DE1289571B - Lineares Wechselstrompotentiometer - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein lineares Wechselstrom- einem gemeinsamen Sternpunkt verbundenen Schleifpotentiometer mit einem an der Eingangsspannung kontakte einen Nebenschluß, was einen weiteren liegenden Spannungsteiler, der aus einer auf einem Fehler des Spannungsteilungsverhältnisses zur Folge zylindrischen Isolierkörper gewickelten Wicklung mit hat.

mehreren, gegeneinander abstandsunveränderlichen 5 Es ist im Prinzip bei Potentiometern bekannt, zur Anzapfungen und aus einem Schleifer besteht, der Beseitigung dieses Nebenschlusses zwischen zwei mehrere gegeneinander abstandsunveränderliche Ab- Abnehmerkontakten eine Spannung anzulegen, die nehmerkontakte besitzt, die mit den Anzapfungen des die gleiche Größe und Phasenlage hat wie der Span-Spannungsteilers zusammenwirken und die mit einer nungsabf all in dem Teil der Spannungsteilerwicklung, von der Eingangsspannung abgeleiteten Spannung so io der zwischen diesen beiden Abnehmerkontakten liegt, gekoppelt sind, daß zwischen den beiden äußeren Ab- so daß der obengenannte Ausgleichstrom nicht nehmerkontakten bezüglich Größe und Phase die- fließen kann. Zwischen den beiden Abnehmerkonselbe Spannung liegt wie zwischen dem von diesen takten wird dabei eine Spannung angelegt, die von beiden Abnehmerkontakten überbrückten Teil der der Eingangsspannung abgeleitet ist, um auf jeden Spannungsteilerwicklung. 15 Fall exakt die gleiche Phasenlage zu erhalten.

Eine bekannte Ausführungsform eines derartigen Aufgabe der Erfindung ist ein lineares Wechsel-

Potentiometers besteht aus einem weitgehend induk- Strompotentiometer, das eine möglichst ungestörte tionsfreien, mit Widerstandsdraht bewickelten Körper, lineare Abhängigkeit der Ausgangsspannung vom auf dem die Windungen quer zum Körper verlaufen, Stellweg bei gleichbleibender Eingangsspannung auf- und einem in Längsrichtung des Körpers beweglichen ao weist, das ein gutes Auflösungsvermögen hat und Kontakt, der mit einer gewünschten Windung der Be- selbsttätig Fehler in der Linearität der Ausgangsspanwicklung in Verbindung gebracht werden kann und nung ausgleicht, die durch Abstufungen im Spanso einen veränderlichen Abgriff der Bewicklung bil- nungsteiler und Ausgleichströme zwischen den Abdet. Dies hat zur Folge, daß von einer Eingangsspan- nehmerkontakten verursacht werden. Der erste nung, die an die beiden Enden der Wicklung gelegt 25 Gegenstand der Erfindung ist ein lineares Wechselwird, zwischen einem Ende der Wicklung und dem Strompotentiometer, das dadurch gekennzeichnet ist, beweglichen Kontakt ein Teil als Ausgangsspannung daß die Spannungsteilerwicklung aus einer indukerhalten wird. Das Potentiometer ist so ausgebildet, tionsarmen, aus Widerstandsdraht gewickelten Wickdaß der bewegliche Kontakt stets mit mindestens einer lung besteht, daß die von der Eingangsspannung ab-Windung der Wicklung in leitender Verbindung steht, 30 geleitete Spannung durch einen separaten Transforwas z. B. dadurch erreicht werden kann, daß zwei mator gewonnen wird, daß die Zahl der Abnehmer-Kontakte verwendet werden, die in Axialrichtung des kontakte größer als zwei ist, daß die Abnehmerkon-Körpers in einem kleinen Abstand voneinander ange- takte über eine entsprechende Zahl von Widerstänordnet sind. Die Ausgangsspannung ändert sich bei den mit entsprechend vielen Anschlüssen der Sekundieser Vorrichtung, wenn der bewegliche Kontakt ent- 35 därwicklung des Transformators galvanisch verbunlang dem Körper bewegt wird, stufenweise. den sind, daß die das veränderbare Potential liefernde

Bei einem anderen bekannten Spannungsteiler wird Ausgangsklemme durch die Mittelanzapfung der Seeine Wicklung von geringem ohmschem Widerstand kundärwicklung gebildet wird und daß entsprechend verwendet, die sich auf einem Körper befindet, der dem Noniusprinzip der mechanische Abstand der aus einem Material hoher Permeabilität besteht und 40 Kontaktpunkte der Anzapfungen der Spannungsteilerais geschlossener Kern ausgebildet ist. Als Eingangs- wicklung geringfügig größer oder kleiner ist als der spannung wird an die Wicklungsenden dieses induk- Abstand der Abnehmerkontakte, tiven Spannungsteilers eine Wechselspannung ange- Der zweite Gegenstand der Erfindung ist ein linea-

legt; die Ausgangsspannung ist in gleicher Weise wie res Wechselstrompotentiometer, das dadurch gekennoben beschrieben stufenweise veränderlich. 45 zeichnet ist, daß die Spannungsteilerwicklung als

Es ist bekannt, bei derartigen Spannungsteilern die Transformatorwicklung mit mehreren nebeneinander-Größe der Stufen dadurch zu vermindern, daß meh- liegenden, gegeneinander isolierten Teilwicklungen rere Schleifkontakte vorgesehen werden, die gemein- ausgebildet ist, die auf ein Werkstück mit hoher masam entlang dem Körper bewegt werden und nach gnetischer Permeabilität gewickelt sind, daß die von dem Noniusprinzip angeordnet sind. Beispielsweise 50 der Eingangsspannung abgeleitete Spannung durch können vier Kontakte auf einer dem Abstand dreier einen separaten Transformator gewonnen wird, desWindungen entsprechenden Länge verteilt sein. Jeder sen Primärwicklung an der Eingangsspannung liegt der Kontakte ist über einen separaten Widerstand mit und dessen Sekundärwicklung mehrere Anzapfungen einem für alle Kontakte gemeinsamen Sternpunkt besitzt, die die Teilwicklungen der Spannungsteilerverbunden. Bei einer solchen Vorrichtung wird die 55 wicklung speisen, und dessen Tertiärwicklung mit der Ausgangsspannung zwischen dem Sternpunkt und Primärwicklung eines weiteren Transformators vereinem Wicklungsende abgenommen, jedoch wird eine bunden ist, die aus einer auf der Spannungsteilerder theoretischen Kennlinie des Spannungsteilers ent- wicklung verschiebbaren, den Schleifer darstellenden sprechende Ausgangsspannung nur dann erhalten, Hülse aus einem hochpermeablen Werkstoff und wenn alle Kontakte mit Windungen der Wicklung in 60 einer Sekundärwicklung besteht, die an den Windunleitender Verbindung stehen. Während sich die Kon- gen abisolierte Teile aufweist, welche die untereintakte von einer Windung zur folgenden bewegen, ver- ander induktiv gekoppelten Abnehmerkontakte biländert sich die tatsächliche Ausgangsspannung des- den, wobei diese abisolierten Teile in direktem Konhalb nicht linear, wobei jedoch durch die Anordnung takt mit den Teilwicklungen der Spannungsteilerwickder Kontakte im Noniusprinzip die Größe der Span- 65 lung stehen, so daß sich eine leitende Verbindung nungsstufen vermindert wird. Bei dieser bekannten zwischen der Spannungsteilerwicklung und der Se-Anordnung erhält der jeweils von den Kontakten kundärwicklung ergibt, daß die das veränderbare überbrückte Teil der Wicklung durch die mit Potential liefernde Ausgangsklemme durch den Ver-

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bindungspunkt zweier Widerstände gebildet wird, die nung Vl wird an die parallelgeschalteten Enden dieser

an die Enden der Sekundärwicklung angeschlossen beiden Wicklungen angelegt. Die Sekundärwicklung

sind, und daß ein Noniuseffekt dadurch erzielt wird, 3 5 des Transformators besitzt vier Anzapfungen 5.

daß die Windungszahl der Sekundärwicklung gering- Jedes Ende der Sekundärwicklung 3 5 und jede der

fügig von der Windungszahl des von ihr überbrückten 5 Anzapfungen 5 ist über einen Widerstand 6 zu einem

Teiles der Teilwicklung der Spannungsteilerwicklung der sechs Kontakte 7 geführt. Alle sechs Kontakte 7

abweicht. sind auf einem gemeinsamen Schieber 8 in gleich-

Der dritte Gegenstand der Erfindung ist ein lineares mäßigen Abständen angeordnet, so daß sie gemein-Wechselstrompotentiometer, das dadurch gekenn- sam entlang dem Körper 1 bewegt werden können zeichnet ist, daß die Spannungsteilerwicklung aus io und dabei mit den offenliegenden Drähten der Wickeinem Ringkernspartransformator besteht, daß die lungen 2 in leitende Verbindung kommen. Der Abvon der Eingangsspannung abgeleitete Spannung stand zwischen jeweils zwei benachbarten der Kondurch einen separaten Ringkerntransformator gewon- takte 7 ist so gewählt, daß er ungleich dem Winnen wird, dessen Primärwicklung an der Eingangs- dungsabstand der Wicklung 2 oder einem konstanten spannung liegt und dessen Sekundärwicklung mehrere 15 Vielfachen dieses Abstandes ist, so daß der Nonius-Anzapfungen besitzt, die mit den entsprechenden effekt erzielt wird. Im Beispiel überbrücken sechs Anzapfungen des den Spannungsteiler bildenden Kontakte acht Windungen der Wicklung 2. Da die Ringkerntransformators kapazitiv in der Weise ver- F i g. 1 lediglich eine schematische Darstellung verbunden sind, daß die Anzapfungen mit einer ent- anschaulicht, kann angenommen werden, daß in der sprechenden Anzahl von abstandsunveränderlichen 20 Praxis die sechs Kontakte eine große Anzahl von leitenden Streifen verbunden sind, die auf einer Wicklungen überbrücken. Das Windungsverhältnis Grundplatte aus Isoliermaterial angeordnet sind, und und der Windungssinn des Transformators 3 sind so daß die Anzapfungen mit einer entsprechenden An- gewählt, daß die elektromotorische Kraft zwischen zahl von abstandsunveränderlichen Streifen verbun- den äußeren zwei Kontakten 7 A und 7 B gleich und den sind, die auf einer zweiten, gegenüber der ersten 25 von der gleichen Phasenlage ist wie der Spannungs-Grundplatte beweglichen und auf diese Weise den abfall in dem Teil der Wicklung 2, der von diesen Schleifer darstellenden Isolierplatte angeordnet sind, zwei Kontakten überbrückt wird. Dies hat zur Folge, daß die das veränderbare Potential liefernde Aus- daß die elektromotorische Kraft zwischen aufeingangsklemme je nach gewünschter Lage des Aus- anderfolgenden Anzapfungen der Wicklungen 3 5 gangsspannungsnuUpunktes mit einer entsprechenden 30 gleich dem Spannungsabfall in dem Teil der Wick-Anzapfung der Sekundärwicklung des Ringkerntrans- lung 2 ist, der von den an die Anzapfungen angeformators verbunden ist und daß ein Noniuseinstell- schlossenen Kontakten 7 berührt wird. Die Auseffekt dadurch erzielt wird, daß der Abstand der gangsspannung VO dieses Potentiometers wird zwi-Streifen auf der beweglichen Isolierplatte geringer ist sehen einer Mittelanzapfung der Wicklung 35 und als der der Streifen auf der Grundplatte. 35 einem Ende der Wicklung 2 abgenommen.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Po- Wenn beim Gebrauch des Potentiometers die Kon-

tentiometer gemäß der Erfindung an Hand der Zeich- takte 7 gemeinsam entlang dem Körper 1 bewegt wer-

nung beschrieben. In der zeigt den, wird jeder der Kontakte 7 periodisch mit aufein-

F i g. 1 schematisch die perspektivische Ansicht anderfolgenden Windungen der Wicklung 2 in Be-

und das Schaltbild eines Potentiometers gemäß dem 40 rührung kommen, so daß das Potential dieser Kon-

ersten Gegenstand der Erfindung, takte stufenweise verändert wird. Dies hat eine Ver-

F i g. 2 schematisch in perspektivischer Ansicht die änderung der Ströme zur Folge, die durch die ver-

gegeneinander verschiebbaren Teile eines Potentio- schiedenen Widerstände 6 und die einzelnen Ab-

meters gemäß dem zweiten Gegenstand der Erfin- schnitte der Sekundärwicklungen 3 5 fließen, jedoch

dung, 45 ist hierbei die Änderung der an der Anzapfung 9 ab-

Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen Teil der genommenen Ausgangsspannung geringer als die an

F i g. 2 und den einzelnen Kontakten 7 auftretende Spannungs-

Fig. 4 das Schaltbild des Potentiometers gemäß änderung. Außerdem erhält der von den Kontakten

den F i g. 2 und 3, 7 A und 7 B überbrückte Teil der Wicklung 2 prak-

F i g. 5 das Schaltbild eines Potentiometers gemäß 50 tisch keinen Nebenschluß, da die elektromotorische

dem dritten Gegenstand der Erfindung, wobei die Kraft in der Wicklung 35 ebenso groß und von

Fig. 5 a und 5b die Transformatoren zeigen, die in gleicher Phasenlage ist wie der Spannungsabfall in

der Schaltung nach F i g. 5 benutzt werden, dem zwischen den Kontakten 7 A und 7 B liegenden

Fig. 6 in perspektivischer Ansicht einen Teil des Teil der Wicklung 2.

Potentiometers gemäß dem in Fig. 5 dargestellten 55 Es ist einleuchtend, daß bei einem bekannten

Schaltbild, Widerstandspotentiometer, das einen Wickelkörper

Fig. 7 in perspektivischer Ansicht die Hauptteile und einen einzelnen Schleifkontakt besitzt, die Spandes Potentiometers gemäß dem in F i g. 5 dargestell- nungssprünge, die an diesem Kontakt bei dessen Beten Schaltbild. wegung von einer Windung zur folgenden entstehen,

Das in Fig. 1 dargestellte Potentiometer besteht 60 größer sind als die, die beim Potentiometer gemäß aus einem zylindrischen Körper 1 aus Isoliermaterial, der Erfindung an der Mittelanzapfung der Sekundärder mit einer gleichmäßig verteilten Wicklung 2 aus wicklung 3 5 auftreten. Dies hat bei dem Potentio-Widerstandsdraht bewickelt ist. In der Zeichnung meter gemäß der Erfindung eine erhöhte Genauigkeit sind die Abstände der einzelnen Windungen der der Ausgangsspannung als Funktion der Schleifer-Wicklung der Deutlichkeit wegen größer dargestellt, 65 stellung zur Folge.

als dies den tatsächlichen Verhältnissen entspricht. Bei der in den Fig. 2 bis 4 dargestellten induk-

Parallel zu der Wicklung 2 ist die Primärwicklung 3 P tiven Potentiometeranordnung ist ein stabförmiger

eines Transformators 3 geschaltet. Die Eingangsspan- Körper 21, der aus einem Material von hoher Per-

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meabilität besteht, gleichmäßig mit Wicklungsab- Stromlaufes von einer der Ausgangsklemmen OT schnitten 22 aus einem Draht von verhältnismäßig durch die Wicklung 23 S, die wirksamen Teile der guter Leitfähigkeit, z.B. einem Kupferdraht, be- Wicklung22, die als Widerstände35 dargestellten wickelt. Die Abschnitte der Windungen 22 sind Übergangsstellen, die Wicklung 28 und die Widergegeneinander isoliert und bestehen aus einer jeweils 5 stände 30 und 31 leuchtet ein, daß das in Fig. 4 gleichen Anzahl von Windungen. Ein in Fig. 4 dar- dargestellte Potentiometer im wesentlichen ein Transgestellter Transformator 23 besitzt eine Primärwick- formator ist, der eine Vielzahl von verstellbaren Ablung 23 P, an die die Eingangsspannung VI angelegt griffen besitzt, die gemeinsam bewegt werden, wenn ist, und eine Sekundärwicklung 23 S, die mit Anzap- die Wicklung 28 auf der Wicklung 22 verschoben fungen24 versehen ist, wobei deren Zahl um eins io wird.

geringer ist als die Anzahl der Abschnitte der Wick- Da in der Wicklung 28, durch Transformatorwir-

lung 22. Ein Ende der Wicklung 23 S und jede ihrer kung der Wicklung 27, eine elektromotorische Kraft Anzapfungen 24 sind je für sich mit den mit S be- erzeugt wird, deren Spannungsabfall pro Längeneinzeichneten Anfängen der verschiedenen Abschnitte heit entlang der Wicklung 28 gleich oder nahezu gleich der Wicklung 22 verbunden. Das andere Ende der 15 dem Spannungsabfall pro Längeneinheit entlang der Wicklung 23 S ist mit einer der zwei Ausgangs- Wicklung 22 ist, wirkt die Wicklung 28 auf den von klemmen OT verbunden. Die mit F bezeichneten ihr überbrückten Teil der Wicklung 22 praktisch nicht Enden der einzelnen Abschnitte der Wicklung 22 als Nebenschluß.

bleiben frei. Beim Gebrauch des Potentiometers wandert bei

Die in Abschnitte unterteilte Wicklung 22 ist von ao der Verschiebung des Gehäuses 25 auf dem stabeinem mantelförmigen Gehäuse 25 umgeben, das in förmigen Körper 21 jeder der durch Widerstände 35 axialer Richtung des Körpers 21 gesehen kürzer ist dargestellten Kontakte von einer Windung der Wickais die Wicklung 22 und so nur einen Teil der Länge lung 22 zur benachbarten Windung, so daß der Kondieser Wicklung umhüllt. Das Gehäuse 25 hat, wie takt eine stufenweise Änderung seines Potentials erdeutlich aus F i g. 3 hervorgeht, im Längsschnitt einen 25 fährt. Hierdurch werden die durch die verschiedenen etwa rechteckigen Querschnitt, in dem zwei koaxiale Widerstände 35 und die Abschnitte der Wicklung 22 Wicklungen 27 und 28 angeordnet sind, von denen fließenden Ströme verändert, jedoch ist die hierdurch die Wicklung 28 innerhalb der Wicklung 27 liegt. verursachte Änderung der Ausgangsspannung VO an Diese Wicklungen erstrecken sich über eine Länge, den Ausgangsklemmen OT kleiner als die Spandie größer ist als die eines Abschnittes der in Ab- 30 nungsänderung, die an den einzelnen, durch Widerschnitte unterteilten Wicklung 23. Die Enden der stände 35 dargestellten Kontakten auftritt, äußeren Wicklung 27 sind an die Enden einer wei- Bei einer weiteren Ausführungsform des Potentio-

teren Sekundärwicklung 23 T des Transformators 23 meters gemäß dem zweiten Gegenstand der Erfinangeschlossen. Die Enden der Wicklung 28 sind je- dung jedoch kann die Verbindung zwischen den weils über Widerstände 30 bzw. 31 mit der zweiten 35 Wicklungen 28 und 22 kapazitiv sein. Beispielsweise der beiden Ausgangsklemmen OT verbunden. können sich gegenüberliegende Flächen der Windun-

Beim Gebrauch des in den F i g. 2 bis 4 darge- gen der Wicklungen 28 und 22, wie oben beschrieben, stellten Potentiometers werden durch den magneti- abisoliert sein, wobei jedoch die exponierten Flächen sehen Fluß, der durch das magnetisch leitfähige Ge- mit einem geeigneten dielektrischen Material, beihäuse25, den magnetisch leitfähigen stabförmigen 40 spielsweise Lack oder Kunststoff, überzogen sind. Körper 21 und die zwischen diesen Teilen vorhan- Auch kann zur Herstellung der Wicklungen 28 und dene Luftspalte verläuft, die Wicklungen 27 und 28 22 Aluminiumdraht verwendet werden, wobei das als Transformatorwicklungen miteinander verbunden, Dielektrikum durch anodische Oxydation der Oberwobei die unter Spannung stehende äußere Wicklung flächen der Wicklungen hergestellt wird. 27 in der inneren Wicklung 28 einen Strom erzeugt. 45 Bei kapazitiver Verbindung besitzt die innere Die Windungszahl der Wicklung 28 weicht gering- Wicklung 28 im Effekt eine große Anzahl von Konfügig von der Windungszahl des von ihr überbrückten takten hoher Impedanz mit den überbrückten Win-Teiles der in Abschnitte unterteilten Windung 22 ab düngen der auf dem Stabkörper 21 befindlichen unter- und ist vorzugsweise etwas größer. Die Widerstände teilten Wicklung 22.

und 31 sind so bemessen, daß der Spannungsab- 50 Bei einer weiteren Ausführungsform kann die in fall in Volt pro Längeneinheit in den Wicklungen28 den Fig. 2 und 4 dargestellte innere Wicklung28 und 22 gleich ist. fortfallen, und die Vielzahl von in gleichen Abstän-

Im dargestellten Beispiel besteht ein Berührungs- den befindlichen Kontakten zwischen der Wicklung kontakt zwischen den Wicklungen 28 und 22. B :i- 28 und der in Abschnitte unterteilten Wicklung 22 sp!elsweise können sich in axialer Richtung er- 55 werden durch eine Vielzahl von in gleichen Abstänstreckende, gegenübrrliegende Abschnitte der Wick- den befindlichen Kontakten zwischen entsprechend lüngzn 28 und 22 abisoliert sein und unmittelbar auf- gewählten Windungen der Wicklung 27 und den Wine:nandergleiten. Auf diese Weise wird zwschen den düngen der Wicklung 22 ersetzt. Wie in den an Hand überbrückten Windungen der Wicklung 22 und den der Fig. 2 bis 4 beschriebenen Beispielen wird der gegenüberliegenden Windungen der Wicklung 28 eine 60 Spannungsabfall pro Längeneinheit entlang der Kongroße Anzahl von Berührungskontakten geschaffen, taktstellen mit der Wicklung 22 im wesentlichen gleich die in Fig. 4 schematisch durch Widerstände 35.dar- dem Spannungsabfall pro Längeneinheit der Wickgestellt sind. lung 22 eingestellt. Die zweite der Ausgangsklemmen Die zwischen den Ausgangsklemmen OT auftre- OT würde bei dieser Ausführungsform an eine tende Ausgangsspannung VO hängt von dem wirk- 65 Mittelanzapfung der Wicklung 27 angeschlossen samen Windungsverhältnis des Transformators ab, werden.

der aus der Wicklung 23 P und dem wirksamen Teil Bei den genannten Ausführungsformen sind die

der Wicklung 23 S gebildet ist. Beim Verfolgen des Windungen der Wicklungen schraubenförmig auf

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Körper von zylindrischem Querschnitt gewickelt. Zur hinweggeführt werden kann, so daß zwischen den

Ausführung der Erfindung sind jedoch auch andere Streifen 73 der Platte 72 und den Streifen 63 der

Wicklungsarten und andersartig geformte Wickelkör- Platte 62 ein Luftspalt von 0,127 mm verbleibt,

per verwendbar. Auch kann die zur Veränderung der Die Streifen 63 sind mit den Abgriffen 55 bzw. den

Ausgangsspannung erforderliche Relativbewegung 5 Enden der Wicklung 53 des Transformators 54 ver-

zwischen relativbeweglichen Kontakt- oder Kopp- bunden, so daß ein stufenweiser Anstieg des Poten-

lungsteilen bewirkt werden, während die Wider- tials entlang den aufeinanderfolgend angeordneten

stands- oder Induktionswindungen stationär bleiben. Platten 62 vorhanden ist. Es ist offensichtlich, daß

Bei der in den F i g. 5 bis 7 dargestellten Ausfüh- dann, wenn eine in der Praxis erträgliche Anzahl von

rungsform findet eine Relativbewegung der Wick- ίο Anzapfungen 55 und Streifen 63 verwendet werden

lungen gegeneinander nicht statt. soll, die aufeinanderfolgend angeordneten Platten 62

Die veränderliche Verbindung geschieht durch ka- ein Potentiometer von sehr grober Abstufung bilden, pazitive Kopplungsglieder, wie sie oben bei einem an da die Abstufung durch die Breite der Streifen beHand der F i g. 2 bis 4 beschriebenen Ausführungs- grenzt ist. Die Streifen 73 der beweglichen Platte 72 beispiel dargestellt sind. Die Eingangswechselspan- 15 sind jeweils mit Anzapfungen 58 bzw. den Enden der nung VI wird an die Klemmen 51, 52 angeschlossen, Wicklung 57 S des Transformators 57 verbunden,
die wiederum mit den Enden der Wicklung 53 eines Das Windungsverhältnis des Transformators 57 ist Ringkerntransformators 54 verbunden sind. Dieser so gewählt, daß die durchschnittliche Potentialab-Transformator 54 besitzt eine Vielzahl von in gleich- stufung entlang der Platte 72 im wesentlichen gleich mäßigem Abstand angeordneten Anzapfungen 55 und ao der des gegenüberliegenden Teiles der Platte 62 ist. ist der in F i g. 1 dargestellten Wicklung 2 gleichwer- Von den zwei Ausgangsklemmen OT ist eine mit der tig. An die Klemmen 51, 52 ist außerdem die Pri- Eingangsklemme 52 verbunden, während die andere märwicklung 57 P eines zweiten Ringkerntransfor- mit einer bestimmten Anzapfung 58 der Sekundärmators 57 angeschlossen, wobei dieser Transforma- wicklung 57 S des Transformators verbunden ist. tor 57 eine isolierte Sekundärwicklung 57 S besitzt, as Welche Anzapfung 58 gewählt wird, hängt davon ab, die eine große Anzahl von in gleichmäßigem Abstand bei welcher relativen Stellung der Platte 72 zu den angeordneten Anzapfungen 58 aufweist. Dieser Platten 62 die Ausgangsspannung 0 erzielt werden Transformator 57 entspricht dem Transformator3 in soll. In Fig. 5 ist diejenige Anzapfung58 gewählt, Fig. 1. Die gewünschte kapazitive Koppelung zwi- die mit dem letzten der Streifen 73 verbunden ist, so sehen den Anzapfungen 55 und 58 wird durch die in 30 daß, wenn die Platten 72 und 62 gegeneinander die in den Fig. 6 und 7 dargestellte Anordnung bewirkt. Fig. 7 dargestellte Stellung einnehmen, die Aus-Hierzu ist eine Anzahl von Scheiben 62 vorgesehen, gangsspannung 0 ist. Wenn es gewünscht wird, kann wobei jede Scheibe, wie deutlich aus Fig. 6 hervor- eine zweite Ausgangsklemme 75 vorgesehen werden, geht, aus einer langgestreckten flachen Platte eines die mit einer Mittelanzapfung der Wicklung 57 S verisolierten Materials besteht, wie etwa Glas oder Bake- 35 bunden ist.

Ht, auf der an einer Seite Metallstreifen 63 befestigt Es ist zweckmäßig, an dieser Stelle darzustellen,

sind. Diese Streifen erstrecken sich quer über die wie das in den F i g. 5 bis 7 dargestellte Potentiometer

Platte 62 und sind nahe beieinander in in Längsrich- arbeiten würde, wenn allein der mit einer der Aus-

tung der Platte gesehen gleichmäßigen Abständen an- gangsklemmen OT verbundene Streifen 73 vorhanden

geordnet. Zweckmäßig sind die Streifen 12,44 mm 40 wäre. Wenn dieser Streifen im Vergleich zu den Strei-

breit und in Abständen von 12,69 mm angeordnet, fen 63 schmal wäre, würde die Ausgangsspannung

so daß zwischen benachbarten Streifen ein Spalt 64 als Funktion der Bewegung der Platte 72 treppenför-

mit einer Breite von 0,25 mm verbleibt. Die Streifen mig ansteigen und nur in sehr grober Annäherung

erstrecken sich mit einem ihrer Enden über die Kante einer linearen Funktion entsprechen. Wenn dieser

der Platte 62 hinaus und sind — wie gezeigt — über 45 Streifen so ausgebildet wäre, daß seine Breite mit der

die Kante abgebogen, so daß sie Anschlußstücke 63 A Breite der Streifen 63 vergleichbar wäre, würde die

bilden. Die Streifen 63 können auf der Platte mit Ausgangsspannung als Funktion des von der Platte

Hilfe eines geeigneten Klebemittels angebracht, durch 72 zurückgelegten Weges nicht in dem Maß treppen-

Schrauben oder Bolzen befestigt oder durch Foto- förmig ansteigen wie im erstgenannten Fall, sondern

ätzung eines auf der Platte befindlichen metallischen 50 sanfter verlaufen, da der Streifen 73 als veränderliche

Überzuges erzeugt werden. Kapazität zwischen benachbarten Streifen 63 wirken

Die in F i g. 7 dargestellte Anordnung weist meh- würde. Die Ausgangsspannung wäre jedoch keines-

rere solcher Platten 62 auf, die Ende gegen Ende an- wegs linear. Dies ist auf die Wirkung der Spalte zwi-

geordnet und auf einem nicht dargestellten geeigneten sehen benachbarte Streifen 63 und auf Änderungen

Haltestück befestigt sind. Eine bewegliche Platte 72 55 des wirksamen Abstandes zwischen den einzelnen

ist in ähnlicher Weise wie die Platte 62 mit Streifen Streifen 73 und dem Streifen 63 zurückzuführen. Die

73 versehen (vgl. F i g. 5), wobei jedoch der Abstand auftretenden Abweichungen würden sich normaler-

der Streifen 73 geringer ist als der der Streifen 63. weise regelmäßig bei der Bewegung des Streifens 73

Beispielsweise können auf einer Länge von 254 mm über jeden einzelnen der Streifen 63 wiederholen,

bei der Platte 62 zwanzig Streifen 63, auf einer glei- 60 Durch die Noniusanordnung der Streifen 63 und

chen Länge der Platte 72 dagegen zweiundzwanzig 73 und die Weise, in der die Streifen verbunden sind,

Streifen 73 angeordnet sein. Der Zweck dieses Unter- wird die Wirkung des Potentiometers verbessert,

schiedes des Abstandes der Streifen ist die Erzeugung Jeder Streifen 73 wird als ein unabhängiger Abgriff

eines Noniuseffektes, wie weiter unten erläutert wird. des aus den Streifen 63 gebildeten Potentiometers

Die Streifen 73 besitzen Anschlußstücke 73 A. Die 65 aufgefaßt. Durch die veränderlichen Kapazitäten zwi-

bewegliche Platte 72 wird durch geeignete, nicht dar- sehen den Streifen 63 und 73 findet bei jedem Strei-

gestellte Führungseinrichtungen gehalten, so daß sie fen eine Interpolation statt,

über die aufeinanderfolgend angeordneten Platten 62 Wenn die Spannung zwischen den beiden äußeren

der beispielsweise wie im vorstehenden beschriebenen zwanzig Streifen 63 z. B. 10 Volt beträgt, dann würde die Spannung bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel mit 22 Streifen 73 im Idealfall 1/2,2 Volt pro Streifen betragen. Tatsächlich aber besitzen einige der Streifen 73 höhere Spannungen und andere geringere Spannungen, was auf Linearitätsabweichungen des wirksamen, zwischen jeweils einem Streifen 73 und den zwei nächstgelegenen Streifen 63 gebildeten veränderlichen Kondensators zurückzuführen ist. Die Transformatorwicklung 57 5 ist so ausgelegt, daß sie eine elektromotorische Kraft von 10 Volt liefert, und besitzt Anzapfungen 58 im Abstand von je 1/2,2 Volt. Wie oben beschrieben, sind diese Anzapfungen aufeinanderfolgend mit den Streifen 73 verbunden. Es besteht durch die Wicklung 575 also eine direkte Verbindung zwischen sämtlichen der Streifen 73, die zugleich die Streifen auf den vorgesehenen Potentialdifferenzen hält. Zwischen den Streifen 73 besteht durch die Transformatorwirkung eine Verbindung geringer Impedanz, so daß diejenigen Streifen 73, die eine hohe positive Abweichung vom vorgesehenen Potential aufweisen, durch die Transformatorwicklung 57 5 Strom in diejenigen Streifen 73 abgeben, die eine hohe negative Abweichung besitzen. Die hohe äußere Impedanz der aus den Streifen 63 und 73 gebildeten veränderlichen Kondensatoren hat zur Folge, daß Streifen mit großer positiver Abweichung durch Streifen mit großer negativer Abweichung ausgeglichen werden.

Auf diese Weise wird die Einwirkung der Abweichungen auf die Interpolation der Spannungen, die zwischen den einzelnen auf der feststehenden Platte angebrachten Streifen herrschen, sehr weitgehend vermindert.

Bei dem in Fig. 5 dargestellten Beispiel ist eine der Ausgangsklemmen OT mit dem untersten Streifen 63 verbunden. Wenn diese Verbindung entfernt und eine Verbindung mit einem anderen der Streifen 63 hergestellt wird, erhält die betreffende Ausgangsklemme die Spannung dieses Streifens 63, so daß die zwischen den Ausgangsklemmen OT herrschende Spannung ihren Nullwert bei einer anderen vorbestimmten Stellung der Platte 72 erhält.

Bei den in den Fig. 1 sowie 2 bis 4 dargestellten Gegenständen der Erfindung wurde auf Potentiometer Bezug genommen, wie sie normalerweise zur Erzielung einer hohen Auflösung verwendet werden. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß die Interpolationswirkung, die durch Potentiometerschaltungen gemäß der Erfindung erzielt wird, so gut ist, daß eine Schaltungsvereinfachung durch die Verwendung solcher Potentiometer möglich ist, die, wie z. B. das Potentiometer gemäß dem dritten Gegenstand der Erfindung, normalerweise eine relativ grobe Auflösung zur Folge haben würde.

Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen der drei Erfindungsgegenstände wurde eine lineare Relativbewegung zwischen den beweglichen Potentiometerteilen verwendet. Es ist jedoch ohne weiteres möglich, unter Umständen auch besonders zweckmäßig, die gegeneinander beweglichen Potentiometerteile kreisförmig anzuordnen und die Relatiwerschiebung durch Rotation eines dieser Teile zu bewirken. Hierzu kann beispielsweise die in den F i g. 5 bis 7 dargestellte Anordnung so abgeändert werden, daß die Streifen kreissektorförmig geformt und auf einem Kreise angeordnet sind.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Lineares Wechselstrompotentiometer mit einem an der Eingangsspannung liegenden Spannungsteiler, der aus einer auf einem zylindrischen Isolierkörper gewickelten Wicklung mit mehreren, gegeneinander abstandsunveränderlichen Anzapfungen und aus einem Schleifer besteht, der mehrere gegeneinander abstandsunveränderliche Abnehmerkontakte besitzt, die mit den Anzapfungen des Spannungsteilers zusammenwirken und die mit einer von der Eingangsspannung abgeleiteten Spannung so gekoppelt sind, daß zwischen den beiden äußeren Abnehmerkontakten bezüglich Größe und Phase dieselbe Spannung liegt wie zwischen dem von diesen beiden Abnehmerkontakten überbrückten Teil der Spannungsteilerwicklung, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsteilerwicklung aus einer induktionsarmen, aus Widerstandsdraht gewickelten Wicklung besteht, daß die von der Eingangsspannung abgeleitete Spannung durch einen separaten Transformator (3) gewonnen wird, daß die Zahl der Abnehmerkontakte (7) größer als zwei ist, daß die Abnehmerkontakte (7) über eine entsprechende Zahl von Widerständen (6) mit entsprechend vielen Anschlüssen (5) der Sekundärwicklung (3 5) des Transformators (3) galvanisch verbunden sind, daß die das veränderbare Potential liefernde Ausgangsklemme durch die Mittelanzapfung (9) der Sekundärwicklung (3 5) gebildet wird und daß entsprechend dem Noniusprinzip der mechanische Abstand der Kontaktpunkte der Anzapfungen (7) der Spannungsteilerwicklung (2) geringfügig größer oder kleiner ist als der Abstand der Abnehmerkontakte (7).

2. Lineares Wechselstrompotentiometer mit einem an der Eingangsspannung liegenden Spannungsteiler, der aus einer auf einem zylindrischen Isolierkörper gewickelten Wicklung mit mehreren, gegeneinander abstandsunveränderlichen Anzapfungen und aus einem Schleifer besteht, der mehrere gegeneinander abstandsunveränderliche Abnehmerkontakte besitzt, die mit den Anzapfungen des Spannungsteilers zusammenwirken und die mit einer von der Eingangsspannung abgeleiteten Spannung so gekoppelt sind, daß zwischen den beiden äußeren Abnehmerkontakten bezüglich Größe und Phase dieselbe Spannung liegt wie zwischen dem von diesen beiden Abnehmerkontakten überbrückten Teil der Spannungsteilerwicklung, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsteilerwicklung als Transformatorwicklung (22) mit mehreren nebeneinanderliegenden, gegeneinander isolierten Teilwicklungen ausgebildet ist, die auf ein Werkstück (21) mit hoher magnetischer Permeabilität gewickelt sind, daß die von der Eingangsspannung abgeleitete Spannung durch einen separaten Transformator (23) gewonnen wird, dessen Primärwicklung (23P) an der Eingangsspannung (F/) liegt und dessen Sekundärwicklung (23 5) mehrere Anzapfungen besitzt, die die Teilwicklungen der Spannungsteilerwicklung (22) speisen, und dessen Tertiärwicklung (23 Γ) mit der Primärwicklung (27) eines weiteren Transformators (21,25) verbunden ist, die aus einer auf

der Spannungsteilerwicklung (22) verschiebbaren, den Schleifer darstellenden Hülse (25) aus einem hochpermeablen Werkstoff und einer Sekundärwicklung (28) besteht, die an den Windungen abisolierte Teile aufweist, welche die untereinander induktiv gekoppelten Abnehmerkontakte bilden, wobei diese abisolierten Teile in direktem Kontakt mit den Teilwicklungen der Spannungsteilerwicklung (22) stehen, so daß sich eine leitende Verbindung zwischen der Span- to nungsteilerwicklung (22) und der Sekundärwicklung (28) ergibt, daß die das veränderbare Potential liefernde Ausgangsklemme (VO) durch den Verbindungspunkt zweier Widerstände (30, 31) gebildet wird, die an die Enden der Sekundärwicklung (28) angeschlossen sind, und daß ein Noniuseffekt dadurch erzielt wird, daß die Windungszahl der Sekundärwicklung (28) geringfügig von der Windungszahl des von ihr überbrückten Teiles der Teilwicklungen der Span- ao nungsteilerwicklung (22) abweicht.

3. Lineares Wechselstrompotentiometer mit einem an der Eingangsspannung liegenden Spannungsteiler, der aus einer auf einem zylindrischen Isolierkörper gewickelten Wicklung mit mehreren, gegeneinander abstandsunveränderlichen Anzapfungen und aus einem Schleifer besteht, der mehrere gegeneinander abstandsunveränderliche Abnehmerkontakte besitzt, die mit den Anzapfungen des Spannungsteilers zusammenwirken und die mit einer von der Eingangsspannung abgeleiteten Spannung so gekoppelt sind, daß zwischen den beiden äußeren Abnehmerkontakten bezüglich Größe und Phase dieselbe Spannung liegt wie zwischen dem von diesen beiden Abnehmerkontakten überbrückten Teil der Spannungsteilerwicklung, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsteilerwicklung aus einem Ringkernspartransformator (53) besteht, daß die von der Eingangsspannung abgeleitete Spannung durch einen separaten Ringkerntransformator (57) gewonnen wird, dessen Primärwicklung (57P) an der Eingangsspannung (VI) liegt und dessen Sekundärwicklung mehrere Anzapfungen (58) besitzt, die mit den entsprechenden Anzapfungen (55) des den Spannungsteiler bildenden Ringkerntransformators (53) kapazitiv in der Weise verbunden sind, daß die Anzapfungen (55) mit einer entsprechenden Anzahl von abstandsunveränderlichen leitenden Streifen (63) verbunden sind, die auf einer Grundplatte (62) aus Isoliermaterial angeordnet sind, und daß die Anzapfungen (58) mit einer entsprechenden Anzahl von abstandsunveränderlichen Streifen (73) verbunden sind, die auf einer zweiten, gegenüber der ersten Grundplatte (62) beweglichen und auf diese Weise den Schleifer darstellenden Isolierplatte (72) angeordnet sind, daß die das veränderbare Potential liefernde Ausgangsklemme je nach gewünschter Lage des Ausgangsspannungsnullpunktes mit einer entsprechenden Anzapfung (58) der Sekundärwicklung (57 5) des Ringkerntransformators verbunden ist und daß ein Noniuseinstelleffekt dadurch erzielt wird, daß der Abstand der Streifen (73) auf der beweglichen Isolierplatte (72) geringer ist als der der Streifen (63) auf der Grundplatte (62).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen