्रदत्त मिळवून त्याला तद्नुरूप आज्ञासंकेत देऊन काही विशिष्ट कार्य करण्यासाठी आ. ९ मध्ये दाखविलेली पद्धत वापरली जाते. असे समजता येईल की, स्वयंचलित उपकरण प्रणाली चंद्रावर असून ती त्याच्या पृष्ठभागावरील तापमान यासारख्या प्रचलांचे (विशिष्ट परिस्थितीत विशिष्ट मूल्य असणाऱ्या राशीचे) मूल्य मोजून त्याविषयीची माहिती पृथ्वीवरील नियंत्रण केंद्राकडे (अ) पाठविणार आहे. आकृतीच्या सोईकरिता चंद्रावरील स्थानिक केंद्र (आ) फक्त एकाच प्रचलाचे मापन करून त्याविषयीचा प्रदत्त व्यवस्थापन केंद्राकडे (१) पाठविते, असे दाखविले आहे. आज्ञाकेंद्राच्या आदेशानुसार स्वयंचलित नियंत्रक (८) च्या द्वारे (आ) या केंद्रापाशी असलेली इलेक्ट्रॉनीय मंडले एका वेळी फक्त प्रेषण वा फक्त आज्ञाग्रहण करतात. इष्ट प्रचल प्रदत्त (आ) केंद्रापासून प्रेषक (६) च्या द्वारे पाठविला जातो. (अ) या केंद्रापाशी असलेल्या ग्राही (३) द्वारे तो स्वीकारला जाऊन दर्शक उपकरणावर (२) दाखविला जातो. त्याचे स्वरूप लक्षात घेऊन केंद्र (१) पुढील कार्यासाठी योग्य तो आज्ञासंकेत प्रेषक (५) च्या साहाय्याने प्रेषित करतो, केंद्र (आ) हा संकेत ग्राहीद्वारे (७) ग्रहण करून त्याप्रमाणे कार्य करतो. स्वयंचलित योजनेतील अभिकल्पनानुसार (केलेल्या आराखड्यानुसार) हे आज्ञासंकेत एक किंवा अनेक असू शकतात. आज्ञासंकेत व प्रदत्त–अवगम (माहितीयुक्त संकेत) वाहक रेडिओ तरंगांचे विरूपण करून किंवा स्पंद पद्धतीने प्रेषित केले जातात. दूरवर्ती नियंत्रण प्रणालीकरिता स्पंद कंप्रता विरूपण किंवा स्पंद अवधी विरूपण या पद्धती विशेष उपयुक्त ठरतात. प्रदत्त दर्शनाकरिता सदृश किंवा अंकीय संकेत पद्धत वापरली जाते. स्पंद सांकेतिक विरूपण पद्धती सर्वांत जास्त प्रमाणात वापरली जाते [→ विरूपण विद्युत् स्पंद तंत्रे].

एकाच वेळी अनेक आज्ञासंकेत पाठवून निरनिराळी कृत्ये करवून घेण्यासाठी वापरल्या जाणाऱ्या प्रणालीची सर्वसाधारण रुपरेषा आ. १० मध्ये दाखविली आहे. यामधील नियंत्रण केंद्रात स्विचांच्या द्वारे प्रत्येक वेगळ्या कृत्यासाठी एकएक वेगळा आज्ञासंकेत अंकीय संकेतांच्या स्वरूपात पाठविला जातो. नियंत्रित केंद्रातील विशिष्ट प्रेरकाने आपल्या मूळ स्थितीत राहावे की ती स्थिती बदलावी, हे या आज्ञासंकेताकडून ठरविले जाते. उदा., प्रेरक जर नियंत्रित केंद्रातील एखाद्या विद्युत् चलित्राचे नियंत्रण करीत असेल, तर त्या चलित्राच्या ‘चालू असणेʼ किंवा ‘बंद असणेʼ या दोनच पर्यायी अवस्था शक्य होतात. त्यामुळे येथे द्विमान पद्धतीचे नियंत्रण पुरेसे होते. हे चलित्र चालू करून त्याच्याद्वारे योग्य अशा यांत्रिक योजनेमार्फत इच्छित रेषीय (सरळ रेषेतील) चलन अथवा घूर्णन (परिभ्रमी गती) मिळविता येईल.

काही योजनांमध्ये नियंत्रित उपकरणाच्या तीन पर्यायी अवस्था आवश्यक होतात. उदा., विद्युत् चलित्राच्या बाबतीत (१) ते बंद आहे, (२) किंवा सव्य दिशेने (घड्याळाच्या काट्यांच्या हालचालीच्या दिशेने) फिरत आहे किंवा (३) अपसव्य दिशेने फिरत आहे, हे तीन पर्याय संभवतात. अशा वेळी त्रिमान पद्धतीची स्विच योजना वापरावी लागेल. म्हणजे त्या स्विचाच्या चलनक्षम स्पर्शकासाठी तीन पर्यायी स्थाने ठेवावी लागतात. (१) एका स्थानी तो चलित्राचा विद्युत् पुरवठा तोडून टाकतो (२) दुसऱ्या स्थानी पुरवठ्याच्या ऋणाग्राशी संस्पर्श करतो व (३) तिसऱ्या स्थानी पुरवठ्याच्या धनाग्राशी संस्पर्श करतो. या प्रकारची स्विच योजना नियंत्रण केंद्रात व नियंत्रित केंद्रातही असणे आवश्यक आहे. अवस्था (२) व (३) साठी वेगवेगळे आज्ञास्पंद एक ऋण व दुसरा धन विद्युत् दाबाचे असले पाहिजेत, हे स्पष्ट आहे.

इ या घटकात सर्व संदेशांचे संकेतीकरण होऊन ते एकत्रित केले जातात व ते ई मधून प्रेषित केले जातात. उ मध्ये त्याचे एकाच वेळी ग्रहण होते. मग त्यांचे निःसंकेतन (संकेतांचे मूळ संदेशात रूपांतर) व अलगीकरण होऊन ते योग्य त्या आज्ञापरिवाहात सोडले जातात. या सर्व क्रिया इलेक्ट्रॉनीय आदेश मंडलांच्या साहाय्याने केल्या जातात. ई हा आज्ञादुवा परिस्थितीनुसार तारा किंवा केबल किंवा रेडिओ तरंगांचा असतो.

कित्येकदा नियंत्रण केंद्र नियंत्रित केंद्राला फक्त एक आरंभक संकेत देते. नियंत्रित केंद्रात ठेवलेल्या संगणकाला हा संकेत मिळतो. या संगणकात पुढील कारवाईचे आधीच कार्यक्रमण करून ठेवलेले असते. त्यानुसार संगणक तेथील स्वयंचलित यंत्रणेकडून सर्व क्रिया पूर्वनियोजित क्रमानुसार करवून घेतो.

दूरनियंत्रित हस्तलाघवी योजना : अणुकेंद्रीय प्रकल्पात किरणोत्सर्गी (अतिशय भेदक कण वा किरण बाहेर टाकणाऱ्या) द्रव्यांची जेथे उलाढाल होत असते तो विभाग मनुष्याला धोकादायक होतो, म्हणजेच तो ‘धोकादायक परिसरʼ होतो. निर्वात, अती उच्च दाब (उदा., खोल समुद्रात) किंवा उच्च तापमान यांमुळेही धोकादायक परिसर निर्माण होतो. अशा परिसरात मानवाने करावयाच्या कृती ज्या उपकरणाद्वारे करून घेतल्या जातात, त्यांना हस्तलाघवी योजना असे म्हणतात.

मनुष्याच्या विविध कार्यांत तो आपली दृष्टी, श्रवण किंवा स्पर्श या संवेदकांच्या साहाय्याने काही अवगम प्राप्त करून घेतो. तो अवगम तंत्रिकारूपी (मज्जारूपी) संवाहकातून मेंदूकडे (म्हणजे प्रचालकाकडे) जातो. तदनुरूप कार्य करण्यासाठी मेंदू–पाय संचलक व हात या हस्तलाघवाकडून योग्य तेथे जाऊन इच्छित कार्य करून घेतो. हस्तलाघवी योजनेत सामान्यतः याच पद्धतीचे अनुकरण केले जाते. अशा तऱ्हेने हस्तलाघवकाचा उपयोग करून धोकादायक वा प्रतिकूल परिसरात पाना किंवा पेचकस वापरून स्क्रू पिळणे, संयोगक जोडून अथवा काढून विद्युत् मंडल बंद किंवा खुले करणे, एखादा द्रव एका भांड्यातून दुसऱ्या भांड्यात ओतणे, एखाद्या वस्तूचे स्थानांतर किंवा परिभ्रमण करणे अशासारख्या विविध क्रिया दूर अंतरावरून करवून घेता येतात.

 ज्या वेळी एक क्रिया संपल्यानंतर तिच्या पुढची क्रिया चालू करावयाची असेल तेव्हा एकतर प्रचालकाला (क्रिया करवून घेणाऱ्या व्यक्तीला ऑपरेटरला) पहिली क्रिया संपली की नाही हे समजवण्यासाठी काही दर्शनाची (उदा., दूरचित्रवाणी) व्यवस्था करावी लागते. प्रत्येक क्रिया संपल्यानंतर पुढची क्रिया सुरू करण्यासाठी नवा आज्ञासंकेत द्यावा लागतो. दोन केंद्रांमधील अंतर फार असल्यास प्रत्येक संकेत जाण्याला व परत येण्याला बराच वेळ लागतो. उदा., चंद्रावरील केंद्राचे पृथ्वीवरून संचलन करताना संकेत जाण्याला १·३ से. लागतात. तितकाच वेळ क्रिया संपल्याचा संकेत येण्यालाही लागेल. इतर ग्रहांसाठी हा काळ काही मिनिटांचा आहे. मग एकूण कार्य करणे फार जिकिरीचे होईल व फार वेळ घेईल. ते टाळण्यासाठी दोन्ही केंद्रांत प्रत्येकी एक संगणक बसवितात. दिलेल्या आज्ञा स्थानिक संगणकामार्फत दूरच्या संगणकाला दिल्या जातात. हा दूरचा संगणक मग पुढील क्रियांच्या आज्ञा योग्य त्या काळानंतर देत जातो आणि काही त्रुटी आल्यास त्यांचे निराकरणही करतो. अशा यंत्रणेला पर्यवेक्षित हस्तलाघवी प्रणाली असे म्हणतात (आ. ११).

हस्तलाघवक व सेव्य–सेवक हस्तलाघवक : मानवी हातामध्ये अनेक प्रकारच्या गतींची क्षमता असते उदा., खांद्यातून फिरणे, कोपरात वाकणे, मनगटातील फिरणे, बोटे व अंगठा यांच्या मध्ये एखादी वस्तू पकडणे. हस्तलाघवकाकडून या सर्व प्रकारच्या गती मिळाल्या पाहिजेत. फार खोलात न जाता इतकेच म्हणता येईल की, त्या लाघवकाला किमान ७ मुक्तता मात्रा असल्या, तरच हे शक्य होते. या मुक्तता मात्रांपैकी एक पकडण्याच्या क्रियेसाठी, तीन मुक्तता मात्रा क्ष, य आणि झ या तीन अक्षांभोवतीच्या भ्रमणासाठी व या तीन अक्षांना समांतर स्थानांतर होण्यासाठी आणखी तीन मुक्तता मात्रा लागतात. हस्तलाघवकाकडून ज्या वस्तू हाताळावयाच्या असतील त्यांचे वजन पेलण्याची क्षमताही त्याच्यामध्ये असावी लागते.

हस्तलाघवकाकडून एखाद्या बंद पेटीत विशिष्ट क्रिया करवून घेण्यासाठी नियंत्रण केंद्रातील प्रचालक आपल्या हातांनी काही उपकरणांना वेगवेगळ्या गती देतो. त्यांचे हुबेहुब अनुकरण जर हस्तलाघवकाकडून होत असेल, तर या रचनेला ‘सेव्य–सेवक हस्तलाघवकʼ असे म्हणतात.

अणुकेंद्रीय धोकादायक परिसरात वापरण्यात येणाऱ्या सेव्य–सेवक यंत्रणेतील एका हस्तलाघवक बाहूची (यांत्रिक हाताची) रचना आ. १२ मध्ये दाखविली आहे. थोड्याफार फरकाने याच प्रकारचे इतर बाहूही विकसित करण्यात आले आहेत. या बाहूला यांत्रिक पद्धतीने वेगवेगळ्या गती देण्यात येतात. विद्युतीय, विद्युत् यांत्रिक त्याचप्रमाणे इलेक्ट्रॉनीय पद्धतीने गती दिलेले बाहूही प्रचारात आले आहेत. हा बाहू एका गाडीवर उभारतात व ती गाडी एका प्रतलात (पातळीत) इकडे तिकडे जाऊ शकते. या तऱ्हेने बाहूला क्ष आणि य अक्षांच्या दिशांनी स्थानांतरण देता येते (म्हणजे ही गाडी माणसाच्या पायांचे कार्य करते). यावरून या बाहूला प्रतलीय बाहू असेही म्हटले जाते. आ. १३ मध्ये अशा बाहूच्या साहाय्याने तीव्र किरणोत्सर्गी पदार्थ एका बंद खोलीत ठेवून दुरून कसे हाताळतात, ती व्यवस्था दाखविली आहे. तेथील खोलीच्या भिंती काही मीटर इतक्या जाड काँक्रीटच्या असतात. किरणप्रतिबंधक काचेच्या खिडकीतून आतील अवलोकन केले जाते. प्रचालक आपल्या हातांनी नियंत्रक भुजांच्या ज्या हालचाली करतो त्यांचे तंतोतंत अनुकरण खोलीतील बाहू करतात. थोडा फरक करून अशाच प्रकारच्या रचनांच्या साहाय्याने खोल पाण्यात वा अवकाशात विविध क्रिया करता येतात. हे तंत्र अद्याप पूर्णपणे विकसित झालेले नाही.

संदर्भ : 1. Brown, J. Glazier, E. V. D. Telecommunications, London, 1964.

            2. Gruenberg, E. L. Handbook of Telemetry and Remote Control, New York, 1967.

            3. Henney, K. Radio Engineers’ Handbook, New York, 1959.

            4. Johnson, E. R. Servomechanisms, Englewood Cliffs, N. J., 1963.

            5. Markus, J. Zeluff, V. Handbook of Industrial Electronic Circuits, New York, 1948.

            6. Rabin, M. Radar, New York, 1963.

            7. Swoboda, G. Telecontrol, London, 1971.

            8. Walston, J. A. Miller, J. R. Transistor Circuit Design, New York, 1963.

चिपळोणकर, व. त्रि.

“