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क्या आप जानते हैं की आधुनिक वाइपर तकनीक, जिसे हम सभी मानते हैं, वह एक आदमी के फ़्लैश ऑफ जीनियस के कारण पैदा हुई थी? इस कुशल वाइपर टेक्नोलॉजी का आविष्कार करने वाले प्रोफेसर रॉबर्ट कोर्न्स ने इंसान की आंख से प्रेरणा ली।
उनके पहले की वाइपर टेक्नोलॉजी काफ़ी खराब थी और इससे ड्राइवर को देखने में दिक्कत होती थी। मिस्टर कोर्न्स की वाइपर टेक्नोलॉजी इतनी ओरिजिनल और शानदार थी की फोर्ड कंपनी ने इसे चुराने की कोशिश की।
आइए, उनकी शानदार आविष्कार की बारीकियों के बारे में जानें।
सबसे पहले हमें उन गलतियों को समझना चाहिए जो प्रोफेसर कोर्न्स से पहले के इंजीनियरों ने अपनी वाइपर टेक्नोलॉजी को बनाते समय की थी। आप देख सकते हैं कि वाइपर ब्लेड फोर-बार लिंकज मेकैनिज़्म की मदद से एक oscillating मोशन प्राप्त करते हैं।
एक डीसी मोटर एक वॉर्म को चलाती है। यह वॉर्म गियर असेंबली का इस्तेमाल टॉर्क मल्टीप्लिकेशन के लिए किया जाता है। यह मेकैनिज़्म वाइपर को लगातार मूवमेंट देता है। लेकिन यह लगातार चलने वाले वाइपर से देखने में रुकावट आ सकती है।
हल्की बारिश के दौरान भी लगातार चलने वाले वाइपर्स आपकी दृष्टि पर बहुत असर करेंगे।
यहीं पर मिस्टर रॉबर्ट कोर्न्स का टैलेंट काम आया, जिन्होंने intermittent wiping का विचार पेश किया। उन्होंने देखा कि इंसान अपनी पलकें झपकाते हैं, लेकिन इस झपकने से कभी भी उनकी दृष्टि में बाधा नहीं आती है।
हम अपने पलकों के झपकने के प्रति अंजान हैं, और उसकी वजह यह है कि यह रुक-रुक कर होता है। हमारी आंखें हर पलक झपकने के बाद long rest करती हैं, और अंत में इसी long rest की वजह से जब हम पलके झपकाते हैं, तो हमें देखने में कोई रुकावट नहीं होती है।
ड्राइविंग के संदर्भ में, अगर हम हर एक वाइप साइकिल के बाद एक निश्चित समय के लिए वाइपर ब्लेड को रोकते हैं, तो यह ड्राइवर की दृष्टि में रुकावट को कम करता है। यह “आहा” वाला मोमेंट प्रोफेसर कोर्न्स का flash of genius था।
जैसा कि दिखाया गया है, हम एक cam arrangement का इस्तेमाल करके इस intermittent wiper design को हासिल कर सकते हैं। मोटर के आउटपुट को एक cam से जोड़ा जा सकता है, जो वाइपर को सिर्फ थोड़े समय के लिए हिलाएगा और windshield के निचले भाग में dwell period यानी कुछ समय के लिए ठहरने के लिए रुकेगा।
वाह! हमने intermittent wiping हासिल कर ली — या नहीं?
क्या आपको इस डिजाइन में समस्या दिखाई दे रही है? मुद्दा यह है कि वाइपर टेक्नोलॉजी का dwell time या rest time बारिश की मात्रा के आधार पर अलग होना चाहिए। कम बारिश की स्थिति में आपको लंबे dwell time की जरूरत होगी, जबकि भारी बारिश की स्थिति में जाहिर सी बात है कि छोटे dwell time की जरूरत होगी।
सिर्फ मैकेनिकल arrangement का इस्तेमाल करके dwell time को बदलना प्रैक्टिकल नहीं है। वास्तव में प्रोफेसर कोर्न्स इतने स्मार्ट थे कि उन्होंने मैकेनिकल intermittent wiper के मुद्दे को समझा और उन्होंने इस डिजाइन को आज़माया तक नहीं।
अलग-अलग dwell time के वाइपर डिजाइन को पाने के लिए सॉल्यूशन सिर्फ मैकेनिकल नहीं हो सकता — इसमें electronics भी शामिल होना चाहिए। यह एहसास कोर्न्स का दूसरा flash of genius था।
इस उद्देश्य के लिए उन्होंने इन सभी फीचर्स के साथ एक electronic circuit विकसित किया।
सर्किट को समझने के लिए आइए, transistors के बारे में कुछ बेसिक जानकारी को दोहराएं।
Transistor तब चालू होता है जब उसका base फॉरवर्ड bias होता है, और बंद हो जाता है जब वह reverse bias होता है। इससे forward और reverse bias स्टेट्स को स्विच करना आसान हो जाएगा।
जब स्विच इस स्थिति में होता है, तो बेस forward biased होता है और सर्किट चालू होता है। जब स्विच state B में होता है, तो बेस एक reverse bias स्टेट में चला जाता है और सर्किट में current flow रुक जाता है।
आइए, इस transistor circuit का इस्तेमाल वाइपर मोटर को power देने के लिए करें।
यहां वाइपर मेकैनिज्म सीधे मोटर आउटपुट से जुड़ा है। यह स्पष्ट रूप से एक लगातार wiping है।
दिलचस्प बात यह है कि मोटर से जुड़ा एक cam आसानी से स्विच को ऑपरेट कर सकता है और फिर सर्किट बंद हो जाता है — वाइपर अभी dwell stage में है।
हालांकि यह एक infinite dwell time वाला मेकैनिज्म है। यह सर्किट मोटर को फिर से चालू नहीं कर पाएगा।
उनके पहले की वाइपर टेक्नोलॉजी काफ़ी खराब थी और इससे ड्राइवर को देखने में दिक्कत होती थी। मिस्टर कोर्न्स की वाइपर टेक्नोलॉजी इतनी ओरिजिनल और शानदार थी की फोर्ड कंपनी ने इसे चुराने की कोशिश की।
आइए, उनकी शानदार आविष्कार की बारीकियों के बारे में जानें।
सबसे पहले हमें उन गलतियों को समझना चाहिए जो प्रोफेसर कोर्न्स से पहले के इंजीनियरों ने अपनी वाइपर टेक्नोलॉजी को बनाते समय की थी। आप देख सकते हैं कि वाइपर ब्लेड फोर-बार लिंकज मेकैनिज़्म की मदद से एक oscillating मोशन प्राप्त करते हैं।
एक डीसी मोटर एक वॉर्म को चलाती है। यह वॉर्म गियर असेंबली का इस्तेमाल टॉर्क मल्टीप्लिकेशन के लिए किया जाता है। यह मेकैनिज़्म वाइपर को लगातार मूवमेंट देता है। लेकिन यह लगातार चलने वाले वाइपर से देखने में रुकावट आ सकती है।
हल्की बारिश के दौरान भी लगातार चलने वाले वाइपर्स आपकी दृष्टि पर बहुत असर करेंगे।
यहीं पर मिस्टर रॉबर्ट कोर्न्स का टैलेंट काम आया, जिन्होंने intermittent wiping का विचार पेश किया। उन्होंने देखा कि इंसान अपनी पलकें झपकाते हैं, लेकिन इस झपकने से कभी भी उनकी दृष्टि में बाधा नहीं आती है।
हम अपने पलकों के झपकने के प्रति अंजान हैं, और उसकी वजह यह है कि यह रुक-रुक कर होता है। हमारी आंखें हर पलक झपकने के बाद long rest करती हैं, और अंत में इसी long rest की वजह से जब हम पलके झपकाते हैं, तो हमें देखने में कोई रुकावट नहीं होती है।
ड्राइविंग के संदर्भ में, अगर हम हर एक वाइप साइकिल के बाद एक निश्चित समय के लिए वाइपर ब्लेड को रोकते हैं, तो यह ड्राइवर की दृष्टि में रुकावट को कम करता है। यह “आहा” वाला मोमेंट प्रोफेसर कोर्न्स का flash of genius था।
जैसा कि दिखाया गया है, हम एक cam arrangement का इस्तेमाल करके इस intermittent wiper design को हासिल कर सकते हैं। मोटर के आउटपुट को एक cam से जोड़ा जा सकता है, जो वाइपर को सिर्फ थोड़े समय के लिए हिलाएगा और windshield के निचले भाग में dwell period यानी कुछ समय के लिए ठहरने के लिए रुकेगा।
वाह! हमने intermittent wiping हासिल कर ली — या नहीं?
क्या आपको इस डिजाइन में समस्या दिखाई दे रही है? मुद्दा यह है कि वाइपर टेक्नोलॉजी का dwell time या rest time बारिश की मात्रा के आधार पर अलग होना चाहिए। कम बारिश की स्थिति में आपको लंबे dwell time की जरूरत होगी, जबकि भारी बारिश की स्थिति में जाहिर सी बात है कि छोटे dwell time की जरूरत होगी।
सिर्फ मैकेनिकल arrangement का इस्तेमाल करके dwell time को बदलना प्रैक्टिकल नहीं है। वास्तव में प्रोफेसर कोर्न्स इतने स्मार्ट थे कि उन्होंने मैकेनिकल intermittent wiper के मुद्दे को समझा और उन्होंने इस डिजाइन को आज़माया तक नहीं।
अलग-अलग dwell time के वाइपर डिजाइन को पाने के लिए सॉल्यूशन सिर्फ मैकेनिकल नहीं हो सकता — इसमें electronics भी शामिल होना चाहिए। यह एहसास कोर्न्स का दूसरा flash of genius था।
इस उद्देश्य के लिए उन्होंने इन सभी फीचर्स के साथ एक electronic circuit विकसित किया।
सर्किट को समझने के लिए आइए, transistors के बारे में कुछ बेसिक जानकारी को दोहराएं।
Transistor तब चालू होता है जब उसका base फॉरवर्ड bias होता है, और बंद हो जाता है जब वह reverse bias होता है। इससे forward और reverse bias स्टेट्स को स्विच करना आसान हो जाएगा।
जब स्विच इस स्थिति में होता है, तो बेस forward biased होता है और सर्किट चालू होता है। जब स्विच state B में होता है, तो बेस एक reverse bias स्टेट में चला जाता है और सर्किट में current flow रुक जाता है।
आइए, इस transistor circuit का इस्तेमाल वाइपर मोटर को power देने के लिए करें।
यहां वाइपर मेकैनिज्म सीधे मोटर आउटपुट से जुड़ा है। यह स्पष्ट रूप से एक लगातार wiping है।
दिलचस्प बात यह है कि मोटर से जुड़ा एक cam आसानी से स्विच को ऑपरेट कर सकता है और फिर सर्किट बंद हो जाता है — वाइपर अभी dwell stage में है।
हालांकि यह एक infinite dwell time वाला मेकैनिज्म है। यह सर्किट मोटर को फिर से चालू नहीं कर पाएगा।
आइए, active stage पर वापस जाएं और इस समस्या को ठीक करने की कोशिश करें।
अब सर्किट active stage में है। अब इस सर्किट में capacitor–resistor की जोड़ी लगाएं, जैसा दिखाया गया है। रजिस्टर में current flow की दिशा दिखाई जा रही है।
इस रेजिस्टेंस के कारण capacitor के दो टर्मिनल्स के बीच potential difference होगा, और इससे कैपेसिटर चार्ज होगा, जैसा कि दिखाया गया है।
जब cam स्विच को ऑपरेट करता है, तो सर्किट off-state में चला जाता है, जैसा कि हमने पहले देखा है। अब चार्ज किया हुआ कैपेसिटर हीरो की तरह काम करता है — यह discharge करने के लिए तैयार है।
Point B पर potential हमेशा फिक्स्ड रहता है। हालांकि Point A पर पोटेंशियल discharge के दौरान बदल जाएगा।
मान लें कि जब कैपेसिटर पूरी तरह से चार्ज होता है, Point A का पोटेंशियल Point B से ज़्यादा होता है — transistor स्पष्ट रूप से reverse biased होता है।
हालांकि जैसे ही कैपेसिटर डिस्चार्ज करना शुरू करता है, Point A पर वोल्टेज कम हो जाता है। एक समय ऐसा आता है जब वोल्टेज Point B से कम हो जाता है — और transistor एक्टिव हो जाता है।
सर्किट के डिस्चार्ज होने के समय से लेकर base के एक्टिवेशन तक के समय की अवधि इस वाइपर का dwell time है।
दिलचस्प बात यह है कि हम resistance value को एडजस्ट करके इस dwell time को आसानी से बदला जा सकता है। जितनी ज़्यादा रेजिस्टेंस, उतना लंबा dwell time।
इस तरह, clever electronics का इस्तेमाल करके प्रोफेसर कोर्न्स ने एक परिवर्तनशील dwell time वाइपर मेकैनिज्म हासिल किया।
इस आविष्कार का केंद्रीय भाग एक शानदार electronic circuit है — लेकिन वह एक मैकेनिकल स्विच द्वारा चलता है। बिल्कुल जीनियस है, ना?
हालांकि भारी बारिश के दौरान हमें लगभग शून्य dwell time चाहिए होता है। Zero resistance और इस तरह zero dwell time हासिल करना प्रैक्टिकल नहीं है।
बारिश के दौरान कांच और वाइपर के बीच friction बहुत कम होता है। आइए देखें कि यह कम friction हमारे सर्किट को non-active stage के दौरान कैसे प्रभावित करता है।
सर्किट डिसकनेक्ट हो गया है, लेकिन वाइपर में अभी भी अच्छा momentum है। Frictional force कम होने के कारण वे नीचे की ओर मूवमेंट करते रहेंगे। वाइपर के तेज़ momentum के कारण वह बाकी मेकैनिज्म के लिए driving force प्रदान करते हैं और cam घूमता है।
इससे मोटर फिर से active हो जाती है। कम शब्दों में कहा जाए तो वाइपर्स का inertia मेकैनिज्म के dwell period को स्किप करने में मदद करता है।
यह स्पष्ट रूप से एक intermittent mechanism से लगातार wiping का एक क्रूड तरीका है।
प्रोफेसर कोर्न्स के पेटेंट में उन्होंने लगातार wiping को हासिल करने के लिए और भी जटिल सर्किट्स को विस्तार से बताया है।
आधुनिक समय के वाइपर्स में, वाइपर मोटर चलाने के लिए cams के बजाय relays होते हैं। Microcontrollers में timer circuits का इस्तेमाल करके dwell time को सटीक रूप से मापा और बदला जा सकता है।
इसके अलावा, ये माइक्रोकंट्रोलर windshield पर मौजूद moisture sensors या rain sensors से इनपुट लेते हैं ताकि जब भी विंडशील्ड गीली हो, तो उसे ऑटोमैटिकली वाइप किया जा सके।
इतने शानदार वाइपर डिज़ाइन को बनाने के बाद प्रोफेसर कोर्न्स के साथ जो हुआ वो दुखद था।
उन्हें अपने पेटेंट का उल्लंघन करने के लिए Ford Motor Company के खिलाफ अदालत की लड़ाई में अपनी ज़िंदगी का एक काफ़ी बड़ा हिस्सा बिताना पड़ा। अंत में उन्होंने कानूनी लड़ाई जीत ली।
हमें उम्मीद है कि आप इस बात से प्रेरित होंगे कि छोटी-छोटी चीज़ों पर ध्यान देने से अद्भुत आविष्कार हो सकते हैं।
आपसे अगली बार मिलेंगे।
अब सर्किट active stage में है। अब इस सर्किट में capacitor–resistor की जोड़ी लगाएं, जैसा दिखाया गया है। रजिस्टर में current flow की दिशा दिखाई जा रही है।
इस रेजिस्टेंस के कारण capacitor के दो टर्मिनल्स के बीच potential difference होगा, और इससे कैपेसिटर चार्ज होगा, जैसा कि दिखाया गया है।
जब cam स्विच को ऑपरेट करता है, तो सर्किट off-state में चला जाता है, जैसा कि हमने पहले देखा है। अब चार्ज किया हुआ कैपेसिटर हीरो की तरह काम करता है — यह discharge करने के लिए तैयार है।
Point B पर potential हमेशा फिक्स्ड रहता है। हालांकि Point A पर पोटेंशियल discharge के दौरान बदल जाएगा।
मान लें कि जब कैपेसिटर पूरी तरह से चार्ज होता है, Point A का पोटेंशियल Point B से ज़्यादा होता है — transistor स्पष्ट रूप से reverse biased होता है।
हालांकि जैसे ही कैपेसिटर डिस्चार्ज करना शुरू करता है, Point A पर वोल्टेज कम हो जाता है। एक समय ऐसा आता है जब वोल्टेज Point B से कम हो जाता है — और transistor एक्टिव हो जाता है।
सर्किट के डिस्चार्ज होने के समय से लेकर base के एक्टिवेशन तक के समय की अवधि इस वाइपर का dwell time है।
दिलचस्प बात यह है कि हम resistance value को एडजस्ट करके इस dwell time को आसानी से बदला जा सकता है। जितनी ज़्यादा रेजिस्टेंस, उतना लंबा dwell time।
इस तरह, clever electronics का इस्तेमाल करके प्रोफेसर कोर्न्स ने एक परिवर्तनशील dwell time वाइपर मेकैनिज्म हासिल किया।
इस आविष्कार का केंद्रीय भाग एक शानदार electronic circuit है — लेकिन वह एक मैकेनिकल स्विच द्वारा चलता है। बिल्कुल जीनियस है, ना?
हालांकि भारी बारिश के दौरान हमें लगभग शून्य dwell time चाहिए होता है। Zero resistance और इस तरह zero dwell time हासिल करना प्रैक्टिकल नहीं है।
बारिश के दौरान कांच और वाइपर के बीच friction बहुत कम होता है। आइए देखें कि यह कम friction हमारे सर्किट को non-active stage के दौरान कैसे प्रभावित करता है।
सर्किट डिसकनेक्ट हो गया है, लेकिन वाइपर में अभी भी अच्छा momentum है। Frictional force कम होने के कारण वे नीचे की ओर मूवमेंट करते रहेंगे। वाइपर के तेज़ momentum के कारण वह बाकी मेकैनिज्म के लिए driving force प्रदान करते हैं और cam घूमता है।
इससे मोटर फिर से active हो जाती है। कम शब्दों में कहा जाए तो वाइपर्स का inertia मेकैनिज्म के dwell period को स्किप करने में मदद करता है।
यह स्पष्ट रूप से एक intermittent mechanism से लगातार wiping का एक क्रूड तरीका है।
प्रोफेसर कोर्न्स के पेटेंट में उन्होंने लगातार wiping को हासिल करने के लिए और भी जटिल सर्किट्स को विस्तार से बताया है।
आधुनिक समय के वाइपर्स में, वाइपर मोटर चलाने के लिए cams के बजाय relays होते हैं। Microcontrollers में timer circuits का इस्तेमाल करके dwell time को सटीक रूप से मापा और बदला जा सकता है।
इसके अलावा, ये माइक्रोकंट्रोलर windshield पर मौजूद moisture sensors या rain sensors से इनपुट लेते हैं ताकि जब भी विंडशील्ड गीली हो, तो उसे ऑटोमैटिकली वाइप किया जा सके।
इतने शानदार वाइपर डिज़ाइन को बनाने के बाद प्रोफेसर कोर्न्स के साथ जो हुआ वो दुखद था।
उन्हें अपने पेटेंट का उल्लंघन करने के लिए Ford Motor Company के खिलाफ अदालत की लड़ाई में अपनी ज़िंदगी का एक काफ़ी बड़ा हिस्सा बिताना पड़ा। अंत में उन्होंने कानूनी लड़ाई जीत ली।
हमें उम्मीद है कि आप इस बात से प्रेरित होंगे कि छोटी-छोटी चीज़ों पर ध्यान देने से अद्भुत आविष्कार हो सकते हैं।
आपसे अगली बार मिलेंगे।