ইলেকট্রনিক্স? সিঙ্গেল ইলেকট্রনের মতো ছোট কিছু কীভাবে টিভি রেডিও কম্পিউটার নিয়ন্ত্রন করে?

আপনার কম্পিউটারের সকল ডাটা সংরক্ষিত রাখে, তারা আপনার টাকা জমা রাখে, হিসাব নিকাশ সম্পূর্ণ করে, এবং আপনার হার্টবিট মাপে; আপনি ভাবতে গেলেই আশ্চর্য হয়ে যাবেন, তারা আপনার জন্য কতোকিছু করতে পারে—আর এরা হলো ইলেকট্রনিক্স (Electronics) —আপনার ডিজিটাল হাতঘড়ি থেকে আরম্ভ করে ক্যালকুলেটর, মোবাইল, কম্পিউটার, ল্যাপটপ, টিভি, রেডিও ইত্যাদি সবকিছুতেই এরা প্রাণ সঞ্চার করে আসছে। অ্যাটমের সবচাইতে ক্ষুদ্রতর একটি অংশের নাম হলো ইলেকট্রন, যেটা একটি নির্দিষ্ট পথে চলে সার্কিটে এনার্জি সরবরাহ করে। আর আমরা মানুষেরা জানি, কীভাবে ইলেকট্রনিক্স ব্যবহার করে মেশিন গুলো চালানো যায় এবং ডাটা প্রসেস করানো যায়। কিন্তু এতো ক্ষুদ্র মাপের জিনিস, যেটা চোখে দেখারও যোগ্য নয়, সেটা কীভাবে কল্পনাকে ব্যস্তব রুপ দিচ্ছে? চলুন বিষয়টির উপর গভীরভাবে আলোকপাত করা যাক…

ইলেক্ট্রিসিটি এবং ইলেকট্রনিক্স

ইলেক্ট্রিসিটি এবং ইলেকট্রনিক্স এই দুইটি বিষয় একে অপরের সাথে জড়িত রয়েছে, সেটা এদের নাম থেকেই আন্দাজ করা যায়। তবে অনেকেই এই দুইটির মধ্যে পার্থক্য বেড় করতে অক্ষম হোন, এমনকি কয়েকদিন আগে আমার এক ঘনিষ্ঠ বন্ধু এই দুইটির পার্থক্য জানতে চেয়ে আমাকে প্রশ্ন করেন, তাই আগে এই ব্যাপারেই আলোচনা করে নেওয়া যাক। দেখুন ইলেক্ট্রিসিটি একধরণের ব্যাপক এনার্জি, যেটা আমরা প্রায় যেকোনো উপায়ে ব্যবহার করতে পারি এবং ব্যবহার করার ফলে অনেক কাজে লাগাতে পারি। ইলেক্ট্রিসিটিকে আবার এক ধরনের ইলেক্ট্রো ম্যাগনেটিক এনার্জি’ও বলতে পারেন যেটা কোন বর্তনীর মধ্যদিয়ে প্রবাহিত হয়ে ইলেকট্রিক মোটর, হিটিং এলিমেন্ট, ইলেকট্রিক কার, টোস্টার, এবং আপনার ঘরের বাতি জ্বালাতে সাহায্য করে। এক কথায় বলতে গেলে ইলেকট্রিক যন্ত্রপাতি গুলো চলার জন্য এবং কাজ করার জন্য ইলেক্ট্রিসিটি খুব খারাপ ভাবে প্রয়োজনীয়।

ইলেকট্রনিক্স হলো ইলেক্ট্রিসিটি’র সবচাইতে ক্ষুদ্রতর অংশ অর্থাৎ ইলেকট্রিক কারেন্টের একটি সিঙ্গেল ইলেক্ট্রন। এই অত্যন্ত ক্ষুদ্র ইলেকট্রিক কারেন্টকে খুব সতর্কতার সাথে জটিল সার্কিটের মধ্যদিয়ে পরিচালনা করিয়ে সিগন্যাল প্রসেস (রেডিও, টেলিভিশন প্রোগ্রাম ব্রডকাস্ট করার সময় সিগন্যাল প্রসেস করানো হয়) এবং ডাটা স্টোর এবং প্রসেস করানো হয়। ইলেক্ট্রিসিটি এবং ইলেকট্রনিক্স এর মধ্যে পার্থক্য জানতে আমরা মাইক্রোওয়েভ ওভেন এর উদাহরণ নিতে পারি; যেখানে ইলেক্ট্রিসিটি এনার্জি প্রদান করে হাই-এনার্জি ওয়েভ তৈরি করে আর সেই ওয়েভ খাবার রান্না করে আর ইলেকট্রনিক্স ইলেক্ট্রিক্যাল সার্কিটকে নিয়ন্ত্রন করে যাতে রান্না করা সম্ভব হয়, বুঝতে পারলেন?

এনালগ এবং ডিজিটাল ইলেকট্রনিক্স

কোন ডাটা স্টোর করার দুইটি পদ্ধতি বা উপায় থাকে একটি হলো এনালগ এবং আরেকটি ডিজিটাল। এনালগ এবং ডিজিটাল প্রযুক্তি নিয়ে আমার আলাদা পোষ্টটি পড়ে থাকলে অবশ্যই এ ব্যাপারে আপনি পরিষ্কারভাবে জানেন। যদি কথা বলি কোন এনালগ ফটোগ্রাফির কথা; তো সেখানে সরাসরি প্রকৃতি থেকে আসা লাইট এবং রঙের প্যাটার্নকে ক্যাপচার করে রেখে এক ধরনের কেমিক্যালের সাথে বিক্রিয়া করিয়ে ছবিকে ফুটিয়ে তোলা হয়, এখানে এনালজি কাজ করছে, কেনোনা কোন স্থানের আলো এবং রঙের প্যাটার্নকে হুবহু ঐ রকম করেই কাপচার করা হয় এবং স্টোর করা হয়। কিন্তু একই জিনিস কোন ডিজিটাল ক্যামেরাতে সম্পূর্ণ ভিন্নভাবে সম্পূর্ণ করা হয়। আলো এবং রঙের প্যাটার্নকে সরাসরি ঐভাবে সেভ না করে সম্পূর্ণ ছবিকে টুকরা টুকরা করে বিভক্ত করা হয় এবং সংখ্যা আকারে স্টোর করে রাখা হয়। কোন কিছুর রুপকে নাম্বারিক প্যাটার্ন আকারে সেভ করে রাখার সিস্টেমকেই আপনি ডিজিটাল বলতে পারেন।

যদি কথা বলি পুরাতন রেডিও বা সাদাকালো টিভি নিয়ে তবে সেখানে সিগন্যাল এনালগ সিস্টেমে এসে টিভি বা রেডিওতে পৌঁছাত আর রেডিও বা টিভিতে থাকা একটি এন্টেনা সেই সিগন্যালকে ক্যাপচার করতো। এই গুলো এনালগ সিগন্যাল; কেনোনা যে সিগন্যাল রেডিও স্টেশন থেকে আপনার রেডিও পর্যন্ত আসছে, ঐ সিগন্যালের ফ্রিকোয়েন্সির কম্পমান প্যাটার্ন ঠিক আপনার রেডিওতে বাজা মিউজিক বা কথার কম্পনের মতো। আপনি যখন কোন কথা বলেন বা কোন আওয়াজ শুনতে পান, সেটা বাতাসে একটি কম্পাঙ্কের সৃষ্টি করে, একটি প্যাটার্ন তৈরি করে। ঠিক একই ভাবে একই গঠনের প্যাটার্নকে যদি ক্যাপচার করে সিগন্যাল আকারে ট্র্যান্সমিট করানো হয়, তবে সেটা হবে এনালগ সিগন্যাল। কিন্তু ডিজিটাল রেডিও‘র ক্ষেত্রে ব্যাপারটা আলাদা; প্রথমে ভয়েজ এবং মিউজিককে ডিজিটাল ফরম্যাটে কনভার্ট করে নেওয়া হয়—অর্থাৎ শব্দকে অনেক গুলো টুকরাতে বিভক্ত করে সেখান থেকে জিরো বা ওয়ানের প্যাটার্ন তৈরি করা হয়। এবার এই জিরো বা ওয়ানের প্যাটার্নকে সিগন্যালের সাহায্যে পাঠিয়ে দেওয়া হয়। রেডিওতে সেই ডিজিটাল সিগন্যাল রিসিভ হয়ে আবার মিউজিকে পরিণত হয়।

আজকের বেশিরভাগ ইলেক্ট্রনিক ডিভাইজ ডিজিটাল প্রযুক্তির উপর কাজ করে, যেমন; ডিজিটাল রেডিও, টিভি, কম্পিউটার, সেলফোন, ডিজিটাল ক্যামেরা ইত্যাদি। আর এগুলোকে ডিজিটাল ইলেকট্রনিক্স বলা হয়। পুরাতন স্টাইলের রেডিও, টিভি এনালগ সিগন্যালের উপর কাজ করতো, তাই সেখানে ব্যবহৃত ইলেকট্রনিক্সকে এনালগ ইলেকট্রনিক্স বলা হতো।

ইলেক্ট্রনিক যন্ত্রাংশ

আপনি যদি কখনো কোন আকাশচুম্বী  বিল্ডিং’এর জানালা থেকে বাইরের শহরের দিকে দেখেন, তাহলে দেখতে পাবেন কীভাবে আরো ছোট ছোট বিল্ডিং গুলোকে বিভিন্ন রাস্তা একে অপরের সাথে কানেক্টেড করেছে। প্রত্যেকটি বিল্ডিং’এর আলাদা আলাদা বৈশিষ্ট্য রয়েছে এবং প্রত্যেকের আলাদা রাস্তা রয়েছে। গোটা শহর জুড়েই আলাদা রাস্তা রয়েছে, যেগুলো বিভিন্ন মানুষকে বিভিন্ন বিল্ডিং এবং বিভিন্ন পথে যাওয়ার জন্য সাহায্য করে।

ঠিক এমনি করে কোন সার্কিটের মধ্যে যে ইলেক্ট্রনিক যন্ত্রাংশ গুলো লাগানো থাকে সেগুলো অনেকটা কোন শহরের মতোই; আলাদা আলাদা বিল্ডিং’এর মতো প্রত্যেকটি যন্ত্রাংশের আলাদা কাজ রয়েছে এবং প্রত্যেকের সাথে প্রিন্টেড মেটাল কানেকশন দ্বারা লিঙ্ক করা থাকে। তারা প্রত্যেকে আলাদা আলাদা স্থানে অবস্থিত থাকে এবং আলাদা কাজ সম্পূর্ণ করে। নিচে আমি কিছু সবচাইতে গুরুত্বপূর্ণ যন্ত্রাংশ নিয়ে আলোচনা করলাম, যেগুলো সম্পর্কে জানা প্রয়োজনীয়;

রেজিস্টর (Resistors)

রেজিস্টর কোন সার্কিটের সাধারন একটি যন্ত্রাংশ। ইলেক্ট্রিসিটি কোন মেটাল দ্বারা প্রবাহিত হয় এবং ইলেকট্রন ইলেক্ট্রিসিটিকে ধারণ করে রাখে। সার্কিটে রেজিস্টরের কাজ হলো সেই ইলেকট্রনের প্রবাহকে সীমাবদ্ধ করে দেওয়া যাতে কারেন্ট অথবা ভোল্টেজ কমানো যায়। রেজিস্টরের বিভিন্ন আকার এবং বিভিন্ন কাজ থাকতে পারে। ওভার ভোল্টেজ থেকে বর্তনীকে রক্ষা করার জন্য রেজিস্টর ব্যবহার করা হয় আবার অডিও ভলিউম আপ ডাউন করার জন্যও রেজিস্টর ব্যবহৃত হয়। মেটাল’রা বিদ্যুৎ পরিবাহী হয়, ফলে তারা সহজেই ইলেকট্রন গুলোকে পরিবহন করতে পারে। যতোবেশি ইলেকট্রন প্রবাহিত করা হবে এরা সবগুলোই পরিবহন করতে সক্ষম, কিন্তু একটি সার্কিটে এতো বিদ্যুৎ প্রয়োজনীয় নাও হতে পারে, বিদ্যুৎ প্রবাহতে লিমিট লাগানোর প্রয়োজনীয়তা পড়তে পারে, আর এই লিমিটকেই রেজিস্টর সেট করে দেয়।

ডায়োড (Diodes)

ডায়োড’কে আপনি কোন একমুখী রাস্তার সাথে তুলনা করতে পারেন—কেনোনা ডায়োড শুধু মাত্র একদিকে কারেন্টকে প্রবাহিত করতে পারে। ডায়োড’কে সংশোধকও বলা হয়; এলইডি (LED) বাল্ব হলো এক স্পেশাল টাইপের ডায়োড, যেখানে ইলেক্ট্রিসিটি শুধু একদিকে প্রবাহিত হওয়ার অনুমতি থাকে।

ক্যাপাসিটর (Capacitors)

ক্যাপাসিটরের বাংলা শাব্দিক অর্থ হচ্ছে “তড়িৎ ধারক“—এর মান থেকেই অনেকটা কাজ উপলব্ধি করা যাচ্ছে। আপনি দুইটি ইলেক্ট্রিক্যাল পরিবাহীকে কাজে নিন এবং উভয়কে একটি অপরিবাহি দ্বারা পৃথক করে দিন, এভাবেই একটি ক্যাপাসিটর তৈরি হয়ে যাবে। কম্পিউটার হার্ডড্রাইভ যেভাবে আপনার ডাটা স্টোর করে রাখতে পারে, ঠিক তেমনি ক্যাপাসিটর “ইলেক্ট্রিসিটি” স্টোর করে রাখতে পারে। ক্যাপাসিটর অনেকটা ব্যাটারির মতো এবং ব্যাটারির মতো ক্যাপাসিটরে এনার্জি যোগ করাকে চার্জিং এবং এনার্জি মুক্ত করাকে ডিসচার্জিং বলা হয়। ব্যাটারি চার্জ নিতে সময় লাগে এবং ডিসচার্জ হতেও সময় লাগে কিন্তু ক্যাপাসিটর খুব দ্রুত ডিসচার্জ হয়ে যায়—বলতে পারেন সেকেন্ডের মধ্যে ডিসচার্জ হয়ে যায়। যদি কথা বলি ক্যামেরা ফ্ল্যাশ লাইট নিয়ে তবে সেটা ফায়ার করার জন্য অনেক হাই এনার্জির প্রয়োজন হয়, সেখানে ক্যাপাসিটর লাগানো থাকে। ক্যাপাসিটর ব্যাটারি থেকে চার্জ হয় এবং ফ্ল্যাশ ফায়ার করে ডিসচার্জড হয়ে যায়।

ট্র্যানজিস্টর (Transistors)

ট্র্যানজিস্টর কোন কম্পিউটারের সবচাইতে গুরুত্বপূর্ণ যন্ত্রাংশ। ট্র্যানজিস্টর ইলেকট্রিক কারেন্টকে অন অফ বা এমপ্লিফাই করতে পারে, তাই ট্র্যানজিস্টরকে আপনি সুইচ’ও বলতে পারেন। আর এই সুইচ গুলো কম্পিউটারের মেমোরি হিসেবে ব্যবহৃত হয়। ট্র্যানজিস্টর যেকোনো ক্ষীণ শব্দকে উচ্চ শব্দে এমপ্লিফাই করতে পারে, তাছাড়া যখন ট্র্যানজিস্টর গুলো একে অপরের সাথে কানেক্টেড হয়ে যায় এরা লজিক গেট তৈরি করে, আর এভাবেই কম্পিউটার কোন সিদ্ধান্ত নিতে সক্ষম হয়।

ইলেক্ট্রনিক সার্কিট

কোন ইলেক্ট্রনিক ডিভাইজ হতে হলে সেখানে যে উপরের বর্ণিত যন্ত্রাংশ গুলো থাকতে হবে এমনটা নয়, বরং যন্ত্রাংশ গুলো একটি সার্কিটের উপর সুসজ্জিত থাকতে হবে। এনালগ সার্কিট গুলো তৈরি করতে অনেক সহজ ছিল, কেনোনা সেখানে মাত্র কয়েকটিই যন্ত্রাংশ দেখা যেতো। কিন্তু ডিজিটাল সার্কিট বা কম্পিউটারের সার্কিট অনেক বেশি কঠিন এবং জটিল, কেনোনা এতে একসাথে হাজার থেকে শুরু করে কোটি পর্যন্ত যন্ত্রাংশ লাগানো থাকে তাও আবার অনেক ছোট সাইজে।

যদি কথা বলি দুই একটা ইলেক্ট্রনিক যন্ত্রপাতি কানেক্টেড করার, তবে সাধারন কপার তারের মাধ্যমেই সেগুলো কানেক্ট করা সম্ভব। যেমন ধরুন আপনি ব্যাটারির সাথে লাইন দিয়ে একটি এলইডি বাল্ব কানেক্ট করতে চান তবে সেটা দুইটা তারেই কাজ হয়ে যাবে, কিন্তু এবার চিন্তা করুণ একসাথে একই সমান জায়গায় ১০০টি বাল্ব কানেক্ট করতে চান, তবে সেটাকে তার দিয়ে কানেক্ট করা কতটা মুশকিলের কাজ। ঠিক তেমনভাবেই একসাথে অনেক যন্ত্রাংশ কানেক্ট করার জন্য তার ব্যবহার না করে সার্কিট ব্যবহার করা হয়। সার্কিট সাধারনত প্ল্যাস্টিকের তৈরি হয় এবং এতে কপার কানেকশন ট্র্যাক লাগানো থাকে। কপার কানেকশন ট্র্যাক মানে, এতে পূর্ব থেকেই লাইন করা থাকে, জাস্ট লাইনে লাইনে যন্ত্রাংশ গুলোকে লাগিয়ে দিলেই কাজ শেষ। সার্কিটের মধ্যে আগে থেকেই ফুটো করা থাকে যাতে যন্ত্রাংশ গুলো ঠিকঠাক সুবিধা মতো কানেক্টেড করানোর জন্য বসানো যায়। সার্কিটের ফুটোতে ইলেক্ট্রনিক যন্ত্রাংশ গুলোকে ফিট করে সোল্ডার করে দেওয়া হয়। এই ধরনের সার্কিটকে প্রিন্টেড সার্কিট (Printed Circuit) বা পিসিবি (PCB) বলে।

পিসিবি’র সবচাইতে সুবিধা হলো এতে ইচ্ছা মতো হাতে করে যন্ত্রাংশ লাগানো যায় এবং ঠিকঠাক মতো সেগুলোকে কানেক্ট করা যায়। কিন্তু তারপরেও আরেকটি সমস্যা সামনে এসে দাঁড়ায়, যখন একসাথে লাখো, কোটি যন্ত্রাংশ যুক্ত করার চিন্তা করা হবে। আর এই কারনেই আগের কম্পিউটার গুলোর সাইজ এরকম দৈত্যাকার ছিল, বিশাল জায়গা লেগে যেতো কোন কম্পিউটার বানাতে। এই সমস্যা দূর করার জন্য সিলিকন থেকে এক ধরনের যন্ত্রাংশ তৈরি করা হয়, যেখানে কোটি কোটি যন্ত্রাংশ একটি সিঙ্গেল সিলিকন চিপে এঁটে ফেলা সম্ভব, যেটার আকার আপনার আঙ্গুলের চেয়ে বড় নয়। আর এই জন্যই এখনকার কম্পিউটার গুলো আকারে এতো ছোট, কোন পাওয়ারে চলে, এবং সস্তা।

শেষ কথা

ইলেকট্রনিক্স ছাড়া মডার্ন ডিভাইজ গুলো একেবারেই অসম্ভব। কম্পিউটার থেকে শুরু করে সেলফোন, রেডিও, টিভি, হার্টবিট স্ক্যানার ইত্যাদি সবকিছুতেই ইলেকট্রনিক্স’র ছোঁয়া রয়েছে। আপনাকে যদি কল্পনাও করতে বলা হয়, “ইলেকট্রনিক্স বাদে কোন ডিভাইজ অনুমান করুণ” —নিঃসন্দেহে আপনি কল্পনা করতেও বিপাকে পড়ে যাবেন। ইলেকট্রনিক্স’র প্রসারতা দিনদিন বাড়ছে আর এটা বেড়েই চলবে। প্রাতিষ্ঠানিক ভাবে ইলেক্ট্রিক্যাল নিয়ে পড়াশুনা করলেও ইলেকট্রনিক্স’র প্রতি আমার সবসময়ই রয়েছে এক বিশাল ভালোবাসা।ইলেকট্রনিক্স’র ভবিষ্যৎ এবং বর্তমান নিয়ে আপনার মতামত জানাতে নিচে কমেন্ট করতে একদমই ভুলবেন না।