This site is not complete. The work to converting the volumes of സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം is on progress. Please bear with us
Please contact webmastersiep@yahoo.com for any queries regarding this website.
Reading Problems? see Enabling Malayalam
ഇന്‍സ്‌ട്രമെന്റേഷന്‍
സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം സംരംഭത്തില്‍ നിന്ന്
ഇന്‍സ്‌ട്രമെന്റേഷന്‍
Instrumentation
മാപന(measurement)ത്തിനും നിയന്ത്രണത്തിനും ഉപയോഗിക്കുന്ന ഉപകരണങ്ങളുടെ ഡിസൈന്‍, നിര്‍മാണം, ഉപയോഗം എന്നിവ കൈകാര്യം ചെയ്യുന്ന ശാസ്‌ത്രശാഖ. ഒരു നിശ്ചിതപരീക്ഷണത്തിനു വേണ്ടിവരുന്ന ഉപകരണവ്യൂഹത്തെയും ഇന്‍സ്‌ട്രമെന്റേഷന്‍ എന്നു പറയാറുണ്ട്‌.
ഉപകരണങ്ങളും ഉപകരണവ്യൂഹവും. ശാസ്‌ത്രീയമോ സാങ്കേതികമോ ആയ ഒരു ലക്ഷ്യം സാധിക്കുന്നതിനുള്ളതാണ്‌ ഉപകരണം. അളക്കുക, നിയന്ത്രിക്കുക, നിരീക്ഷിക്കുക, രേഖപ്പെടുത്തുക, കണക്കുകൂട്ടുക തുടങ്ങിയ ആവശ്യങ്ങള്‍ക്ക്‌ നാം വിവിധതരം ഉപകരണങ്ങള്‍ ഉപയോഗിക്കുന്നു. മനുഷ്യന്‌ ജന്മനായുള്ള പ്രത്യക്ഷഗ്രഹണശക്തിക്ക്‌ അനുപൂരകമായാണ്‌ പലപ്പോഴും ഉപകരണങ്ങളെ ഉപയോഗപ്പെടുത്തുന്നത്‌. മനുഷ്യന്‌ അനുഭവിച്ചറിയാന്‍വയ്യാത്ത ചില സ്വഭാവവിശേഷങ്ങളുടെ പഠനത്തിനും ഇവ സഹായിക്കുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്‌ ദൂരം അളക്കുവാന്‍ ചരിത്രത്തില്‍ ആദ്യമായി ഉപയോഗിച്ച ഏകകം (unit) മുഴം ആയിരുന്നു. അളക്കുന്ന ആളിന്റെ കൈമുട്ടില്‍ നിന്ന് കൈയുടെ നടുവിരലിന്റെ അറ്റംവരെയുള്ള നീളമാണ്‌ മുഴം. എന്നാല്‍ , ഇന്ന്‌ ദൈര്‍ഘ്യത്തിന്‌ പ്രാമാണിക ഏകകങ്ങളുണ്ട്‌. മനുഷ്യന്റെ കാഴ്‌ചശക്തിക്കപ്പുറത്തുള്ള വസ്‌തുക്കളുടെ ദൂരം കണക്കാക്കാന്‍ ടെലിസ്‌കോപ്പുകള്‍ പോലെയുള്ള ഉപകരണങ്ങള്‍ സഹായിക്കുന്നു. മനുഷ്യന്‌ സ്‌പര്‍ശിച്ചും ശ്രവിച്ചും രുചിച്ചും കണ്ടും വസ്‌തുക്കളെ മനസ്സിലാക്കാനുള്ള അപൂര്‍ണമായ കഴിവിനെ പൂര്‍ത്തീകരിക്കുവാന്‍ ഉപരിതലമിനുസഗേജുകള്‍, കോണ്‍ടൂര്‍ ഗേജുകള്‍, രാസവിശ്ലേഷിണികള്‍, പി.എച്ച്‌ (pH) മീറ്ററുകള്‍, മൈക്രാസ്‌കോപ്പുകള്‍ മുതലായവ സഹായിക്കുന്നു. ചില ഉപകരണങ്ങള്‍ അളക്കുകയും നിയന്ത്രിക്കുകയും ചെയ്യുന്നത്‌, പഞ്ചേന്ദ്രിയങ്ങളുടെ ശക്തികൊണ്ടുമാത്രം മനുഷ്യന്‌ മനസ്സിലാക്കാന്‍ കഴിയാത്ത ചില സ്വഭാവങ്ങളെയാണ്‌. മാഗ്നറ്റോമീറ്റര്‍, കോസ്‌മിക്‌ രശ്‌മികളുടെ തീവ്രത അളക്കുന്ന ഉപകരണം(Cosmic ray count)എന്നിവ ഈ ഗണത്തില്‍പ്പെടുന്നു. ഇനി നാലാമതൊരുതരം ഉപകരണങ്ങള്‍ ചെയ്യുന്നത്‌ വിലപ്പെട്ട വിവരം ശേഖരിച്ചുസൂക്ഷിക്കുകയോ അത്‌ ഒരു സ്ഥലത്തുനിന്ന്‌ മറ്റൊരു സ്ഥലത്തേക്ക്‌ അയയ്‌ക്കുകയോ ആണ്‌. തന്മൂലം മനുഷ്യന്റെ തലച്ചോറിനുള്ളില്‍ ശേഖരിച്ചുവയ്‌ക്കാവുന്നതിനും വളരെയധികം വിവരം ഭാവിതലമുറയ്‌ക്കുവേണ്ടി ശേഖരിച്ചുവയ്‌ക്കാനും ഒരു സ്ഥലത്തുനിന്നു കിട്ടുന്ന വിവരങ്ങള്‍ മറ്റൊരു സ്ഥലത്തെത്തിക്കാനും കഴിയുന്നു. ക്യാമറകള്‍, കംപ്യൂട്ടറുകള്‍, സിമുലേറ്ററുകള്‍ എന്നിവകൊണ്ട്‌ സാധിക്കുന്നത്‌ ഇതാണ്‌. രേഖപ്പെടുത്തുവാനും ഓര്‍മിക്കുവാനും കണക്കുകൂട്ടുവാനും ഇവയ്‌ക്കുള്ള കഴിവ്‌ വളരെ കൂടുതലാണ്‌. കംപ്യൂട്ടറുകള്‍ക്ക്‌ മനുഷ്യമസ്‌തിഷ്‌കത്തെപ്പോലെതന്നെ യുക്തിസഹമായ തീരുമാനങ്ങള്‍ എടുത്ത്‌ പ്രവര്‍ത്തിക്കുവാനും കഴിയുന്നു. ചുരുക്കത്തില്‍ ആധുനികമനുഷ്യന്‌ ഉപകരണങ്ങള്‍ അനുപേക്ഷണീയമാണ്‌.
താരതമ്യവിശകലനത്തിനുവേണ്ടി പ്രമാണീകരിച്ച മീറ്റര്‍ ദണ്ഡുപോലെയുള്ളവയാണ്‌ ഏറ്റവും ലളിതമായ ഉപകരണങ്ങള്‍. പ്രാഥമികയൂണിറ്റുകള്‍ ദൈര്‍ഘ്യം, പിണ്ഡം, സമയം എന്നിവയെ കുറിക്കുന്നു. എന്നാല്‍ ഈ മൂന്നുരാശികളുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തി മാത്രം മനുഷ്യനറിയേണ്ട എല്ലാ സ്വഭാവവിശേഷങ്ങളെയും മനസ്സിലാക്കുവാന്‍ കഴിയുകയില്ല എന്നതുകൊണ്ട്‌ "ദ്വിതീയ ഏകക'ങ്ങളുണ്ടായി. വൈദ്യുതസമ്മര്‍ദം അളക്കുവാന്‍ വോള്‍ട്ട്‌ എന്ന ഏകകവും ബലം അളക്കുവാന്‍ ന്യൂട്ടണ്‍ എന്ന ഏകകവും ഉണ്ടായത്‌ അങ്ങനെയാണ്‌. താപനില, ബലം, ശക്തി, വേഗം എന്നീ സ്വഭാവവിശേഷങ്ങള്‍ക്കു പ്രത്യക്ഷമായ മാപനം സാധ്യമാണ്‌. എന്നാല്‍ ആധുനികവ്യവസായങ്ങളെ സംബന്ധിച്ചിടത്തോളം പലപ്പോഴും മേല്‌പറഞ്ഞ ഗണത്തില്‍ പ്പെടുന്ന രാശികളെ അളക്കുവാന്‍ പരോക്ഷമായ മാപനരീതി(measuring method)യും ഗ്രഹണരീതി(sensing method)യും ആവശ്യമാണ്‌. അളക്കേണ്ട രാശിയെ മറ്റൊരു രാശിയായി മാറ്റിയതിനുശേഷം അളക്കുക എന്നതാണ്‌ പരോക്ഷമാപനം. ഒരു രാശി, അതേ രൂപത്തില്‍ ത്തന്നെ അളക്കുവാന്‍ പലപ്പോഴും ബുദ്ധിമുട്ടാണ്‌. മാപനമാധ്യമത്തില്‍ നിന്ന് മാപനോപകരണത്തിലെത്തുന്നതിനിടയ്‌ക്ക്‌ ഒരു രാശി പലപ്രാവശ്യം രൂപംമാറിയിട്ടുണ്ടാകാം. ഉദാഹരണത്തിന്‌ കറങ്ങിക്കൊണ്ടിരിക്കുന്ന ഒരു മോട്ടോറിന്റെ ഭ്രമണവേഗം നേരിട്ടുള്ള മാപനംകൊണ്ട്‌ കണക്കാക്കുവാന്‍ പ്രയാസമാണ്‌. എന്നാല്‍ ടാക്കോമീറ്റര്‍ എന്ന ഉപകരണത്തിന്റെ സഹായത്താല്‍ ഭ്രമണവേഗത്തിന്‌ ആനുപാതികമായ ഒരു വോള്‍ട്ടത ഉണ്ടാക്കിയാല്‍ , മാപനത്തിനും രേഖപ്പെടുത്തലിനും നിയന്ത്രണത്തിനും സൗകര്യമുണ്ട്‌. രസം നിറച്ച തെര്‍മോമീറ്ററില്‍ മാപനമാധ്യമത്തിന്റെ താപനില തെര്‍മോമീറ്ററിനുള്ളിലെ രസത്തിന്റെ വിതാനമായിമാറുന്നു. രസത്തിന്റെ വിതാനം അംശാങ്കനം ചെയ്‌ത സ്‌കെയിലിനെതിരെ നീങ്ങുന്നതുകൊണ്ടാണ്‌ താപനില നേരിട്ടുമനസ്സിലാക്കുവാന്‍ കഴിയുന്നത്‌. ഇങ്ങനെ, ഒരു രാശിയെ സമാനമായ അഥവാ ആനുപാതികമായ മറ്റൊരു രാശിയാക്കിമാറ്റുന്ന ഉപകരണമാണ്‌ ട്രാന്‍സ്‌ഡ്യൂസര്‍. ഒരു പ്രത്യേക ഉപകരണത്തില്‍ത്തന്നെ ഒന്നോ അതിലധികമോ ട്രാന്‍സ്‌ഡ്യൂസറുകള്‍ ഉണ്ടാവുക സാധാരണമാണ്‌.
അളക്കേണ്ട രാശിക്ക്‌ ആനുപാതികമായ ഒരു സിഗ്നല്‍ -ഒരു സ്ഥിതി-ഉണ്ടാക്കുകയാണ്‌ ട്രാന്‍സ്‌ഡ്യൂസര്‍ ചെയ്യുന്നത്‌. ഒരു ഉപകരണവ്യൂഹത്തില്‍ സിഗ്നലിനെ പലതവണ പലരീതിയില്‍ മാറ്റിയിട്ടുണ്ടാവാം. ഉദാഹരണത്തിന്‌ ഒരു ലോഹച്ചീളുപയോഗിച്ച്‌ താപനില അളക്കുമ്പോള്‍ താപനിലയുടെ വ്യതിയാനം ലോഹച്ചീളിന്റെ സ്ഥാനവ്യത്യാസത്തിലും ഈ സ്ഥാനവ്യതിയാനം പരിപഥത്തിലെ വോള്‍ട്ടതയുടെ ആവൃത്തി വ്യതിയാനത്തിലും കലാശിക്കാവുന്നതാണ്‌. ഈ ആവൃത്തി വ്യതിയാനം ഉപയോഗിച്ച്‌ റേഡിയോ വിദൂരമാപനസിഗ്നലിന്റെ പ്രക്ഷേപണസമയം നിജപ്പെടുത്തുകയുമാകാം. പ്രക്ഷേപണത്തിനുശേഷം മറ്റൊരിടത്തു സ്വീകരിച്ച മേല്‌പറഞ്ഞ സിഗ്നലിന്‌, ചില പരിണാമങ്ങള്‍ക്കുശേഷം ഗാല്‍വനോമീറ്ററില്‍ വീണ്ടും കറണ്ടായി പ്രത്യക്ഷപ്പെട്ട്‌ ഒരു പ്രകാശനാളത്തിന്റെ സ്ഥാനം വ്യതിചലിപ്പിക്കുവാനും കഴിയും. ഈ കറണ്ടുതന്നെ ഉപയോഗിച്ച്‌ ആദ്യത്തെ ലോഹച്ചീളിനു ചുറ്റുപാടുമുള്ള മാധ്യമത്തിന്റെ താപോര്‍ജം നിയന്ത്രിക്കുന്ന ഒരു റിലേയെ പ്രവര്‍ത്തിപ്പിക്കുവാനും കഴിയും. ആദ്യം പറഞ്ഞത്‌ വിദൂരമാപനത്തിനാണ്‌. രണ്ടാമത്തേത്‌ താപനിയന്ത്രണത്തിനും. രണ്ടിലും ലോഹച്ചീളുപയോഗിച്ച്‌ താപനിലയുടെ വിവരം ഗ്രഹിക്കേണ്ടതാവശ്യമാണ്‌.
ഒരു സിഗ്നല്‍ വിവിധ പരിണാമഘട്ടങ്ങളില്‍ ക്കൂടി കടന്നുവരുമ്പോള്‍ കാലവിളംബമുണ്ടാകുന്നു എന്നതിനുപുറമേ പലപ്പോഴും സൂക്ഷ്‌മത നഷ്‌ടപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നുണ്ട്‌. പക്ഷേ മാപനത്തിനും നിയന്ത്രണത്തിനും ഉള്ള സൗകര്യം പരിഗണിക്കുമ്പോള്‍ ഈ വൈകല്യങ്ങള്‍ നിസ്സാരങ്ങളാണ്‌.
ആനുപാതിക സിഗ്നല്‍ ഉണ്ടാക്കുന്ന പ്രക്രിയയില്‍ , ഉപകരണങ്ങളും ഉപകരണവ്യൂഹങ്ങളും താഴെ പറയുന്നവിധം പ്രവര്‍ത്തിക്കുന്നു. ഉത്തേജനം (excitation), ഉത്‌പാദനം (production), മോഡുലനം (modulation), വിമോഡുലനം, താരതമ്യവിശകലനം, സംവര്‍ധനം (amplification), ക്ഷീണനം (attenuation), വ്യവകലനം (differentiation), സമാകലനം (integration), പരിവര്‍ത്തനം, സ്വിച്ചിങ്‌, ഗണനം, സങ്കേതനം(coding), പ്രോഗ്രാമിങ്‌, കോറിലേറ്റിങ്‌, രേഖീകരണം, പ്രദര്‍ശനം, അപഗ്രഥനം, സങ്കലനം, നിയന്ത്രണം മുതലായ പ്രവര്‍ത്തനങ്ങള്‍ നടത്തുന്നു. പരീക്ഷണങ്ങളിലധിഷ്‌ഠിതമായ ശാസ്‌ത്രശാഖകള്‍ മുഴുവന്‍ ഇസ്‌ട്രമെന്റേഷനെ ആശ്രയിക്കുന്നതുകൊണ്ട്‌ പലമേഖലകളിലും തനതായ ഇന്‍സ്‌ട്രമെന്റേഷനെപ്പറ്റിയുള്ള വിജ്ഞാനം വികസിപ്പിച്ചിട്ടുണ്ട്‌. അതായത്‌ പലപ്പോഴും വിവിധ മേഖലകളിലായി ഇന്‍സ്‌ട്രമെന്റ്‌ ചെയ്യപ്പെടുന്ന രാശികള്‍ സമാനമാണെങ്കിലും ഉപയോഗിക്കുന്ന ഉപകരണങ്ങള്‍ നിശ്ചിതമേഖലകളിലേക്കുവേണ്ടിമാത്രം വികസിപ്പിച്ചെടുത്തവയോ ഒരു പക്ഷേ, ആ നിശ്ചിതമേഖലയ്‌ക്കുമാത്രം അനുയോജ്യമായവയോ ആവാം. കെമിക്കല്‍ ഇന്‍സ്‌ട്രമെന്റേഷന്‍, എയ്‌റോനോട്ടിക്കല്‍ ഇന്‍സ്‌ട്രമെന്റേഷന്‍, വൈദ്യശാസ്‌ത്രസംബന്ധമായ ഇന്‍സ്‌ട്രമെന്റേഷന്‍, ഓപ്‌റ്റിക്കല്‍ ഇന്‍സ്‌ട്രമെന്റേഷന്‍ എന്നിവ ചില ഉദാഹരണങ്ങള്‍ മാത്രമാണ്‌. വിവിധ വ്യവസായങ്ങള്‍ക്കും വിവിധ സാങ്കേതികരീതികള്‍ക്കുംവേണ്ട ഉപകരണങ്ങള്‍ വൈവിധ്യം നിറഞ്ഞതാണ്‌.
വര്‍ഗീകരണം. ഉപകരണങ്ങളെ പല രീതിയില്‍ തരംതിരിക്കാന്‍ കഴിയും. ഒന്ന്‌, അവ ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്ന മേഖലയെ ആശ്രയിച്ചാണ്‌: നാവികഗതാഗതത്തിന്‌ ഉപയോഗിക്കുന്നവ, സര്‍വേയിങ്ങിനുപയോഗിക്കുന്നവ, സമുദ്രവിജ്ഞാനത്തിലുപയോഗിക്കുന്നവ എന്നിങ്ങനെ. മറ്റൊരുരീതിയില്‍ ഉപകരണങ്ങളെ അവയുടെ ധര്‍മങ്ങളനുസരിച്ച്‌ തരംതിരിക്കാറുണ്ട്‌: മാപനത്തിനുമാത്രം ഉള്ളവ, രേഖപ്പെടുത്തുന്നവ, കണക്കുകൂട്ടുന്നവ, നിയന്ത്രിക്കുന്നവ, പ്രദര്‍ശിപ്പിക്കുന്നവ എന്നിങ്ങനെയാണീ തരംതിരിവ്‌. ഉപകരണങ്ങളെ അവ കൈകാര്യം ചെയ്യുന്ന ഭൗതികരാശികളനുസരിച്ചും തരംതിരിക്കാറുണ്ട്‌. ഇതനുസരിച്ച്‌ താപനില, മര്‍ദം, ബലം, സ്ഥാനവ്യതിയാനം, നിരപ്പ്‌, ശ്യാനത, ത്വരണം, വോള്‍ട്ടത, കറണ്ട്‌, പ്രതിരോധം, സംധാരിത, പ്രേരകത എന്നിവയുടെ മാപനത്തിനോ നിയന്ത്രണത്തിനോ ഉപയോഗിക്കുന്ന ഉപകരണങ്ങള്‍ ഉണ്ടാക്കുന്നു.
ഉപകരണവ്യൂഹങ്ങളുടെ മറ്റൊരു പ്രധാന വര്‍ഗീകരണം പ്രവര്‍ത്തനതത്ത്വം അനുസരിച്ചുള്ളതാണ്‌. ഈ രീതിയിലാണ്‌ അവ സാധാരണ അറിയപ്പെടുന്നതും. വൈദ്യുത, യാന്ത്രിക, ഹൈഡ്രോളിക, ഇലക്‌ട്രോണിക, അണുകേന്ദ്രീയ, പ്രാകാശിക, ഫോട്ടോഗ്രാഫിക്‌, കാന്തിക എക്‌സ്‌-റേ, സ്‌പെക്‌ട്രോമെട്രിക്‌ ഉപകരണങ്ങള്‍ എന്നിവ ഉദാഹരണങ്ങളാണ്‌.
മേല്‌പറഞ്ഞ വിവിധ വര്‍ഗീകരണങ്ങള്‍ പ്രത്യേക സാഹചര്യങ്ങളില്‍ മാത്രമേ സാധ്യമാകൂ. ഒരൊറ്റ ഉപകരണമോ ഉപകരണവ്യൂഹമോ ഒന്നിലധികം തത്ത്വങ്ങള്‍ വിവിധരീതിയില്‍ സംയോജിപ്പിച്ചുപയോഗിക്കാറുണ്ട്‌. ഒരേ ഭൗതികരാശിതന്നെ വിവിധ രീതികള്‍കൊണ്ട്‌ അളക്കാവുന്നതാണ്‌. ഒരു നിശ്ചിതവ്യൂഹത്തില്‍ത്തന്നെ വിവിധ പ്രവര്‍ത്തനതത്ത്വം ഉപയോഗിക്കുന്ന വിവിധ ഉപകരണങ്ങള്‍ സാധാരണമാണ്‌. ഉദാഹരണമായി ഒരു ആവിവൈദ്യുതനിലയത്തില്‍ ഇന്ധനത്തിന്റെ ഒഴുക്ക്‌, ആവിയുടെ മര്‍ദം, ബോയിലറിലെ ജലവിതാനം എന്നിവ അളക്കുന്നതിനു സാധാരണ യാന്ത്രികോപകരണങ്ങള്‍ ഉപയോഗിക്കാം. എന്നാല്‍ , ടര്‍ബൈനിന്റെ വേഗത നിര്‍ണയിക്കാനും ജനിത്രത്തിന്റെ ഉത്തേജകധാര നിയന്ത്രിക്കുവാനും വോള്‍ട്ടത, കറണ്ട്‌ ലൈനിലേക്കയയ്‌ക്കുന്ന ശക്തി എന്നിവ തുടര്‍ച്ചയായി അളക്കുവാനും അവയെ നിയതമായ മൂല്യത്തില്‍ നിലനിര്‍ത്തുവാനും സ്വയംപ്രവര്‍ത്തിക്കുന്നതരം നിയന്ത്രണവ്യൂഹങ്ങള്‍ ഉപയോഗിക്കേണ്ടിവരും. ഇതിന്‌ ഇലക്‌ട്രോണികോപകരണങ്ങളാണ്‌ മെച്ചപ്പെട്ടത്‌. മേല്‌പറഞ്ഞ രീതിയിലുള്ള ഏതു വര്‍ഗീകരണരീതിക്കും പരിമിതമായ അര്‍ഥമേയുള്ളൂ.
വ്യാപ്‌തി. ഇന്‍സ്‌ട്രമെന്റേഷനില്‍ , വിവിധ ഉപകരണങ്ങളുടെയും ഘടകങ്ങളുടെയും ഡിസൈന്‍ മാത്രമല്ല, മറ്റു-സഹായോപകരണങ്ങളുമായുള്ള ഏകീകരണവും ഉള്‍ക്കൊള്ളുന്നു.
മിക്ക ഉപകരണവ്യൂഹങ്ങളിലും ഒരു സഹായോര്‍ജസ്രോതസ്സോ മണ്ഡലമോ ഉണ്ടായിരിക്കും. മാപനത്തിന്റെ ഫലമായി ഊര്‍ജസ്രോതസ്സിനോ മണ്ഡലത്തിനോ വ്യതിയാനം സംഭവിക്കുന്നു. ഈ വ്യതിയാനമാണ്‌ ട്രാന്‍സ്‌ഡ്യൂസര്‍ ഉപയോഗിച്ച്‌ അളക്കുന്നത്‌. ഉദാഹരണത്തിന്‌ എക്‌സ്‌-റേ ഉപയോഗിച്ച്‌ ലോഹത്തകിടുകളുടെ കനം അളക്കുന്നതിന്‌ നിശ്ചിതതീവ്രതയുള്ള എക്‌സ്‌-റേ ലോഹത്തകിടില്‍ക്കൂടി കടത്തിവിടുന്നു. അപ്പോള്‍ അതിന്റെ തീവ്രത കുറയുന്നു. ഈ തീവ്രതാവ്യതിയാനം, തകിടിന്റെ കനത്തിന്റെ ഒരു അളവാണ്‌. ബഹിര്‍ഗമന എക്‌സ്‌-റേകളുടെ തീവ്രത ഒരു അയോണീകരണഅറയോ ഫോട്ടോസെല്ലോ ഉപയോഗിച്ച്‌ കറണ്ടാക്കി മാറ്റുകയും ഈ കറണ്ട്‌ ഒരു സാധാരണമീറ്ററിന്റെ സൂചികയെ ചലിപ്പിച്ച്‌ ലോഹത്തകിടിന്റെ കനം നേരിട്ടുകാണിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ലോഹസൂചിക നീങ്ങുന്നത്‌ അംശാങ്കനംചെയ്‌ത ഒരു സ്‌കെയിലിന്മേലായിരിക്കും. അംശാങ്കനം ചെയ്യുന്നത്‌ നിശ്ചിത കനമുള്ള മറ്റു പലകത്തകിടുകളുപയോഗിച്ചാണ്‌. ഇങ്ങനെ സഹായകമണ്ഡലങ്ങളോ നാളികളോ വ്യവസ്ഥകളോ ഉള്ള മറ്റ്‌ ഉപകരണങ്ങളാണ്‌ വാക്വംപമ്പ്‌, എക്‌സ്‌-റേ ട്യൂബ്‌, വിളക്കുകള്‍, ബാറ്ററികള്‍, സിഗ്നല്‍ ജനറേറ്ററുകള്‍, അയോണ്‍ ത്വരകങ്ങള്‍, വായു ടണലുകള്‍, ഷോക്ക്‌ കുഴലുകള്‍ എന്നിവ.
ഉപകരണങ്ങളുടെ മൗലികമായ പ്രവര്‍ത്തനതത്ത്വങ്ങള്‍ ഭൗതികശാസ്‌ത്രം, എന്‍ജിനീയറിങ്‌, തുടങ്ങി വിവിധ ശാസ്‌ത്രശാഖകളില്‍ നിന്നും സ്വീകരിച്ചിട്ടുള്ളവയാണ്‌. ഗവേഷണത്തിനോ എന്‍ജിനീയറിങ്‌ പരീക്ഷണങ്ങള്‍ക്കോ വ്യാവസായികാവശ്യങ്ങള്‍ക്കോ വാര്‍ത്താവിനിമയത്തിനോ പ്രതിരോധത്തിനോ വിദ്യാഭ്യാസത്തിനോ മറ്റു മണ്ഡലങ്ങള്‍ക്കോ വേണ്ടി ആവാം ഉപകരണങ്ങള്‍ നിര്‍മിക്കപ്പെട്ടത്‌.
എല്ലാ ഉപകരണങ്ങള്‍ക്കും അവയുടേതായ പരിമിതികളുണ്ട്‌. ഇത്‌ പ്രധാനമായും അതതിന്റെ കൃത്യത(accuracy)യെയും സൂക്ഷ്‌മതയെയും സംബന്ധിച്ച അഭിലക്ഷണ(characteristics)ങ്ങളാണ്‌. കൃത്യത എന്ന പദംകൊണ്ടുദ്ദേശിക്കുന്നത്‌ ഉപകരണം കാണിക്കുന്ന മൂല്യത്തിന്‌ യഥാര്‍ഥമൂല്യവുമായുള്ള അടുപ്പമാണ്‌. എന്നാല്‍ സൂക്ഷ്‌മത (sensitivity) കൊണ്ടുദ്ദേശിക്കുന്നത്‌ മാപനരാശിയുടെ ഏകദേശം തുല്യമായ രണ്ടുമൂല്യങ്ങളെ വേര്‍തിരിച്ചറിയാനുള്ള ഉപകരണത്തിന്റെ കഴിവിനെയാണ്‌. മാപനരാശിക്ക്‌ വ്യതിയാനം സംഭവിച്ചാല്‍ പൊടുന്നനെ സൂചനയില്‍ അതു കാണിക്കാന്‍ ഉപകരണത്തിനു കഴിയുകയില്ല. സൂചനയില്‍ വ്യതിയാനം കാണിക്കുന്നതിനിടയില്‍ ചിലപ്പോള്‍ വളരെ ചെറുതായ (മറ്റു ചിലപ്പോള്‍ ഗണ്യമായ) കാലവിളംബം ഉണ്ടാകാറുണ്ട്‌. ഈ ഘടകത്തെ നിര്‍ണയിക്കുന്നത്‌ ഉപകരണത്തിന്റെ സ്വാഭാവിക ആവൃത്തിയും അവമന്ദന (damping) സ്വഭാവവുമാണ്‌. സ്വാഭാവിക ആവൃത്തി വളരെ കുറവും അവമന്ദനഗുണകം വളരെ കൂടുതലും ആണെങ്കില്‍ ഉപകരണത്തിന്‌ മാപനരാശിയുടെ പെട്ടെന്നുള്ള വ്യതിയാനത്തിനനുസരിച്ചു വ്യത്യാസം കാണിക്കുവാന്‍ കഴിയുകയില്ല. അവമന്ദനം കുറവാണെങ്കില്‍ ഉപകരണം വളരെയധികംസമയം ദോലനംചെയ്‌തു നില്‍ക്കുകയും അവസാനമൂല്യം അറിയാന്‍ വളരെ സമയം എടുക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. മേല്‌പറഞ്ഞ രണ്ടിലും ഉപകരണത്തിന്റെ ശരിയായ അഭിലക്ഷണപഠനം അത്യാവശ്യമാണ്‌. എങ്കില്‍ മാത്രമേ ഉപകരണത്തില്‍ നിന്നു ലഭിക്കുന്ന സൂചന ശരിയാക്കുവാന്‍ കഴിയുകയുള്ളൂ.
മറ്റു ചില ഉപകരണങ്ങളുടെ പ്രധാനദൂഷ്യം കാലപ്പഴക്കം ചെല്ലുന്തോറും അവയുടെ സ്വഭാവസ്ഥിരത കുറയുന്നുവെന്നതാണ്‌. തത്‌ഫലമായി ബഹിര്‍ഗമനസിഗ്നലി(output signal)ന്റെ മൂല്യം വ്യത്യസ്‌തമാകുന്നു. മറ്റു ചിലതില്‍ , സിഗ്നലിന്റെ മൂല്യം വര്‍ധിക്കുമ്പോഴും കുറയുമ്പോഴും ഒരേ രീതിയിലായിരിക്കുകയില്ല ബഹിര്‍ഗമന സിഗ്നലിന്റെ വ്യതിയാനം. ഇതിന്‌ ഹിസ്റ്റരീസിസ്‌ എന്നുപറയുന്നു. താപവ്യതിയാനം, കമ്പനം മുതലായ പ്രതികൂലസാഹചര്യങ്ങളും ഉപകരണങ്ങളുടെ തൃപ്‌തികരമായ പ്രവര്‍ത്തനത്തെ തടസ്സപ്പെടുത്തുന്നു.
ഉപകരണവ്യൂഹങ്ങള്‍ സാധാരണ അവയുമായി സമ്പര്‍ക്കത്തില്‍ വരുന്ന ഭൗതികവ്യൂഹങ്ങളുമായി പ്രതിപ്രവര്‍ത്തിക്കാറുണ്ട്‌. ഉദാഹരണത്തിന്‌ ഒരു ഷാഫ്‌റ്റിന്റെ ഭ്രമണവേഗം കണക്കാക്കുന്നതിന്‌ ടാക്കോമീറ്റര്‍ ഷാഫ്‌റ്റുമായി ഘടിപ്പിക്കുമ്പോള്‍ ഷാഫ്‌റ്റിന്റെ വേഗം അല്‌പമെങ്കിലും കുറയാന്‍ കാരണമാകുന്നു. സ്വയംനിയന്ത്രണവ്യൂഹങ്ങളില്‍ ഈ പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനം ബഹിര്‍ഗമനസിഗ്നലിന്റെ മൂല്യവ്യതിയാനത്തിനുതന്നെ കാരണമായേക്കാം. രാശിയുടെ മൂല്യം മാപനംകൊണ്ട്‌ വ്യത്യാസപ്പെടരുത്‌. ഈ വ്യവസ്ഥ പൂര്‍ണമായി നിര്‍വഹിക്കാന്‍ കഴിയുന്ന മാപനവ്യൂഹങ്ങള്‍ വിരളമാണ്‌. പരമാവധി ചെയ്യാവുന്നത്‌ മാപനവ്യൂഹത്തിന്‌ ഭൗതികവ്യൂഹത്തിന്മേലുള്ള പ്രഭാവം പരമാവധി കുറയ്‌ക്കുകയെന്നതാണ്‌.
മാപനോപകരണവും വ്യൂഹവും തമ്മിലുള്ള ഇണക്കം പരമപ്രധാനമാണ്‌. ഉപകരണത്തിന്റെ അഭിലക്ഷണസ്വഭാവങ്ങള്‍ നിയന്ത്രണവ്യൂഹത്തിന്റെ സ്വഭാവങ്ങളുമായി ഇണങ്ങുന്നില്ലെങ്കില്‍ , വ്യൂഹത്തിന്റെ ബഹിര്‍ഗമനസിഗ്നല്‍ അനാവശ്യമായ ദോലനങ്ങള്‍ (oscillations)കാണിക്കാനിടയുണ്ട്‌. ഇക്കാരണത്താല്‍ നിയന്ത്രണവ്യൂഹങ്ങളുടെ ഡിസൈനില്‍ പ്രധാനമായൊരുഭാഗം, വ്യൂഹങ്ങള്‍ക്കനുയോജ്യമായ ഉപകരണങ്ങള്‍ തെരഞ്ഞെടുക്കുക എന്നതാണ്‌.
ആധുനിക പ്രതിരോധസമ്പ്രദായങ്ങളില്‍ ഇന്‍സ്‌ട്രമെന്റേഷന്‍മൂലം പല പരിവര്‍ത്തനങ്ങളുമുണ്ടായിട്ടുണ്ട്‌. പുതിയ ഉപകരണങ്ങള്‍ പലതും ഉണ്ടായിട്ടുള്ളതുതന്നെ പ്രതിരോധാവശ്യങ്ങള്‍ക്കുവേണ്ടിയാണ്‌. റഡാര്‍, സോണാര്‍, ഇന്‍ഫ്രാറെഡ്‌ ഡിറ്റക്‌ടറുകള്‍ എന്നിവ കംപ്യൂട്ടറുകളുടെയും നിയന്ത്രണവ്യൂഹങ്ങളുടെയും സഹായത്തോടുകൂടി ടോര്‍പിഡോകളുടെയും നിയന്ത്രിതമിസൈലുകളുടെയും മറ്റും ഗതി നിയന്ത്രിക്കുന്നു. കംപ്യൂട്ടര്‍ നിയന്ത്രിതമായ മിസൈലുകള്‍ക്കെതിരെ പ്രവര്‍ത്തിക്കുന്ന ആന്റിമിസൈലുകള്‍ ഇതിനു നല്ലൊരുദാഹരണമാണ്‌. സമാധാനത്തിനും യുദ്ധത്തിനുമുള്ള അണുശക്തിയുടെ ഉപയോഗത്തിനും പ്രധാനകാരണം അണുശക്തിയെ നിയന്ത്രിക്കാനും അളക്കാനും സഹായിക്കുന്ന ഉപകരണങ്ങളാണ്‌.
ഇന്ന്‌, ഇന്‍സ്‌ട്രുമെന്റേഷന്‍ മേഖലയുടെ അവിഭാജ്യമായ ശാഖയാണ്‌ കണ്‍ട്രോള്‍ സിസ്റ്റം അഥവാ നിയന്ത്രണ വ്യൂഹം. പ്ലാന്റുകള്‍, ഫാക്‌ടറികള്‍ എന്നിവിടങ്ങളിലെ പ്രവൃത്തികള്‍ കംപ്യൂട്ടര്‍ അധിഷ്‌ഠിതമാക്കി, മനുഷ്യപ്രയത്‌നം കുറയ്‌ക്കാനും ജോലിയുടെ കൃത്യതയും വേഗതയും വര്‍ധിപ്പിക്കാനും സാധിക്കുന്നത്‌ നിയന്ത്രണ വ്യൂഹങ്ങളുടെ സഹായത്തോടെയാണ്‌. നിരവധി ഹാര്‍ഡ്‌വെയര്‍-സോഫ്‌റ്റ്‌വെയര്‍ ഘടകങ്ങളുടെ സംയോജിത രൂപമാണ്‌ നിയന്ത്രണ വ്യൂഹങ്ങള്‍.
ആധുനിക നിയന്ത്രണ വ്യൂഹങ്ങളെ ഡിസ്‌ട്രിബ്യൂട്ടഡ്‌ കണ്‍ട്രോള്‍ സിസ്റ്റം (DCS), പോഗ്രാം ലോജിക്‌ കണ്‍ട്രോള്‍ (PLC)എന്നിങ്ങനെ വര്‍ഗീകരിക്കാറുണ്ട്‌. പ്ലാന്റുകള്‍, റിഫൈനറികള്‍ എന്നിവിടങ്ങളിലാണ്‌ ഡിസ്‌ട്രിബ്യൂട്ടഡ്‌ കണ്‍ട്രോള്‍ സിസ്റ്റം വിഭാഗത്തിലെ നിയന്ത്രണ വ്യൂഹങ്ങള്‍ പ്രവര്‍ത്തിക്കുന്നത്‌. കൂടുതല്‍ സങ്കീര്‍ണമായ അര്‍ധചാലക ഉത്‌പന്നങ്ങളുടെ നിര്‍മാണ രംഗത്ത്‌ പ്രോഗ്രാം ലോജിക്‌ കണ്‍ട്രോള്‍ സിസ്റ്റങ്ങള്‍ ഉപയോഗിക്കുന്നു.
നിയന്ത്രണവ്യൂഹങ്ങളുടെ പ്രവൃത്തികളെ കൂടുതല്‍ കാര്യക്ഷമമാക്കാന്‍ നിരവധി സോഫ്‌റ്റ്‌വെയര്‍ പാക്കേജുകളും ഉപയോഗിക്കുന്നു. കൂടാതെ പ്രത്യേക കംപ്യൂട്ടര്‍ നെറ്റ്‌വര്‍ക്കിങ്‌ സാങ്കേതികരീതികളും ഈ രംഗത്ത്‌ നിലവില്‍ വന്നിട്ടുണ്ട്‌.
(കെ.പി. മോഹന്‍ദാസ്‌; സ.പ.)
