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Einstellbarer Widerstand
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Die Erfindung geht von einem einstellbaren Widerstand nach dem Oberbegriff
des Anspruches 1 aus.
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Einstellbare Widerstände gibt es in den vielfältigsten Ausführungsformen
für die unterschiedlichsten Anwendungen. Hinsichtlich der elektrischen Eigenschaften
ist wohl die Kurvenform das wichtigste Kennzeichen. Bei den Kurvenformen unterscheidet
man z.B. lineare Kurven, lineare Kurven mit Anzapfungen, steigend oder fallend exponentielle
Kurven, gehoben steigend oder gehoben fallend exponentielle Kurven, S-förmige Kurven
usw.. Es ist praktisch möglich, jede gewünschte Kurvenform im Bedarfsfall herzustellen.
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Eine Möglichkeit, die Kurvenform zu beeinflussen, besteht darin, die
Anfangs- und Endanschlüsse entsprechend zu gestalten. So ist aus dem DE-GM 1 910
592 bereits ein Schichtwiderstandselement mit nichtlinearer Kurvenform bekannt,
bei dem eine ringförmige Widerstandsplatte im Anfangsbereich nach innen verbreitert
und mit einer Ableitungselektrode versehen ist.
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Deren Begrenzungslinie verläuft annähernd tangential zum inneren Plattenrand
und sie ist am Ende zum Plattenrand hin abgebogen. Man erhält so eine gehoben exponentielle
Kurve.
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Aus dem DE-GM 6 803 110 ist ein weiteres Schichtwiderstandselement
bekannt, bei dem am Anfang oder am Ende des Betätigungsweges keine Widerstands-oder
Spannungssprünge auftreten sollen. Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß die Anfangs-
und Endanschlüsse aus elektrisch gut leitendem Material in Richtung der Schleiferbewegung
kurze Ansätze aufweisen, die beidseitig des Schleiferweges angeordnet sind und die
sich bis an den Rand des kreisförmigen Schichtwiderstandselementes erstrecken. Oblicherweise
wird zunächst die Widerstandsschicht ganzflächig aufgebracht. Danach erfolgt das
Aufbringen der Anfangs- und Endanschlüsse mit den Ansätzen. Dies bedeutet, daß unter
den Anfangs- und Endanschlüssen mit den Ansätzen die Widerstands-
schicht
liegt. Die Ansätze stehen damit über ihre gesamte Fläche einschließlich ihrer Ränder
mit der Widerstandsschicht in elektrischer Verbindung.
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Eine ebenfalls zur Schleiferbahn beidseitige Anordnung von Ableitungselektroden
ist in dem DE-GM 1 950 262 beschrieben. Am Ende sind die Ableitungselektroden durch
stufenförmige Randeinschnitte begrenzt. Derartige festgelegte Ableitungselektroden
sind sowohl für geradlinige wie auch für kreisförmige Widerstandselemente vorgesehen.
Es handelt sich um echte Ableitungselektroden, die über ihre ganze Länge mit der
Widerstandsschicht in elektrischer Verbindung stehen.
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In den meisten Fällen ist ein stetiger, kontinuierlicher Kurvenverlauf
erwünscht. Es gibt nun aber auch Anwendungsfälle, bei denen demgegenüber ein Kurvensprung
geradezu erwünscht ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, mit einfachen Mitteln einen
einstellbaren Widerstand nach der eingangs genannten Art zu schaffen, der im Anfangs-
und/oder Endbereich seiner Einstellstrecke nach Durchlaufen einer Teilstrecke vom
Anfangs- und/oder Endbereich aus oder auch zwischen Anfangs- und Endbereich einen
genau festgelegten Kurvensprung aufweist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichnungsteil
des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Erfindung wird nachfolgend für mehrere Ausführungsbeispiele anhand
der Zeichnungen näher beschrieben.
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Von den Figuren zeigt Figur 1 eine Draufsicht auf ein geradliniges
Schichtwiderstandselement, Figur 2 eine graphische Darstellung der abgegriffenen
Schleiferspannung, Figur 3 eine Draufsicht auf ein anderes geradliniges Schichtwiderstandselement
Figur
4 eine Draufsicht auf ein kreisförmiges Schichtwiderstandselement, Figur 5 eine
Draufsicht auf ein weiteres Schichtwiderstandselement, Figur 6 eine Draufsicht auf
einen Ausschnitt eines weiteren Schichtwiderstandsel ementes.
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In den Figuren ist ein Schichtwiderstandselement dargestellt, das
zum Einsatz in einstellbaren Widerständen bestimmt ist. Von dem einstellbaren Widerstand
sind einfachheitshalber keine, insbesondere keine mechanischen Einzelheiten dargestellt,
da sie für die Erfindung keine Bedeutung haben.
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Lediglich vom Schleifer sind symbolisch der mechanische Anfangsanschlag
A und der mechanische Endanschlag E als durchgehende Striche angedeutet. Die zwischen
den Anschlägen A und E als strichpunktierte Linie angedeuteten Wege sind die Schleiferwege
S1, S2 und S3, wobei der Schleiferweg S1 für den Kollektor nicht immer (siehe Figur
4) vorhanden sein muß.
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Das Schichtwiderstandselement besteht aus einem Träger 1 aus einem
isolierenden Material. Dies kann z.B. Hartpapier, Keramik oder ein sonstwie geeigneter
Werkstoff sein. Auf diesen Träger ist nun in einer der herkömmlichen Techniken,
wie z.B. in Siebdrucktechnik, zunächst eine Widerstandsmasse flächig in einem gewünschten
Layout aufgebracht. Die Widerstandsfläche ist in Figur 1 mit 3 bezeichnet. Nach
dem Antrocknen der Widerstandsfläche erfolgt ein weiteres Aufbringen, z.B. ebenfalls
in Siebdrucktechnik, des Kollektors 2 und der beiden Elektroden 3, 4. Zusammen mit
diesen werden im gleichen Herstellungsschritt ein- oder beidseitig die Nebenelektroden
6,7 aufgebracht. Da Kollektor, Elektroden und Nebenelektroden elektrisch gut leitend
sein sollen, bevorzugt man als siebdruckfähige Masse ein Leitsilber.
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Es ist auch eine Ausführungsform des Schichtwiderstandselementes denkbar,
bei dem Kollektor, Elektroden und Nebenelektroden aus Leiterbahnen aus Kupfer bestehen,
die zunächst in einem derbekannten Verfahren hergestellt werden. Auf diese wird
dann die Widerstandsfläche aufgedruckt.
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In einem abschließenden Verfahrensschritt wird nach dem Antrocknen
des Leitsilbers die Widerstandsmasse ausgehärtet. Damit kann man, ausgehend von
einem bestimmten Widerstandswert der Widerstandsmasse und bei festgelegter Einbrenndauer
und Einbrenntemperatur, einen bestimmten Eingangs-
widerstand erreichen.
Wählt man nur eine homogene Widerstandsmasse, so erhält man bei gleicher Breite
einen linearen Kurvenverlauf.
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Wie aus Figur 1 zu entnehmen ist, erstreckt sich die Nebenelektrode
6 parallel zur Widerstandsschichtteilstrecke an der Anfangselektrode.
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Selbstverständlich kann eine andere Nebenelektrode 7 in gleicher Weise
an der Endelektrode vorhanden sein. Die Nebenelektrode ist nur am Anfang mit der
entsprechenden Elektrode elektrisch verbunden. Im weiteren Verlauf ist die Nebenelektrode
durch einen Trennschlitz 8 bzw. 9 von der Widerstandsfläche elektrisch getrennt.
Von besonderer Bedeutung ist nun, daß der Schleifer einen weiteren Schleifkontakt
hat, der auf der Nebenelektrode entlang gleitet. Der zusätzliche Schleiferweg ist
mit S3 gekennzeichnet. S2 stellt symbolisch den üblichen Schleiferweg dar. Der Schleiferweg
S1 auf dem Kollektor muß nicht vorhanden sein. Die abgegriffene Spannung könnte
auch durch z.B. eine metallene Welle oder sonstwie weitergeleitet werden.
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Das Diagramm in Figur 2 zeigt die Schleiferspannung in Abhängigkeit
vom Verstellweg. Es wird dabei natürlich vorausgesetzt, daß bei dem Schleifer die
Schleifkontakte untereinander in elektrischer Verbindung stehen, was bei Schleiffedern
aus Metall allgemein üblich ist.
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Im Anfangsbereich bewegen sich auf einer kurzen Strecke die Schleifkontakte
von S1, S2 und S3 auf der Anfangselektrode bzw. dem Kollektor. Dann gelangt der
Schleifkontakt von S2 auf die Widerstandsfläche. Da der Schleifkontakt von S3 sich
noch auf der Nebenelektrode befindet, ist der Widerstand der Anfangsteilstrecke
über den Schleifer kurzgeschlossen, d.h. er ist nicht wirksam. Nach einer gewünschten
Verstellstrecke, die von der Länge der Nebenelektrode abhängt, gleitet der Schleifkontakt
von S3 von der Nebenelektrode über den Trennschlitz 8 ebenfalls auf die Widerstandsfläche.
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Sobald der Schleifkontakt von S3 keine elektrische Verbindung zur
Nebenelektrode mehr hat, wird der Widerstand der Anfangsteilstrecke voll wirksam,
so daß die Schleiferspannung einen gewünschten Sprung macht. Die Höhe des Sprunges
hängt von den geometrischen Verhältnissen und von dem Widerstandswert der verwendeten
Masse ab. Wenn die Schleifkontakte von S2 und S3 beide auf der Widerstandsfläche
gleiten, so steigt die abgegriffene Schleiferspannung linear an. Dabei ist gleichbleibende
Breite vorausgesetzt. Im Bedarfsfall kann am Ende ein Sprung in gleicher Weise vorgesehen
werden.
Bei einer sich verändernden Breite können auch nichtlineare Kurvenformen erzielt
werden.
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Weitere Ausführungsformen sind in den Figuren 3, 4 und 5 dargestellt.
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Bei der Ausführungsform gemäß der Figur 1 ist die Widerstandsfläche,
die im Bereich der Nebenelektrode liegt, verjüngt. Die gleiche Breite wie die Anfangsstrecke
weist die Widerstandsfläche 13 der Ausführungsform gemäß der Figur 3 auf. Der Schleifkontakt
von S3 läuft nach dem Verlassen der Nebenelektroden 16 bzw. 17 auf dem Träger 11.
Es ist nur eine Frage der Dimensionierung, welcher der beiden Ausführungsformen
man den Vorzug gibt.
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Bezüglich der Funktion des Sprunges entsprechend der Figur 2 sind
sich beide Ausführungsformen ähnlich.
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Shnlich gewählt sind auch diexentsprechenden Bezugszeichen. Der Träger
ist mit 11 gekennzeichnet, der Kollektor mit 12 und die Widerstandsfläche mit 13.
Am Anfang und am Ende der Widerstandsfläche befinden sich die Anfangs-und die Endelektroden
14 bzw. 15 mit ihren Nebenelektroden 16 bzw. 17. Die Trennschlitze sind entsprechend
mit 18 und 19 bezeichnet.
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Während die beiden Ausführungsformen eines Schichtwiderstandselementes
gemäß den Figuren 1 und 3 für Schiebewiderstände geeignet sind, kann man die Ausführungsform
gemäß der Figur 4 für einen Drehwiderstand benutzen. Der Träger aus Isolierstoff
ist mit 21 bezeichnet. Die Widerstandsfläche ist mit 23 gekennzeichnet. An derem
Anfang befindet sich die Anfangselektrode 24 und an derem Ende liegt die Endelektrode
25. Die mit den Elektroden in elektrischer Verbindung stehenden Nebenelektroden
sind mit 27 und 28 bezeichnet. Getrennt sind die Nebenelektroden von der Widerstandsfläche
23 durch die Trennschlitze 28 bzw.29. Im Gegensatz zu den anderen beiden Ausführungsformen
besitzt dieses Schichtwiderstandselement keinen Kollektor. Die abgegriffene Spannung
wird z.B. über die Welle aus Metall weitergeleitet.
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Figur 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines für einen Schiebewiderstand
geeigneten Schichtwiderstandselementes. Die bislang beschriebenen Ausführungsbeispiele
haben den Nachteil, daß der zwischen dem Punkt A und E gemessene Gesamtwiderstand
von der Schleifkontaktstellung abhängt. Befindet sich z.B. der Schleifkontakt von
S3 auf der Nebenelektrode, so trägt der Widerstand der parallelen Anfangsteilstrecke
zum Gesamtwiderstand nichts bei, da die Schleifkontakte untereinander in elektrischer
Verbindung stehen.
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Erst wenn der Schleifkontakt von S3 auf der Widerstandsfläche oder
dem iso-
lierten Träger läuft, so ist der Gesamtwiderstand wieder
gleich dem Gesamtwert. Vermeiden kann man diesen Effekt dadurch, indem man die Teilstrecke
der Widerstandsfläche, die parallel zu den Nebenelektroden liegt, mit einer Isolierschicht
40 bzw. 41 bedeckt. Der Gesamtwiderstand zwischen den Anschlüssen A und E ist dann
unabhängig von der Schleiferstellung immer konstant. Ist der Schleifkontakt von
S3 auf der Nebenelektrode, so befindet sich nämlich der Schleifkontakt von S2 auf
der Isolierschicht.
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Der Widerstand der Teilstrecke ist dadurch für den Gesamtwiderstand,
da er nicht über den Schleifkontakt von S3 kurzgeschlossen ist, voll wirksam.
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Das Schichtwiderstandselement besteht aus dem Träger 31, auf dem sich
der Kollektor 32, die Widerstandsfläche 33 und die Anfangs- und Endelektroden 34
und 35 befinden. Die Nebenelektroden sind mit 36 und 37 bezeichnet. S1, S2 und S3
stellen wieder symbolisch die Schleiferwege dar. Die gegenüber den anderen Ausführungsbeispielen
zusätzlich aufgebrachten Isolierschichten sind mit 40 und 41 bezeichnet.
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Eine weitere Ausführungsform des Schichtwiderstandselementes ist in
der Figur 6 dargestellt. Die Nebenelektrode kann nicht nur im Anfangs- und/oder
Endbereich vorgesehen sein, sondern es besteht noch die Möglichkeit auch dazwischen
eine sogenannte Anzapfstelle vorzusehen. Es handelt sich hierbei um einen Steg 42,
der mit der Widerstandsfläche 44 in elektrischer Verbindung steht. Wie aus Figur
6 hervorgeht, kann sich der Steg über die ganze Breite erstrecken. Er kann aber
auch kürzer sein. Von diesem Steg aus erstreckt sich die Nebenelektrode. Die parallel
liegende Widerstandsfläche kann auch hier ergänzt mit einer Isolierschicht bedeckt
sein. Mit dieser Ausführungsform können auch Sprünge der Schleiferspannung z.B.
in der Mitte des Verstellweges erreicht werden.
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Bezugszeichen 1 Träger 2 Kollektor 3 Widerstandsfläche 4 Anfangselektrode
5 Endelektrode 6 Nebenelektrode zur Anfangselektrode 7 Nebenelektrode zur Endelektrode
8 Trennschlitz im Anfangsbereich 9 Trennschlitz im Endbereich 11 Träger 12 Kollektor
13 Widerstandsfläche 14 Anfangselektrode 15 Endelektrode 16 Nebenelektrode zur Anfangselektrode
17 Nebenelektrode zur Endelektrode 18 Trennschlitz im Anfangsbereich 19 Trennschlitz
im Endbereich 21 Träger 23 Widerstandsfläche 24 Anfangselektrode 25 Endelektrode
26 Nebenelektrode zur Anfangselektrode 27 Nebenelektrode zur Endelektrode 28 Trennschlitz
im Anfangsbereich 29 Trennschlitz im Endbereich 31 Träger 32 Kollektor 33 Widerstandsfläche
34 Anfangselektrode 35 Endelektrode 36 Nebenelektrode zur Anfangselektrode 37 Nebenelektrode
zur Endelektrode 38 Trennschlitz im Anfangsbereich 39 Trennschlitz im Endbereich
40 Isolierschicht im Endbereich 41 Isolierschicht im Anfangsbereich S1 Schleiferbahn
1 S2 Schleiferbahn 2 S3 Schleiferbahn 3 42 Steg 43 Nebenelektrode 44 Widerstandsfläche
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