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Einstellbarer Widerstand Die Erfindung betrifft einen einstellbaren
Widerstand bzw. Potentiometer. Es ist an anderer Stelle ein einstellbarer Widerstand
vorgeschlagen worden, bei dem ein längliches Widerstandselement oder ein fortlaufend
über die Länge des Elements mit diesem befestigter Träger Eichmarken aufweist, die
den punktweise über seine Länge durch Messungen ermittelten Widerstandswerten entsprechen,
und mit dem eine bislang nicht erreichte Meß- bzw. Einstellgenauigkeit erreicht
werden kann, da sich Abweichungen der Widerstandswerte über die Länge des Elements
hinweg nicht addieren. Weiterhin ist eine Einrichtung vorgeschlagen worden, bei
der die auf dem Element angebrachten Eichmarken physikalischer Natur sind, die von,
einer zugehörigen Einrichtung abgetastet werden können. Demgemäß bestehen bei der
dort angegebenen Ausführungsform die auf dem länglichen Element aufgebrachten Eichmarken
aus Löchern, in welche die Zähne eines Ritzels eingreifen.
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Die Erfindung stellt eine Verbesserung dieser vorgeschlagenen Geräte
hinsichtlich einer gedrängten, Führung des länglichen Widerstandselements durch
die Kontaktzone dar, in der die Eichmarken abgelesen und ein elektrischer Kontakt
mit dem Widerstandselement hergestellt wird.
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Demgemäß betrifft die Erfindung einen einstellbaren Widerstand, bestehend
aus einem langgestreckten, aufspulbaren, entweder frei tragenden oder mit einem
Träger fest verbundenen, gegenüber einem Abgriff bewegbaren Widerstandselement,
wobei entweder das Widerstandselement selbst oder der Träger mit Eichmarken versehen
ist, die jeweils den, an der betreffenden Stelle des Elements durch Messung ermittelten
Widerstandswerten zugeordnet sind. Dieser Widerstand ist erfindungsgemäß gekennzeichnet
durch zwei relativ zueinander verdrehbare Hauptteile zum gleichzeitigen Auf- und
Abspulen des Widerstandselements bzw. des mit diesem verbundenen Trägers um eine
gemeinsame Achse, von denen der eine mit einem einen Abgriff tragenden Kontaktarm
und mit mindestens zwei Führungsarmen versehen ist, die bei einer Verdrehung dieses
Hauptteils gegenüber dem anderen Hauptteil ein Zwischenstück des mit seinen Enden
in zwei Kammern des Hauptteils verankerten Elements aus der einen, Kammer herausheben,
über eine mit den Eichmarken des Elements mechanisch zusammenarbeitende Abtasteinrichtung
dieses Hauptteils führen und daraufhin in die andere Kammer einleiten.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist unter Bezugnahme auf die
Zeichnungen beschrieben. Es zeigt Fig.l eine Seitenansicht einer Ausführungsform
der Erfindung teilweise im Schnitt, Fig.2 einen Querschnitt durch ein Eichmarken
tragendes Widerstandselement und einen im Zusammenhang mit diesem Element verwendbaren
Abgriff, Fig. 3 einen Querschnitt durch eine andere Ausführungsform eines länglichen,
Eichmarken tragenden Widerstandselements, Fig.4 einen seitlichen Schnitt durch die
in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform in vergrößertem Maßstab, Fig.5 eine schematische
Darstellung gewisser Hauptteile der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsform,
Fig.6 einen stirnseitigen Querschnitt längs der Linie 6-6 in Fig.1. Fig.7 einen,
stirnseitigen Querschnitt längs der Linie 7-7 in Fig.1. Fig.8 einen stirnseitigen
Querschnitt längs der Linie 8-8 in Fig. 1, Fig.9 einen stirnseitigen Querschnitt
längs der Linie 9-9 in Fig.1. Fig.10 einen stirnseitigen Querschnitt durch einen
einen Teil der in den Fig.1 bis 4 und 9 dargestellten Ausführungsform bildenden
Hauptteil, vom Innern des Gerätes aus gesehen, Fig. 11 eine Seitenansicht des in
Fig. 10 dargestellten Hauptteils, bei der eine bewegbare Tafel aus ihrer in Fig.
10 dargestellten Lage herausgezogen ist, und
Fig. 12 eine Ansicht
ähnlich Fig. 10, bei der die bewegbare Tafel wie bei Fig.11 herausgezogen ist.
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In den Figuren ist das längliche Widerstandselement, von dem mindestens
ein Teil seiner Länge elektrisch leitend ist und die gewünschten Widerstandseigenschaften
besitzt, mit 10 bezeichnet. Insbesondere besteht das Trägerelement 10 selbst aus
Isoliermaterial und trägt, wie in Fig. 2 dargestellt ist, an seiner einen Kante
ein Widerstandselement 12, doch kann es auch gemäß Fig. 3 aus einer Schicht 10 aus
einem die gewünschten Widerstandseigenschaften besitzenden Material und einer Isolierstoffschicht
14 bestehen, die ein Kurzschließen des Widerstandselements in aufgespultem
Zustand verhindert. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist der Durchmesser des
Elements 12 kleiner als die Stärke des Trägers 10, so daß beim Aufspulen
kein Kurzschluß entsteht. Das Hauptmerkmal beider an anderer Stelle näher erläuterter
Ausführungsformen besteht jedenfalls darin, daß am selbst einen Widerstand darstellenden
oder starr mit einem Widerstandselement verbundenen Element 10 in gewissen Abständen
über seine Länge in an sich bekannter Weise Eichmarken angebracht sind.
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Diese Eichmarken sind den von Punkt zu Punkt durch tatsächliche Widerstandsmessungen
erhaltenen Eichwerten zugeordnet, und die gesamte Vorrichtung weist außer dem Abgriff
eine in festem Abstand von diesem angeordnete Abtasteinrichtung auf, so daß beim
Einstellen von Widerständen die richtige Stelle des Elements 10 mit dem Abgriff
in, Kontakt kommt bzw. beim Messen von Widerständen die Ablesevorrichtung den richtigen
Widerstandswert anzeigt.
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Bei einigen der bereits vorgeschlagenen Ausführungsformen sind die
Eichmarken auf das Element 10
bzw. 14 aufgedruckt und können durch
eine Ableseöffnung in Form eines Fensters abgelesen werden, während die Eichmarken
bei anderen Ausführungsformen in abtastbarer Form, beispielsweise in Form von Löchern,
am länglichen Element angebracht sind. Dabei kann die Abtasteinrichtung ein diese
Eichwerte abtastendes Organ sein, so daß beispielsweise die Winkeleinstellung einer
Welle unmittelbar mit den vorherigen Widerstandswerten an den Berührungspunkten
des Kontaktmittels in Bezug gebracht werden kann.
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Auch wurde bereits vorgeschlagen, daß das die Eichmarken tragende
Element auf zwei Spulen bzw. Rollen aufgewickelt werden kann, die sich um zwei parallele
Achsen drehen. Ersichtlicherweise müssen diese Achsen in einem mindestens dem Durchmesser
der beiden Spulen entsprechenden Abstand voneinander angeordnet sein, so daß die
ganze Anordnung eine beträchtliche Ausdehnung hat. Demgegenüber wird durch die Erfindung
ein gedrängterer Aufbau erreicht, indem das Element zu beiden Seiten des Abgreif-Abtastmittels
auf eine gemeinsame Achse aufgespult wird.
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Wie sich am besten aus den Fig. 1 und 4 ersehen läßt, weist die Ausführungsform
einen aus einer kreisförmigen Scheibe 18 und einem länglichen Zylinder
20 bestehenden Hauptteil 16 auf. Dieser Teil besteht vorzugsweise
aus Isoliermaterial, was in den Figuren durch Querschraffierung angedeutet ist.
Der Teil 16
weist eine sich über seine ganze Länge erstreckende zylindrische
Axialbohrung 22 auf, in die ein hohler Schaft bzw. eine Lagerbüchse
24 eingepreßt ist, in welcher eine Welle 26 frei drehbar gelagert ist. Das
linke Ende (Fig. 4) der Welle 26 ist mit 26' bezeichnet. An der rechten Eintrittsseite
der Welle 26 in die Lagerbüchse 24 ist ein Sprengring 28 (Fig. 1,
4) vorgesehen, während das andere Wellenende durch einen Stift 30 (Fig. 4)
an einem Käfig befestigt ist, der seinerseits eine kreisförmige Endplatte 32, einen
einen Kontakt tragenden Arm 34 und einen Führungs- oder Übertragungsarm
36 (Fig. 4) und 38 (Fig.1) aufweist. Wie am besten aus Fig.8 ersichtlich
ist, trägt der Kontaktarm 34 einen mit zwei sich nach entgegengesetzten Seiten erstreckenden
Vorsprüngen 34 a, 34 b versehenen Kontakt 40.
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Der zylindrische Körper 20 des Hauptteils 16 trägt gemäß Fig.
4 zwei kreisförmige Scheiben 42, 44, von denen die Scheibe
42 zusammen mit der Innenseite 32a der Scheibe 32 und dem dazwischenliegenden
Abschnitt des Zylinders 20 eine Kammer bildet, in der das längliche Element
10 auf den Zylinder 20 aufgespult werden kann. Fig.7 stellt einen
Querschnitt durch diese Kammeranordnung dar, auf der gerade zwei Lagen aufgespult
sind. Am Ende des Elements 10 ist ein über eine gewisse Länge mit diesem
verbundenes flexibles metallisches Verankerungsstück 10'
vorgesehen, dessen
anderes Ende bei 46 am Körper 20 befestigt ist, von wo aus eine im Zylinder
20 eingebaute Leitung 48 zu einer Abschlußklemme 50
führt. In ähnlicher
Weise bilden die Scheibe 44 zusammen mit der Innenseite 18' des Flansches
18 und dem dazwischenliegenden Abschnitt des Körpers 20
eine zweite Kammer,
in der das längliche Element 10 auf den Zylinder 20 aufgespult werden kann.
Fig. 6 stellt einen Querschnitt durch diese Kammeranordnung dar. Das Element
10 ist, wie vorstehend beschrieben, mit einem bei 52 verankerten,
Verankerungsstück 10' versehen, von wo aus eine im Zylinder 20 eingebaute
Leitung 54 (Fig. 5) zu einer Anschlußklemme 56 führt.
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Aus Fig. 8 ist ersichtlich, daß die Führungsarme 36 und 38 vorzugsweise
einen Winkel von etwa 120' miteinander bilden und ihrerseits etwa um 120° gegen
den kontakttragenden Arm 34 versetzt sind.
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Zwischen den Scheiben 42 und 44 ist eine Abtastvorrichtung
für die auf dem Element 10 angebrachten Eichmarken vorgesehen, die eine auf die
Stellung des den eigentlichen Widerstand bildenden Teils des Elements 10 berührenden
Abgriffs 40 abgestimmte Widerstandsablesung gestattet. Bei der dargestellten
Ausführungsform besteht die Abtasteinrichtung in an anderer Stelle vorgeschlagener
Weise aus einem Ritzel 58, dessen, Zähne 60 in im Glied 10 vorgesehene Eichmarkenöffnungen
62 eingreifen. Die Zähne 60 des Ritzels 58 müssen gleiche Abstände voneinander besitzen,
während die COffnungen 62 in den tatsächlich gemessenen Widerstandswerten
entsprechenden Abständen auf dem Element 10 angeordnet sind. Die Anordnung
der einzelnen abtastbaren Eiehöffnungen 62 über die Länge des Elements
10 oder ihrer sonstigen Eigenschaften stehen jeweils in fester Beziehung
zu einem bestimmten Punkt längs des Widerstandsteils des Elements 10, und
zwar besteht dieser Zusammenhang darin, daß sich der Abgriff 40 jeweils in einer
bestimmten Winkelstellung gegenüber dem Ritzel58 befindet, wenn sich die Welle 26
in einer bestimmten Winkelstellung gegenüber dem Hauptteil 16 befindet. Die abtastbaren
Eichmarken befinden sich in unmittelbarer Nähe des Punkts mit dem zugehörigen Widerstandswert,
so daß sich das Element 10 nicht in unbestimmtem Maß zwischen einem bestimmten.
Widerstandswert und der zugehörigen Eichmarke werfen
oder sonstwie
längen kann. Hierdurch wird ein Höchstmaß an Einstell- bzw. Ablesegenauigkeit erzielt.
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Der Abgriff 40 kann aus nachgiebigem Bronzematerial od. dgl.
bestehen und an seinem Ende mit einem kurzen Stück 40' (Fig. 2) aus Silber oder
anderem gut leitenden Material versehen. sein. Der Abgriff 40 ist in einer
an der Außenseite des Kontaktarms 34
vorgesehenen Nut gelagert und setzt sich
gemäß Fig. 4, 9 und 5 in das Innere eines gegabelten Teils 40 a fort, der in elektrischem
Kontakt auf einem fest am Ende des Zylinders 20 angeordneten Schleifring
64 entlanggleitet. Der Schleifring 64 ist über eine in den Teilen 20 und
18 eingebettete elektrische Leitung 66 mit einem Anschlußstück 68 verbunden.
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Die Führungsarme 36 und 38 dienen zum Anheben bzw. Umlenken des länglichen
Elements 10 aus den von den Scheiben 42, 44 usw. gebildeten Kammern, so daß
ein, Stück des Elements 10 die Abtast- und Ablesestellen durchlaufen kann,
um anschließend in die andere Kammer einzutreten. Von der Verankerungsstelle 46
in der teilweise von der Scheibe 42 gebildeten Kammer (Fig.7) aus verläuft
also das Element 10, nachdem es sich in einer beliebigen Anzahl von Windungen in
dieser Kammer um den Zylinder 20 herumgelegt hat, über den, Führungsarm 36
nach außen aus der Kammer heraus und, wie am besten aus Fig. 8 ersichtlich ist,
auf die Stelle zu, an der es in der Nähe des Abgriffs 40 von den Ritzelzähnen
60
erfaßt wird. Der Kontaktarm 34 ist zwecks Gewährleistung eines sicheren
Eingriffs der Zähne 60 in die Öffnungen 62 des Elements 10 gemäß Fig.
4 mit einem einwärts gerichteten Ansatz 70 versehen, dessen Endfläche
70 a neben den Zähnen 60 auf dem Element 10 aufliegt und dadurch ein Aufliegen
des Elements 10 auf dem Ritzel gewährleistet, wobei die Aussparung 70 b gerade
so viel Platz frei läßt, daß die Enden der Zähne 60 in den Ansatz eingreifen können.
Nach dem Verlassen der Abtaststelle (Fig. 8) in der Nähe des Abgriffs
40 und des Kontaktarmansatzes 70 wird das Element 10 über den Führungsarm
38 hinweggezogen und tritt gemäß Fig.6 in die zum Teil von der Scheibe
44 gebildete Kammer ein. Das Aufliegen auf dem das Element 10 in die rechte
Kammer leitenden Führungsarm 38 ist in Fig.1 dargestellt.
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Die Dicke des Führungsarms 38 kann nach rechts hin bei 38'
(Fig.1) verringert sein, um einen genügend großen Zwischenraum zwischen der Außenseite
des rechten Endes des Führungsarms 38 und einer zylindrischen, Abdeckung
72 zu schaffen, deren geschlossenes Ende 74 über die ganze Anordnung
geschoben und durch ein geeignetes Mittel, beispielsweise einen Stift 76 (Fig. 4)
am Flansch 18 befestigt werden kann. In ähnlicher Weise kann der Führungsarm 36
in der Nähe der von der Scheibe 42 gebildeten Kammer dünner sein als in dem Teil,
in, dem er die von der Scheibe 44 gebildete Kammer überlagert, wie in Fig. 11 bei
36' angedeutet ist.
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Der die von der Scheibe 44 gebildete Kammer umgebende Ansatz
des Führungsarms 36 und der die von der Scheibe 42 gebildete Kammer umgebende
Teil des Führungsarms 38 dienen zusammen mit den vorerwähnten Ansätzen
34 a und 34 b am Kontaktarm 34 dazu, das Element
10 in den betreffenden. Kammern festzuhalten. In gleicher Weise wirkt auch
die Abdeckung 72. Ersichtlicherweise zeichnet sich das Element
10, selbst wenn es aus Papier oder ähnlichem Isolierstoff besteht, durch
eine merkliche Federwirkung aus, wenn gemäß Fig.2 ein Widerstandselement 12 an seiner
Stirnseite angeordnet ist. Weiterhin soll das Element 10 nicht zu stramm in den.
Kammern aufgewickelt werden, sondern sollte vielmehr so viel Spiel aufweisen, daß
der Unterschied des Gesamtdurchmessers auf Grund der sich ändernden Windungszahl
in den Kammern keinen Zug auf seine Verankerung 46, 52 ausübt. Dies hat zur Folge,
daß einige Windungen des Elements 10 dazu neigen wer= den, nach außen aufzuspringen,
doch werden sie durch die Führungsarme 36, 38 und die Ansätze 34 a, 34
b am Kontaktarm 34 hieran gehindert.
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Eine zweckmäßige Vorrichtung zum Zusammenbau der einzelnen Teile des
erfindungsgemäßen Widerstands ist nachfolgend an Hand der Fig.10, 11 und 12 beschrieben.
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Da der Kontakt 40 und der Ansatz 70 am Kontaktarm 34
in den durch den Außenumfang der Scheibe 44 festgelegten Raum hineinragen,
müssen diese Teile voneinander getrennt werden können. Zur Ermöglichung dieses Zusammenbaus
ist daher die Scheibe 32 mit einer den Kontaktarm 34 nebst Kontakt
40,
Ansatz 70 und Gabelteil 40 a tragenden Wand bzw. Tafel 32a versehen.
Weiterhin sind gemäß Fig. 12 Zungen 32 b in die Kanten der Scheibe
32 eingeschnitten, die zusammen mit den Vertiefungen 32 c (Fig.11)
in den Kanten der Wand 32a eine feste Verbindung zwischen diesen beiden Teilen gestatten.
In Fig. 10 ist die den Kontaktarm 34 und die übrigen Teile tragende Tafel
32 a in ihre Endstellung auf die Scheibe 32 aufgeschoben, während
sie sich in den Fig. 11 und 12 noch in einiger Entfernung von der Mittelwelle 26
befindet.
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Beim Zusammenbau des Geräts werden zunächst die Enden des Elements
10 an den Verankerungspunkten 46 und 52 des Elements befestigt. Anschließend wird
der durch die Scheibe 32, die Führungsarme 36, 38 und die Welle 26 gebildete
Käfig bei abgenommener Tafel über das Gehäuse gestülpt, indem die Welle
26 bei abgenommenem Ring 28 durch die Lagerbüchse 24 hindurchgeschoben
wird. Sodann wird das Element 10, wie beschrieben, unter Freilassung eines
mit dem Kettenrad in Eingriff bringbaren Teils über die Arme 36 und 38 hinweggezogen,
wie am besten in Fig. 8 dargestellt ist. Nunmehr kann die Tafel 32 a auf
die Scheibe 32 aufgeschoben werden, wobei der Ansatz 70 und der Abgriff
40- in, den Raum zwischen den Scheiben 42 und 44 eintreten.
Hierbei sollte ein bestimmter, gewünschtenfalls vorher besonders gekennzeichneter
Ritzelzahn in ein vorbestimmtes Loch 62 des Elements 10 eingeführt
werden, um die Winkelstellung der Welle 26 genau auf einen bekannten Widerstandswert
zwischen dem Abgriff und dem einen Ende des Elements abzustimmen.
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Die Betätigung des Geräts erfolgt durch Verdrehen der Welle
26 gegenüber dem Hauptteil 16. Eine Betrachtung der Fig. 1, 8, 7 und
6 zeigt, daß der Führungsarm 38 das Element 10 aus der gemäß Fig.1 rechten Spule
heraushebt, wenn die Welle 26 gemäß Fig. 8 zusammen mit den Führungsarmen 36,
38 und dem Kontaktarm 34 gegenüber dem Hauptteil 16 und dem
Ritze158 entgegen dem Uhrzeigersinn verdreht wird, wodurch das Element 10 beim Umlaufen
des Ritzels mit diesem in Kontakt kommt. Schließlich läuft das Element
10 über den Führungsarm 36 hinweg und legt sich in Windungen in die
linke Kammer. Bei einem Verdrehen der Welle 26 gegenüber dem Teil 16 in umgekehrter
Richtung bewegt sich das
Element 10 in umgekehrter Richtung über
das Ritzel und spult sich in der anderen Kammer auf. Je nach Größe des Geräts im
Verhältnis zur Dicke des Elements 10 können mehr oder weniger Windungen in den einzelnen
Kammern aufgespult und demgemäß mehr oder weniger Umdrehungen der Welle
26 ausgeführt werden.
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Ersichtlicherweise erfolgt die Ablesung des Widerstands in Einheiten
der Winkelstellung der Welle 26 gegenüber dem Hauptteil 16, so daß also die
Welle winkelmäßig in Widerstandseinheiten verdreht wird. Diese Art der winkelmäßigen
Widerstandsablesung ist außerordentlich genau, und zwar besteht der besondere Vorteil
darin, daß sich geringe Fehler im Widerstand des länglichen Elements nicht addieren
können, da die Eichmarken in Einheiten tatsächlich elektrisch gemessener Widerstandswerte
auf den Träger aufgebracht worden sind und sich die Lage des den tatsächlichen Widerstand
darstellenden Teils nicht gegenüber der Lage der zugehörigen, Eichmarken ändern
kann.
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Selbstverständlich kann der Hauptteil 16 auf einer festen Unterlage,
beispielsweise einer Schalttafel, befestigt und die Welle 26 mit einem Drehteil
verbunden sein, mit dem zusammen das erfindungsgemäße Potentiometer benutzt wird.
Ebenso können aber auch die Welle 26 und/oder die damit verbundenen Teile festgehalten
und der Hauptteil 16 gedreht werden.