DE2735673C2 - Potentiometer ohne Schleifkontakt - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Potentiometer nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Ein derartiges Potentiometer ist aus der US-PS 45 503 bekannt.

Das Potentiometer der beschriebenen Art wird dazu verwendet, ein Spannungssignal zu erzeugen, das eine Funktion des Drehwinkels eines sich drehenden Systems ist. Das Poteniiometer besitzt eine mit dem System verbundene Welle, deren freies Ende einen Dauermagneten z. B. in fester, halbzylindrischer Form trägt. Wenn sich der Magnet mit der Welle dreht, bestreicht das hierdurch erzeugte Magnetfeld abwechselnd die Sensorfläche eines einzelnen oder eines Paares von Elementen mit magnetfeldabhängigem Wider- »tandswert. die im Abstand gegenüber dem freien Wellenende angeordnet sind. Wenn die einzelnen Sensorflächen eine Bogenform mit gleicher Breite aufweisen und so um die Achse der Welle angebracht sind, daß sie zusammen einen kreisringförmigen Streifen bilden, ist die Widerstandsänderung der dem Magnetfeld ausgesetzten Elemente proportional zur μ Drehwinkeländerung der Welle. Das Elementenpaar ist über eine Gleichstromquelle in Reihe geschaltet und das Potential an der Verbindung zwischen den Elementen variiert proportional zur Änderung von deren Widerständen, so daß ein Ausgangssignal erzeugt wird, das eine lineare Funktion des Drehwinkels der Welle darstellt.

Wenn die Welle des Potentiometers während ihrer Winkelbewegung bzw. Drehung in Schwingung versetzt wird, beeinflußt dies den Bereich der Elemente, der dem magnetischen Feld des von der Welle getragenen Magneten ausgesetzt ist, und verursacht eine Verzerrung des Ausgangssignals der Elemente. Die Welle muß daher mit hoher Genauigkeit bearbeitet sowie mittels Präzisionslager richtig angeordnet und gelagert sein, um ein korrektes Ausgangssignal zu gewährleisten. Es ist bekannt (DE-OS 14 90 684, DE-AS 14 90 682), daß im Halter mindestens ein Paar Präzisionskugellager in axialem Abstand montiert sind, um die Welle zu halten. Ein großer Teil der Herstellungskosten entfällt auf die Lager, weiche überdies die Anzahl der Arbeitsgänge beim Zusammenbau erhöhen und so die Herstellung preiswerter Produkte verhindern.

Es ist auch bekannt (DE-OS 16 65 522), die Welle einerseits in einer Buchse gleitend zu lagern und andererseits über eine Kugel an einer Halteplatte abzustützen. Weiterhin ist es in Obereinstimmung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs bekannt (US-PS 37 45 503. Fig. 2 und 3). die Welle in einem als Kunststofflager dienenden rotationssymmetrischen Halter zu lagern, 31 dessen zylindrischer Bohrung sie gleitet. Kunststofflager sind aus Reibungsgründen an sich zu bevorzugen, sie erfordern jedoch eine verhältnismäßig große Dicke und neigen aufgrund von Formungenauigkeiten zur Zulassung von Spiel- und Vibrationserscheinungen. Diese Gefahr ist umso größer, je kürzer das Lager ist, was sich andererseits daraus ergibt, daß es vollständig innerhalb des Gehäuses anzuordnen ist.

Es ist auch bekannt (DE-OS 18 15 159), das Potentiometer mit einer metallenen Abschirmkappe zu versehen, die fremde Magnetfelder abhält. Diese Kappe bildet zusammen mit einer Grundplatte aus magnetischem Metall, in der die Welk gelagert ist, einen magnetischen Schirm. Die Lagerung innerhalb der geringen Plattendicke ist aber wegen der erforderlichen präzisen Wellenführung nicht optimal.

Allgemein ist es auch bekannt (Zeitschrift »Kunststoff-Berater«, 15 (1970) Heft 8. Seiten 738-741). Laminate aus glasfaserverstärkten Polyesterharzen noch durch einlaminierte Verstärkungsprofile z. B. aus Metall zu verstärken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Potentiometer der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem ohne wesentlichen konstruktiven Mehraufwand die Welle ausreichend genau gehaltert und zugleich eine Abschirmung gegen Störfelder erreicht ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch gekennzeichnete Erfindung gelöst.

Durch die Erfindung wird dem Halter eine ausreichende Formstabilität gegeben, um unter Aufrechterhaltung der erforderlichen Präzision als Kunststoff-Gleitlager dienen zu können, wobei das Verstärkungsteil mit seinem Flansch, der der Metallkappe gegenüberliegt und gegebenenfalls auch mit ihr verbunden, z. B. verlötet ist, zugleich als Schirm dient. Gegebenenfalls dient der Flansch für diese Kappe gleichzeitig als Lagebezug bzw. Träger. Diese Konstruktion ist leicht herstellbar und führt zur Bildung eines geschlossenen magnetischen oder elektrostatischen Schirms. Der Flansch kann dabei, wie bei Flanschen von Potentiometergehäusen an sich bekannt ist (US-PS 37 45 503),

zusätzlich verlängert sein und im überstehenden Verlängerungsbereich Schraublöcher oder dergleichen zur Befestigung an einer Platte haben.

Nachstehend ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf die schematische Zeichnung beispielsweise näher beschrieben. Es zeigt

F i g. t einen Längsschnitt durch das erfindungsgemäße Potentiometer,

F i g. 2 einen Schnitt in einer Ebene U-II von F i g. 1.

F i g. 3 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, die das Potentiometer von Fig. 1 auf eine Platte montiert veranschaulicht.

Wie aus F i g. 1 ersichtlich, weist das erfindungsgemäße Potentiometer eine Welle 1 aus nichtmagnetischem Material auf. deren e'nies Ende 2 mit einem nicht gezeigten, eine Drehbewegung ausführenden System verbindbar ist und deren anderes Ende als Ansatz 3 zur Aufnahme eines Dauermagneten 9 dient. Der dazwischenliegende Teil der Welle 1 ist in einem zylindrischen Halter 4 aus Kunstharz gelagert, dessen unteres Ende sich auf einer vom Ansatz 3 gebildeten Schulter der Welle abstützt. Eine vom oberen fcnde des Halters 4 getragene Beilagscheibe 5 sitzt in einer Rir^nut ö der Welle, so daß letztere drehbar, jedoch axial unverschiebbar gehalten wird. Mehrere Schenkel 7 stehen vom unteren Ende des Halters 4 ab und tragen eine Bodenplatte 8 aus nichtmagnetischem Material, die ihrerseits ein Joch 11 aus magnetischem Stoff trägt, auf dessen oberer Fläche ein Paar Halbleiterbauteile 10 mit magnetfeldabhängigem Widerstandswert angebracht ist. Diese Elemente liegen mit geringem Abstand gegenüber dem vom Ansatz 3 getragenen Dauermagneten 9.

Die beiden Halbleiterbauteile 10 wirken mit dem Dauermagneten 9 bei der Erzeugung eines Spannungssignals zusammen, das in an sich bekannter Weise eine Funktion des Drehwinkels der Welle 1 ist. Der Dauermagnet 9 kann halbzylindrisch ausgebildet und derart an der Welle 1 angeordnet sein, daß die Zylinderachse mit der Achse der Welle 1 fluchtet. Der Magnet 9 i.t axial magnetisiert und erzeugt ein zum Joch 11 hin gerichtetes magnetisches Feld. Die beispielsweise etwa halbmondförmigen Halbleiterbauteile 10 sind auf dem Joch 11 so angeordnet, daß sie symmetrisch beiderseits einer imaginären, senkrecht zur Achse der Welle 1 verlaufenden Linie liegen. Wenn sich der Magnet mit der Welle 1 dreh:, werden daher die beiden Halbleiterbauteile 10 abwechselnd dem durch den Dauermagneten 9 erzeugten magnetischen Feld ausgesetzt, wodurch eine gegenläufige Änderung der beiden Widerstandswe.'te der Halbleiterbauteile 10 hervorgerufen wird.

Der dk. Welle 1 aufnehmende Halter 4 besteht aus einem Kunstharz, wie Polyazetal- oder Polyolefinharz.

das eine ausgezeichnete Abrieb- und Hitzefestigkeit besitzt. Im Halter 4 ist ein Verstärkungsteil 12 in Form eines Hohlzylinders aus Metall eingebettet, dessen Achse mit derjenigen der Welle 1 fluchtet. Das Metall des Verstärkungsteils kann magnetischer Stoff, wie reines Eisen, oder ein elektrisch leitendes Material, wie Aluminium oder Nickel sein. Das Verstärkungsteil 12 weist einen Flansch 13 von beträchtlichen Abmessungen auf, der von seinem unteren Ende absteht und aus dem

in Halter 4 herausragt Der Flansch 13 ist mit einer Kappe 14 aus Metall verbunden, weiche die Schenkel 7 des Halters 4 sowie die Bodenplatte 8 einschließt, so daß ein Schirmgehäuse entsteht. Das Verstärkungsteil 12 dient außer der Abschirmung dazu, den Halter 4 zu

π verstärken bzw. zu versteifen und eine Verformung desselben während des Formvorgangs zu verhindern: dadurch wird ein Halter mit verringerter Wandstärke, aber mit sehr genauen Abmessunger, erhalten.

Beim Herstellen des Halters 4 wird das Verstärkungs-

2ii teil 12 in die Form eingesetzt, bevor das geschmolzene Harz für den Guß in diese eingefüll* wird. Der Halter 4 weist ein Innenteil 15 auf. das als mnenbüchse für das Verstärkungsteil 12 betrachtet werden und eine Stärke von etwa 1,5 bis 2 mm besitzen kann. In der Welle 1

->"i können eine oder mehrere Ringnuten 16 vorgesehen sein, um ein geeignetes Schmiermittel zur Verringerung der Reibung zwischen der Innenbüchse 15 und der Welle 1 aufzunehmen.

Wenn das Verstärkungsteil 12 einschließlich des

j» Flansches 13 und der Kappe 14 aus magnetischen Materialien besteht, kann das so entstandene Gehäuse als ein magnetischer Schirm dienen, der die Halbleiterbauteile 10 vom Einfluß äußerer Störmagnetfelder abschirmt. Wahlweise können diese Teile aus leitenden

j· Stoffen hergestellt sein und ein Gehäuse bilden, das als elektrostatischer Schirm dient und die Halbleiterbauteile 10 z. B. gegen den nachteiligen Einfluß von Entladungen von durch äußere Geräte oder menschliche Körper entstandener statischer Elektrizität schützt.

■»» In jedem Falle ergibt das Verstärkungsteil 12 eine kombinierte Abschirmwirkung, die über den durch die Kzipe 14 allein ohne weitere Abschirmmaßnahmen erzielten Abschirmeffekt hinausgeht. Der Boden der Kappe 14 weist drei Anschlußstifte 17 auf. welche von

■»> ihr elektrisch isoliert und mit den Halbleitcrbauteilen verbunden sind.

Fig. 3 zeigt die Anbringung des Potentiometers auf einer Platte 18. Wie ersichtlich, kann der Flansch 13 vorteilhaft dazu verwendet werden, das Potentiometer

'χ· mittels Setzschrauben 20 zu befestigen, welche sich durch Halteklauen 21 hindurch in Gewindebohrungen in der Platte einschrauben lassen, wenn das Potentiometer teilweise in eine Öffnung 19 in der Platte eingesetzt w ird und der Flansch flach an letzterer anliegt.

Hierzu I Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Potentiometer ohne Schleifkontakt mit

   a) einem Gehäuse und einer darin gelagerten Welle, die an einem Ende mit einem sie drehenden System verbunden ist und am anderen Ende mit einer zu ihrer Drehachse asymmetrischen Polschuhfläche ausgestattet ist,

   b) einem Dauermagneten, dessen Magnetfluß aus _t0 der Polschuhfläche austritt, und einer Anordnung zur Bildung eines Magnetkreises mit dem Dauermagneten und der Polschuhfläche,

   c) wenigstens einem am Gehäuse sitzenden Halbleiterbauteil mit magnetfeldabhängigem _t-. Widerstand, auf das der von der Polschuhfläche austretende Magnetfluß in Abhängigkeit vom Drehwinkel wirkt und das mit Anschlußklemmen verbunden ist,

   d) einem zylindrischen, aus Kunstharz bestehenden*'»alter, der ein Teil des Gehäuses ist und an dessen Innenfläche die WeHe zu ihrer Lagerang gleitet,

   gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

   e) in den Halter (4) ist ein zylindrisches, aus Metall bestehendes Verstärkungsteil (12) eingebettet, dessen Zylinderachse mit der Rotationsachse der Welle (1) fluchtet;

   f) eine Metallkappe (14) schließt den Dauerma- jo gneten (9) und das wenigstens eine Halbleiterbauteil r'iO) ein;

   g) das Verstärkungsteil (12) weist einen aus dem Halter (4) wenigstens bis zum Rand der Metallkappe (14) hinausragenden metallenen Flansch (13) auf, der «,usammen mit dem Verstärkungsteil (12) und der Metallkappe (14) einen elektrostatischen und/oder magnetischen Schirm bildet.

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