DE3901473A1 - Elektrisches geraet - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Gerät mit einer
Leiterplatte, die Leiterbahnen aufweist, mit einem
elektrischen Widerstand, der elektrische Anschlußteile
aufweist, die mit den Leiterbahnen elektrisch leitend
verbunden sind und mit einer Versorgungsspannungsquelle.
Derartige elektrische Geräte können z. B. Blinkgeber,
Glühlampenkontrollgeräte oder Taktgeber für Kraftfahrzeuge
sein. Die dort verwendeten elektrischen Widerstände sind
häufig sogenannte Meßwiderstände zur Überwachung der
einwandfreien Funktion von Stromkreisen, wie z. B.
Blinklampen oder Glühlampenstromkreisen in Kraftfahrzeugen.
Die in derartigen Stromkreisen fließenden Ströme sind
vergleichsweise groß und liegen z. B. in der Größenordnung
von mehreren Ampere, wobei die Widerstandswerte selbst
vergleichsweise gering sind, um den Spannungsabfall im zu
überwachenden Stromkreis möglichst gering zu halten.
Aufgrund der hohen fließenden Ströme ist die Wärmebelastung
derartiger elektrischer Widerstände vergleichsweise groß.
Aus der DE-PS 29 04 197 ist ein derartiges elektrisches
Gerät bekannt, bei dem der elektrische Widerstand aus einem
Bandmaterial herausgestanzt ist. Der dortige elektrische
Widerstand ist als sogenannter Vierpolwiderstand
ausgebildet, bei dem die dem Strom im zu überwachenden
Stromkreis führenden elektrischen Anschlußteile breiter
ausgeführt sind als die den Meßstrom führenden
Anschlußteile. Die den zu überwachenden Strom führenden
Anschlußteile sind beide gleich groß ausgebildet.
Das elektrische Gerät der DE-PS 29 04 197 hat jedoch
Nachteile. Durch die gleichgroße Ausbildung der den
Laststrom führenden elektrischen Anschlußteile ist es
möglich, daß der mit dem positiven Pol der
Versorgungsspannungsquelle verbundene Anschlußteil aufgrund
der dort vorliegenden höheren Wärmebelastung sich von den
Leiterbahnen der Leiterplatten trennt, weil das die
Leiterbahnen mit den elektrischen Anschlußteilen elektrisch
leitend verbindende Lot aufgeschmolzen wird und z. B. durch
Vibrationen, insbesondere in Kraftfahrzeugen, von der
Lötstelle entfernt wird. Die erhöhte Temperaturbelastung des
mit dem positiven Pol der Versorgungsspannungsquelle
verbundenen Anschlußteils gegenüber der mit dem negativen
Pol der Versorgungsspannungsquelle verbundenen Anschlußteile
ergibt sich daraus, daß zusätzlich zu der Joulschen-Wärme,
die bei der Stromleitung durch einen elektrischen Widerstand
entsteht, an den Verbindungsstellen zwischen den
elektrischen Anschlußteilen und den Leiterbahnen bzw. an den
Verbindungsstellen zwischen den elektrischen Anschlußteilen
und dem Lötzinn der Lötstelle bzw. zwischen dem Lötzinn der
Lötstelle und den elektrischen Leiterbahnen der mit dem
positiven Pol der Versorgungsspannungsquelle verbundene
Anschlußteil durch die sogenannte Peltier-Wärme zusätzlich
erwärmt wird, wogegen der gleiche Betrag der Peltier-Wärme
die mit dem negativen Pol der Versorgungsspannungsquelle
verbundenen Anschlüsse abkühlt. Die entstehende
Peltier-Wärme entsteht durch den sogenannten Peltier-Effekt,
der immer dann meßbar ist, wenn der elektrische Strom durch
eine Übergangsstelle zwischen verschiedenen elektrisch
leitenden Materialien geleitet wird.
Das heißt, durch die gleichgroße Ausbildung der
Anschlußteile des vorbekannten elektrischen Geräts wird der
unterschiedlichen Temperaturbelastung der elektrischen
Anschlußteile durch den Peltier-Effekt nicht Rechnung
getragen, so daß der mit dem positiven Pol der
Versorgungsspannungsquelle verbundene Anschlußteil mit den
Leiterbahnen nicht mehr verbunden ist, wenn der mit dem
negativen Pol der Versorgungsspannungsquelle verbundene
Anschlußteil noch fest mit den Leiterbahnen elektrisch
leitend verbunden ist. Versuche haben ergeben, daß die mit
dem positiven Pol der Versorgungsspannungsquelle verbundenen
Anschlußteile ca. 60-100°C wärmer werden als die mit dem
negativen Pol der Versorgungsspannungsquelle verbundenen
Anschlußteile, wenn die Anschlußteile wie beim Vorbekannten
gleich groß gestaltet werden.
Die Aufhebung der elektrisch leitenden Verbindung zwischen
dem mit dem positiven Pol der Versorgungsspannungsquelle
verbundenen Anschlußteil und den entsprechenden Leiterbahnen
kann zu Fehlfunktionen des elektrischen Geräts führen, die
zu einer Zerstörung des elektrischen Geräts oder von Teilen
weiterer angeschlossener Stromkreise führen können. Bei
einer Lötverbindung kann das flüssigwerdende Lötzinn auf der
Leiterplatte des elektrischen Geräts herumwandern und zu
Kurzschlüssen und damit ebenfalls zu Fehlfunktionen und
Zerstörungen des elektrischen Geräts führen.
Die Erfindung hat die Aufgabe, ein elektrisches Gerät zu
schaffen, das auf einfache und kostengünstige Weise
betriebssicher und hoch elektrisch und thermisch belastbar
ist.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der mit dem positiven
Pol der Versorgungsspannungsquelle verbundene Anschlußteil
größer ist als der mit dem negativen Pol der
Versorgungsspannungsquelle verbundene Anschlußteil.
Durch die erfindungsgemäße Maßnahme ist der mit dem
positiven Pol der Versorgungsspannungsquelle verbundene
Anschlußteil thermisch höher belastbar als der mit dem
negativen Pol der Versorgungsspannungsquelle verbundene
Anschlußteil, so daß den unterschiedlichen Wärmebelastungen
der Anschlußteile Rechnung getragen wird und dadurch eine
vorzeitige Auftrennung der elektrischen Verbindungen
zwischen dem mit dem positiven Pol der
Versorgungsspannungsquelle verbundenen Anschlußteil und der
entsprechenden Leiterbahn vermieden wird. Durch diese
Maßnahmen wird einfach und kostengünstig das
erfindungsgemäße Gerät betriebssicherer und höher elektrisch
und thermisch belastbar als das vorbekannte elektrische
Gerät.
Das erfindungsgemäße elektrische Gerät hat den Vorteil, daß
bei einer Lötverbindung zwischen den elektrischen
Anschlußteilen und den Leiterbahnen die Lötstellen nicht
mehr bei unterschiedlichen erhöhten elektrischen
Belastungsfällen flüssig werden können. Daraus folgt, es
kann bei den üblicherweise auftretenden Belastungsfällen
kein flüssiges Lot im Steuergerät verlaufen und Kurzschlüsse
oder Fehlfunktionen hervorrufen. Die mechanische Befestigung
des Widerstands auf der Leiterplatte ist im erhöhten
elektrischen Belastungsfall stabiler, da bis zum Schmelzen
des Lots beide Lötstellen festbleiben. Die Leiterplatte kann
ggfs. kleiner ausgelegt werden, da gezielt der mit dem
positiven Pol der Versorgungsspannungsquelle verbundene
Anschlußteil größer und der mit dem negativen Pol der
Versorgungsspannungsquelle verbundene Anschlußteil kleiner
ausgebildet werden kann. Durch die unsymmetrischen
elektrischen Anschlüsse der Anschlußteile mit den
Leiterbahnen ist eventuell eine günstigere Leiterbahnführung
auf der Leiterplatte des erfindungsgemäßen elektrischen
Geräts möglich.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des
Erfindungsgegenstands gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Es ist aus Gründen der Platzersparnis im elektrischen Gerät
vorteilhaft, wenn der elektrische Widerstand drei
elektrische Anschlußteile aufweist, von denen ein
elektrisches Anschlußteil mit einem ersten Pol der
Versorgungsspannungsquelle verbunden ist und die anderen
elektrischen Anschlußteile mit dem jeweils anderen Pol der
Versorgungsspannungsquelle verbunden sind. Durch diese
Maßnahme können insbesondere bei der Verwendung des
elektrischen Widerstands als Meßwiderstand ggfs. zwei
elektrische Laststromkreise überwacht werden.
Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen elektrischen
Geräts ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im
folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 ein erfindungsgemäßes elektrisches Gerät in einer
ersten Ansicht und
Fig. 2 dasselbe elektrische Gerät in einer Ansicht um 90°
auf den Betrachter hin geschwenkt. In dieser Fig. 2 ist
auch schematisch die elektrische Beschaltung des
Verbraucherstromkreises dargestellt.
In der Fig. 1 weist ein elektrischer Widerstand (1) zwei
elektrische Anschlüsse (7, 8) auf. Eine Leiterplatte (2) ist
mit elektrischen Leiterbahnen (3) und Durchbrüchen oder
Löchern (4) versehen. Durch die Durchbrüche (4) der
Leiterplatte (2) sind die Enden der Anschlußteile (7, 8)
hindurchgesteckt. Die Enden der elektrischen Anschlußteile
(7, 8) sind durch Lötstellen (5, 6) mit den Leiterbahnen (3)
der Leiterplatte (2) elektrisch leitend verbunden.
Der in der Fig. 1 links dargestellte elektrische
Anschlußteil (7) ist mit dem positiven Pol einer in der
Fig. 1 nicht dargestellten Versorgungsspannungsquelle über
die Lötstelle (5) und die Leiterbahnen (3) elektrisch
leitend verbunden.
Der in der Fig. 1 rechts dargestellte elektrische
Anschlußteil (8) ist über die Lötstelle (6) und die
Leiterbahn (3) mit einem negativen Pol einer in der Fig. 1
nicht dargestellten Versorgungsspannungsquelle leitend
verbunden. Der Anschlußteil (7) ist größer als der
Anschlußteil (8) ausgebildet.
In der Fig. 2 sind gleiche oder gleichwirkende
Einrichtungsteile wie in der Fig. 1 mit den gleichen
Bezugszeichen versehen. Hier ist zusätzlich die elektrische
Beschaltung des elektrischen Widerstandes (1), der als
Meßwiderstand in einem Laststromkreis angeordnet ist,
dargestellt. So ist in der Fig. 2 auf der linken Seite die
Leiterbahn (3) über eine elektrische Leitung mit dem
positiven Pol einer Versorgungsspannungsquelle (9) leitend
verbunden, deren negativer Pol über einen elektrischen
Verbraucher (10), der hier als Glühlampe dargestellt ist,
mit der in der Fig. 2 rechts dargestellten Leiterbahn (3)
elektrisch verbunden ist. Der elektrische Laststrom in
diesem Verbraucherstromkreis fließt also vom positiven Pol
der Versorgungsspannungsquelle (9) über die in der Fig. 2
links dargestellte Leiterbahn (3) und die Lötstelle (5), den
elektrischen Anschlußteil (7), den elektrischen Widerstand
(1), den elektrischen Anschlußteil (8), die Lötstelle (6),
die elektrische Leiterbahn (3) in Fig. 2 rechts und den
elektrischen Verbraucher (10) zum negativen Pol der
Versorgungsspannungsquelle.
In der Fig. 2 erkennt man, daß die Lötstelle (5) in ihrer
Fläche wesentlich größer ausgelegt ist als die Lötstelle
(6). In den Fig. 1 und 2 ist der elektrische Widerstand
(1) gemeinsam mit den elektrischen Anschlußteilen (7, 8)
einstückig als flacher Körper ausgebildet, der als Stanzteil
aus einem bandförmigen Widerstandsmaterial ausgestanzt ist.
Als Widerstandsmaterial kann hier z. B. eine
Kupfer-Nickel-Legierung verwendet werden, die insbesondere
unter dem Handelsnamen Konstantan verfügbar ist. Diese
Kupfer-Nickel-Legierungen haben den Vorteil, daß ihr
spezifischer elektrischer Widerstand vergleichsweise wenig
temperaturabhängig ist. Die Leiterbahnen können als
Kupfer-Leiterbahnen ausgebildet sein, um den elektrischen
Widerstand der Leiterbahnen und damit die Spannungsverluste
auf den Leiterbahnen gering zu halten. Die Lötstellen
bestehen üblicherweise aus einer Zinn-Legierung, die sich
durch eine gute Fließfähigkeit bei Erwärmung und eine gute
Haftung sowohl auf dem Widerstandsmaterial des elektrischen
Widerstands (1) als auch auf dem Kupfer der Leiterbahnen (3)
auszeichnet.
Bei dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten
Ausführungsbeispiel ergeben sich also bei der Leitung des
elektrischen Stromes im erfindungsgemäßen elektrischen Gerät
zwei elektrische Übergänge zwischen verschiedenen
Materialien. Der erste Übergang ist der Übergang zwischen
dem Kupfer der Leiterbahn (3) und der Zinn-Legierung der
Lötstelle (5). Der zweite Übergang ist der Übergang zwischen
der Zinnlegierung der Lötstelle (5) und der
Kupfer-Nickel-Legierung des elektrischen Widerstandes (1).
Die entsprechenden Übergänge finden sich auf der in den
Figuren rechten Seite der Verbindungsstellen zwischen dem
elektrischen Widerstand (1) und der Leiterplatte (2). An
allen genannten Übergängen entsteht nun durch den
sogenannten Peltier-Effekt die Peltier-Wärme, die die
genannten Übergänge zusätzlich zu der durch den elektrischen
Widerstand erzeugten Joulschen-Wärme belastet oder
entlastet. Bei den Übergängen in den Figuren zwischen der
linken Leiterbahn (3), der Lötstelle (5) und dem
elektrischen Anschlußteil (7) werden die Übergänge durch die
Peltier-Wärme zusätzlich zur Joulschen-Wärme belastet, so
daß sich die genannten Übergänge zusätzlich aufheizen. Bei
den in den Figuren rechts dargestellten Leiterbahnen (3),
den Lötstellen (6) und dem elektrischen Anschlußteil (8),
die mit der negativen Versorgungsspannungsquelle verbunden
sind, wird der entsprechende durch den Peltier-Effekt
erzeugte Wärmebetrag von der Joulschen-Wärme abgezogen, so
daß die dortigen Übergänge thermisch geringer belastet
werden.
Durch die entsprechend größere Ausbildung des elektrischen
Anschlußteils (7) und der Lötstelle (5) kann nun der größere
Wärmebetrag, der die dort sich befindlichen Übergänge
belastet, aufgrund der größeren Kontaktfläche zwischen dem
elektrischen Anschlußteil (7), der Lötstelle (5) und der in
den Figuren linken Leiterbahnen (3) abgeführt werden, ohne
daß wie beim Vorbekannten ein Aufschmelzen der Lötstelle (5)
und damit eine Aufhebung der elektrisch leitenden Verbindung
zwischen der Leiterbahn (3) und dem elektrischen Anschlußteil
(7) und die Erzeugung von Kurzschlüssen durch
flüssigwerdendes Lot der Lötstelle (5) und Vagabundieren des
Lots auf der Leiterplatte (2) befürchtet werden müßte.
Entsprechend der Vergrößerung des elektrischen
Anschlußteils (7) das mit dem positiven Pol der
Versorgungsspannungsquelle (9) verbunden ist und der
Lötstelle (5) können die Lötstelle (6) und das elektrische
Anschlußteil (8) entsprechend verkleinert werden, so daß das
elektrische Gerät keinen zusätzlichen Platz beansprucht.
Durch die unterschiedliche Größe der Anschlußteile (7, 8)
bzw. Lötstellen (5, 6) kann ggfs. sogar Platz eingespart
werden durch entsprechend vorteilhafte Verlegungen der
Leiterbahnen (3) auf der Leiterplatte (2).
Das erfindungsgemäße elektrische Gerät ist nicht fertigungs-
und kostenaufwendiger als das vorbekannte elektrische Gerät,
so daß mit im wesentlichen kostenneutralen Mitteln das
elektrische Gerät betriebssicherer gemacht werden kann und
sowohl thermisch als auch elektrisch höher belastbar
ausgelegt werden kann.
Claims (10)
1. Elektrisches Gerät, mit einer Leiterplatte, die
Leiterbahnen aufweist, mit einem elektrischen
Widerstand, der elektrische Anschlußteile aufweist, die
mit den Leiterbahnen elektrisch leitend verbunden sind
und mit einer Versorgungsspannungsquelle, dadurch
gekennzeichnet, daß der mit dem positiven Pol der
Versorgungsspannungsquelle (9) verbundene Anschlußteil
(7) größer ist als der mit dem negativen Pol der
Versorgungsspannungsquelle (9) verbundene Anschlußteil
(8).
2. Elektrisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der elektrische Widerstand (1)
gemeinsam mit den elektrischen Anschlußteilen (7, 8)
einstückig als flacher Körper ausgebildet ist.
3. Elektrisches Gerät nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der flache Körper als Stanzteil aus
einem bandförmigen Widerstandsmaterial ausgestanzt ist.
4. Elektrisches Gerät nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß das Widerstandsmaterial eine
Kupfer-Nickel-Legierung, insbesondere Konstantan, ist.
5. Elektrisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Leiterbahnen (3)
Kupfer-Leiterbahnen sind.
6. Elektrisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die elektrischen Anschlußteile (7,
8) durch Lötstellen (5, 6) mit den Leiterbahnen (3)
elektrisch leitend verbunden sind.
7. Elektrisches Gerät nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Lötstellen (5, 6) eine
Zinn-Legierung aufweisen.
8. Elektrisches Gerät nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die mit dem positiven Pol der
Versorgungsspannungsquelle (9) verbundene Lötstelle (5)
größer ist als die mit dem negativen Pol der
Versorgungsspannungsquelle (9) verbundene Lötstelle (6).
9. Elektrisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Leiterplatte (2) Durchbrüche (4)
aufweist, durch die die elektrischen Anschlußteile (7,
8) hindurchgesteckt sind.
10. Elektrisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der elektrische Widerstand (1) drei
elektrische Anschlußteile aufweist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19893901473 DE3901473A1 (de) | 1989-01-19 | 1989-01-19 | Elektrisches geraet |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19893901473 DE3901473A1 (de) | 1989-01-19 | 1989-01-19 | Elektrisches geraet |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3901473A1 true DE3901473A1 (de) | 1990-07-26 |
Family
ID=6372388
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19893901473 Ceased DE3901473A1 (de) | 1989-01-19 | 1989-01-19 | Elektrisches geraet |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3901473A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
1989
- 1989-01-19 DE DE19893901473 patent/DE3901473A1/de not_active Ceased
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DE-Z: SAWITZKI, Friedhelm: Die elektrothermische Kühlung und ihre Anwendungsmöglichkeiten. In: ETZ-B, Bd. 13, H. 16, 7.8.1961, S. 432 * |
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