EP0023276A1 - Potentiometer aus wenigstens zwei Leiterbahnen, zwischen denen als elektrische Verbindung eine abrollende Kontaktbrücke vorhanden ist - Google Patents

Potentiometer aus wenigstens zwei Leiterbahnen, zwischen denen als elektrische Verbindung eine abrollende Kontaktbrücke vorhanden ist Download PDF

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EP0023276A1
EP0023276A1 EP80103711A EP80103711A EP0023276A1 EP 0023276 A1 EP0023276 A1 EP 0023276A1 EP 80103711 A EP80103711 A EP 80103711A EP 80103711 A EP80103711 A EP 80103711A EP 0023276 A1 EP0023276 A1 EP 0023276A1
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EP
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resistance
contact roller
potentiometer
track
conductor tracks
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EP80103711A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Manfred Dipl.-Ing. Koslar
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C10/00—Adjustable resistors
    • H01C10/28—Adjustable resistors the contact rocking or rolling along resistive element or taps
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C1/00—Details
    • H01C1/12—Arrangements of current collectors

Definitions

  • the invention relates to a potentiometer, consisting of at least two conductor tracks, one of which is made of a good electrically conductive material and is used for power supply and the other conductor track is designed as a resistance track, with a rolling contact bridge being provided as the electrical connection between these tracks elastic, electrically conductive material.
  • Conductors in the sense of the present invention are those which are applied in the form of thin layers to an insulating base; but it can also consist of at least one conductor made of wire or metal tape on the insulating base, on which the contact bridge rolls.
  • Potentiometers ie adjustable resistors
  • the formation of the contact bridge serving as an electrical connection between the conductor tracks ke in the form of a roll or roller is also known, as can be seen in this connection from DE-PS 532 674, 532 982, 716 563 and DE-OS 17 65 545.
  • the contact roller always consists of a metal ring or a metal roller, which can optionally also be ball-bearing. In most cases, this contact roller is pressed by spring force against the resistance track, which is usually made of wire, metal strip or carbon.
  • the conductor track serving as a resistance track is usually located on rod-shaped insulating bodies or on flat surfaces, for example also in the form of a circle or on the inside of a cylinder (cf. DE-OS 17 65 545 or DE-PS 609 255).
  • DE-PS 538 301 describes a variable contact in the case of electrical variable resistors.
  • Potentiometers and similar electrical apparatus described which consists of circularly arranged resistance coils and in which an elastic metal ring is provided, which is between the resistance coil and either the axis of rotation of the device or a part connected to the axis of rotation. pressed, rolls under pressure on the resistance coil while rotating this axis and at the same time is held in position by a device, for example a disk attached to the axis of rotation.
  • a metal strip is arranged between the ring and the resistance coil, which is attached to the housing or is designed as a freely movable ring, the rolling ring can optionally consist of insulating material.
  • the ring which rolls under pressure on the resistance wheel, creates a certain contact surface with several edge turns due to its flattening; the result is a very low frictional resistance and consequently little wear and very easy mobility.
  • the object of the present invention is to specify, while avoiding the disadvantages described, a potentiometer in which the contact transition is extensive, yet permits good rolling, and at. which does not change the electrical resistance value even with high change cycles and, if possible, also causes a cleaning effect of the resistance layers.
  • rubber in the sense of the present invention is also understood to mean silicone rubber.
  • the force F can either be a spring force which results from the arrangement of a pressure spring, or the distance between the inner part or axis of the contact roller and the conductor tracks can be constant, the jacket being elastically deformed to a small amount and therefore the force F generated on the conductor tracks, that is, the elasticity of the contact roller also acts through its compression.
  • the resistance track is applied to the circuit board as a discontinuous resistance surface.
  • a potentiometer tap is carried out with elastic and conductive rollers on its surface, the construction can ensure that these two requirements described above are compatible, since the area-like contacting of this type of contacting can cover the entire area cut without difficulty .
  • DE-OS 20 47 904 describes an adjustable electrical device that can be changed by rotating its electrical values with rolling friction, but the construction of this device is extremely complicated and has no significance in practice.
  • This device has three outer rollers arranged on the inside of a housing with an internally circular cross section, between which there is an endless belt which wraps around four inner rollers, three of which are arranged between the outer rollers and one in the center, at least one of these parts consisting partly of electrically insulating and partly of electrically conductive material.
  • the endless band can consist of electrically insulating material and can have a resistance layer on one side, the resistance value of which varies along the band, the rollers that come into contact with the resistance layer at least superficially consist of electrically conductive material and the housing consists of electrically insulating material.
  • a decisive advantage of the present invention is also that it is easily possible to build tandem potentiometers of almost any selectable configuration either side by side or on an insulating plate provided on two sides with conductor tracks.
  • Fig. 1 denotes the power supply conductor track, which consists of a good electrically conductive material.
  • the resistance track 2 is arranged next to the conductor track 1 and runs in the same direction as this, is of uniform thickness and of a uniform cross section.
  • the two conductor tracks are on the .
  • Isolierstoffplatte 3 which can be a one-sided or a multi-layer coated insulating carrier.
  • the contact roller 4 consists of an inner part 5 made of solid material, for example metal or insulating material, preferably polyethylene terephthalate. The inner part 5 is pushed onto an axis 7, on which it slides well, by means of a concentric bore 6.
  • a jacket 8 is applied, which, while maintaining the elastic compressibility by adding conductive particles, for example. Metal dust or coal dust, made of conductive rubber or plastic.
  • the contact roller 4 is pressed onto the conductor tracks 1 and 2 by means of the pressing force F.
  • resistance tracks 2 are shown, in FIG. 2 in plan view as a rectangle (left side).
  • the side view shown (right side) shows that the conductor track 2 is of increasing thickness, so that the contact roller 4 'can roll over this conductor track.
  • the increasingly thick conductor track 2 can be constructed in such a way. that it is composed of layers of material with different specific conductivity (different specific resistance). The lowest and therefore longest layer is very high-resistance, and the top, shortest layer is very low-resistance. The intermediate layers are graded accordingly, so that the result is a logarithmic resistance characteristic.
  • the conductor track is of uniform thickness according to the side view (right side), but it increases in width according to the top view (left side), so that a correspondingly long contact roller 4 is also required.
  • the use of a contact roller 4 with a conductive, elastic surface according to the invention results in a particularly advantageous embodiment of a potentiometer with a logarithmic characteristic over a range of several powers of ten.
  • the conductor track 2 is preferably composed of individual narrow longitudinal strips 2a, which consist of materials with different specific resistances and are well contacted by the contact roller.
  • the longest longitudinal stripe (left) is high-resistance, e.g.
  • the shortest longitudinal stripe (right) is low-resistance over its length, e.g. 1 k ohm.
  • the longitudinal strips in between are graded accordingly, both with regard to the resistance value and with regard to the resulting boundary line, which is shown here in a curve. In this way it is e.g. possible to produce a potentiometer with a logarithmic characteristic of the resistance value, which covers the range from 1 k ohm to 10 k ohm.
  • the conductor track 10 serving as a resistance track and the conductor track 11 serving as a power supply are applied in the form of concentric ring surfaces on the circuit board 3; the contact roller 12 is arranged rotatably about the center of the concentric rings 10 and 11 and has an increasing diameter in the radial direction.
  • the pressure force F ensures that a sufficient Contact is given.
  • the pressing force F can be realized in various ways known per se, for example by spiral springs which are supported against the housing, or by a spring which interacts with a second axis, as is shown schematically in FIG. 5, or by the elastic properties of the contact jacket 8 itself.
  • the contact roller 17 consists of an inner part 18 made of solid insulating material and a jacket 19 made of conductive rubber or plastic applied thereon.
  • a spring 20 is fixed, which cooperates with an axis 21.
  • a further contact roller 22 is attached, which interacts with conductor tracks 23 and 24 on the opposite side of the insulating plate 3.
  • the contact roller 17 is also on the other side of the circuit board 3 opposite a contact roller, which, however, is not visible in the drawing.
  • a spring 25 is attached to the axis of this contact roller and the axis 7 of the contact roller 17.
  • a switch and a logarithmic potentiometer can be implemented.
  • the conductor tracks 1 and 2 are on the inside. nenamide a cylindrical housing 26 applied from insulating material.
  • the pressing force F acts radially outward on the contact roller 4.
  • One possibility for realizing this force F is described, for example, in DE-PS 609 255.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Adjustable Resistors (AREA)

Abstract

Potentiometer aus wenigstens zwei Leiterbahnen, zwischen denen als elektrische Verbindung eine abrollende Kontaktbrücke vorhanden ist.
Es wird ein Potentiometer vorgeschlagen, das wenigstens zwei Leiterbahnen (1, 2) enthält, zwischen denen als elektrische Verbindung eine als Kontaktwalze (4) ausgebildete, abrollende Kontaktbrücke vorhanden ist, die aus einem Innenteil (5) aus festem Material und aus einem an der Oberfläche des Innenteils (5) aufgebrachten Mantel (8) aus leitend gemachtem Gummi oder Kunststoff besteht. (Fig. 1 +5)
Figure imgaf001

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Potentiometer, bestehend aus wenigstens zwei Leiterbahnen, von denen eine Leiterbahn aus gut elektrisch leitfähigem Material besteht und der Stromzuführung dient und die andere Leiterbahn als Widerstandsbahn ausgebildet ist, wobei als elektrische Verbindung zwischen diesen Bahnen eine abrollende Kontaktbrücke vorhanden ist, die aus elastischem, elektrisch leitfähigem Material besteht.
  • Leiterbahnen im Sinne der vorliegenden Erfindung sind solche, die in Form dünner Schichten auf eine isolierende Unterlage aufgetragen sind; es kann aber auch auf der isolierenden Unterlage wenigstens eine Leiterbahn aus Draht oder aus Metallband bestehen, auf der die Kontaktbrücke abrollt.
  • Potentiometer, d.h. regelbare Widerstände, sind seit langem bekannt..Die Ausbildung der als elektrische Verbindung zwischen den Leiterbahnen dienenden Kontaktbrükke in Form einer Rolle oder Walze ist ebenfalls bekannt, wie es in diesem Zusammenhang aus den DE-PSen 532 674, 532 982, 716 563 und der DE-OS 17 65 545 hervorgeht. Bei diesen bekannten Potentiometern besteht die Kontaktrolle stets aus einem Metallring oder einer Metallrolle, die ggf. auch kugelgelagert sein kann. Diese Kontaktrolle wird in den meisten Fällen durch Federkraft gegen die meist aus Draht, Metallband oder aus Kohlenstoff bestehende Widerstandsbahn gedrückt. Die als Widerstandsbahn dienende Leiterbahn befindet sich meist auf stabförmigen Isolierkörpern oder auf ebenen Flächen, z.B. auch in Kreisform oder auch auf der Innenseite eines Zylinders (vgl. DE-OS 17 65 545 bzw. DE-PS 609 255).
  • In der DE-PS 538 301 ist ein veränderlicher Kontakt bei elektrischen Regelwiderständen,. Potentiometern und ähnlichen elektrischen Apparaten beschrieben, der aus kreisförmig angeordneten Widerstandsspulen besteht und bei dem ein elastischer Metallring vorgesehen ist, der zwischen die Widerstandsspule und entweder die Drehachse des Gerätes oder einen mit der Drehachse verbundenen Teil. gepreßt, beim Drehen dieser Achse unter Druck auf der Widerstandsspule abrollt und gleichzeitig durch eine Einrichtung, beispielsweise eine auf der Drehachse befestigte Scheibe, in seiner Stellung gehalten wird. Wenn zwischen dem Ring und der Widerstandsspule ein Metallband angeordnet ist, das am Gehäuse befestigt oder als freibeweglicher Ring ausgebildet ist, kann der abrollende Ring ggf. aus Isoliermaterial-bestehen. Der Ring, der unter Druck auf dem Widerstandsrad abrollt, schafft durch seine Abplattung eine gewisse Berührungsfläche mit mehreren Randwindungen; es resultiert ein sehr kleiner Reibungswiderstand und infolgedessen eine geringe Abnutzung und sehr leichte Beweglichkeit.
  • Alle diesen bekannten Kontaktwalzen haben den Nachteil, daß ihre Oberfläche - selbst wenn es sich um einen elastischen Teilring handelt - nur punktförmig'mit den Unebenheiten der als Widerstandsschicht dienenden Leiterbahn in Berührung kommt und auf ihnen abrollt. Der Kontaktübergang ist somit naturgemäß nur punkt- oder bestenfalls linienförmig. Um eine vibrationssichere Kontaktgabe zu erhalten, muß ein gewisser Kontaktdruck aufgewandt werden, wodurch einerseits dennoch ein gewisser Abrieb an der Widerstandsfläche erfolgt und wodurch andererseits Übergangswiderstände an den punkt- oder linienförmigen Kontaktübergängen entstehen, weil nicht die gesamte Fläche als Kontaktgabe dient. Es kommt somit zu einem gewissen Abrieb und damit auch zu einer Änderung des Kontaktüberganges, so daß das Potentiometer nach längerer Benutzung Veränderungen seiner elektrischen Werte erfährt. Ferner ist der Kontakt durch seine federnde Auflage bei Vibrationen und Stoßbelastungen gewissen Veränderungen unterworfen. Bei sehr harten Widerstandsschichten, beispielsweise aus Metalloxiden oder aus Glanzkohle, führen diese Verhältnisse zu metallischen Niederschlägen auf der Widerstandsbahn, wodurch-ebenfalls Widerstandsveränderungen bewirkt werden.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der geschilderten Nachteile ein Potentiometer anzugeben, bei dem der Kontaktübergang flächenhaft ist, dennoch ein gutes Abrollen gestattet, und bei. dem selbst bei hohen Veränderungszyklen keine Änderung des elektrischen Widerstandswertes eintritt und möglichst auch ein Reinigungseffekt der Widerstandsschichten bewirkt wird.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Potentiometer der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß durch folgende Merkmale gekennzeichnet:
    • a) Die Kontaktbrücke ist als Kontaktwalze ausgebildet und besteht aus einem Innenteil aus festem Material (Metall, Isolierstoff), der mittels einer konzentrischen Bohrung auf eine Achse aufgeschoben ist, und aus einem an der Oberfläche des Innenteils aufgebrachten Mantel, der aus unter Aufrechterhaltung seiner elastischen Zusammendrückbarkeit durch Zusatz leitfähiger Partikel (Metallstaub, Kohle) leitend gemachten Gummi oder Kunststoff besteht,
    • b) die Leiterbahnen sind in der Art der Leitungszüge gedruckter Schaltungen auf einer ein- oder mehrlagigen Schaltplatte zueinander in gleicher Richtung verlaufend aufgetragen,
    • c) die Kontaktwalze ist durch eine Kraft F gegen beide Leiterbahnen gedrückt.
  • Unter dem Begriff "Gummi" im Sinne der vorliegenden Erfindung ist auch Siliconkautschuk zu verstehen.
  • Die Kraft F kann entweder eine Federkraft sein, die aus der Anordnung einer Andruckfeder resultiert, oder es kann der Abstand zwischen Innenteil bzw. Achse der Kontaktwalze und den Leiterbahnen konstant sein, wobei der Mantel zu einem geringen Betrag elastisch verformt ist und deshalb die Kraft F auf die Leiterbahnen erzeugt, d.h.. die Elastizität der Kontaktwalze wirkt auch durch ihre Zusammendrückung.
  • Durch die Erfindung wird erreicht, daß der Kontaktübergang bei dieser Art der Kontaktierung.nicht mehr punkt-oder linienförmig, sondern flächenförmig erfolgen kann.
  • Es ist vorteilhaft, wenn die-Widerstandsbahn als diskontinuierliche Widerstandsfläche auf die Schaltplatte aufgetragen ist.
  • Bei den bisherigen Potentiometern mit diskontinuierlicher - Widerstandsbelegung, z.B. bei logarithmischen Potentiometern, war es üblich, die Widerstandsmaterialien in unterschiedlicher Schichtstärke auf die Widerstandsbahn aufzubauen, z.B. keilförmig um einen diskontinuierlichen Widerstandsabgriff zu realisieren.
  • Den diskontinuierlichen Widerstandsabgriff durch eine einfache und präzise Flächenbedruckung gleicher Stärke, aber mit einer bestimmten Kurvenform der Widerstandsflächenkontur, war nur schwer zu erreichen. Dies hätte nämlich gleichzeitig erfordert, den Abgriff des Widerstandes zumindest linienförmig über den gesamten Flächenschnitt zu realisieren.
  • Bei Präzisionspotentiometern ist es nur unter erheblichem technischem Aufwand möglich, den Vorteil der diskontinuierlichen Fläche mit dem Nachteil der dann linienförmig notwendigen Kontaktgabe zu verbinden.
  • Wird dagegen gemäß der vorliegenden Erfindung ein Potentiometerabgriff mit an ihrer Oberfläche elastischen und leitenden Rollen durchgeführt, so kann durch den konstruktiven Aufbau gewährleistet werden, daß diese beiden oben beschriebenen Forderungen vereinbar sind, da die flächenförmige Kontaktgabe dieser Kontaktierungsart ohne Schwierigkeiten.den gesamten Flächenschnitt bedecken kann.
  • In. der DE-OS 20 47 904 ist zwar eine einstellbare elektrische Vorrichtung beschrieben, die durch Verdrehen in ihren elektrischen Werten mit rollender Reibung veränderbar ist, jedoch ist der konstruktive Aufbau dieser Vorrichtung extrem kompliziert und hat in der Praxis keine Bedeutung erlangt. Es sind nämlich bei dieser Vorrichtung auf der Innenseite eines Gehäuses mit innen kreisrundem Querschnitt drei äußere Rollen angeordnet, zwischen denen sich ein endloses Band befindet, das vier innere Rollen umschlingt, von denen drei zwischen den äußeren Rollen und eine im Zentrum angeordnet sind, wobei mindestens einer dieser Teile teilweise aus elektrisch isolierendem und teilweise aus elektrisch leitendem Material besteht. Das endlose Band kann aus elektrisch isolierendem Material bestehen und auf einer Seite eine Widerstandsschicht tragen, deren Widerstandswert längs des Bandes unterschiedlich ist, wobei die mit der Widerstandsschicht in Kontakt kommenden Rollen mindestens oberflächlich aus elektrisch leitendem Material bestehen und das Gehäuse aus elektrisch isolierendem Material besteht.
  • Diese verschiedenen Erfordernisse und der komplizierte Aufbau dieser bekannten Vorrichtung legen die vorliegende Erfindung nicht nahe.
  • Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Von besonderem Vorteil ist es, wenn neben den Leiterbahnen weitere Leiterbahnen angeordnet sind, die als Schaltflächen eines mit einer weiteren Kontaktwalze betätigten Schalters dienen und diese Kontaktwalze ebenso wie die Kontaktwalze des Potentiometers aus einem Innenteil aus festem Isoliermaterial und einem darauf aufgebauten Mantel aus leitend gemachtem Gummi oder Kunststoff besteht.
  • Ein Schalter, wie er hier neben dem Potentiometer zum Einsatz kommt, ist bereits Gegenstand der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung P 29 09 585.0 vom 12.3.1979. Die Anwendung dieses Kontaktwalzenprinzips bei Potentiometern eröffnet neue, besonders vorteilhafte und nicht vorhersehbare Anwendungsmöglichkeiten bei der Ausgestaltung und für die Eigenschaften (z.B. Lebensdauer, Präzision) solcher Potentiometer.
  • Ein entscheidender Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht auch darin, daß es ohne weiteres möglich ist, entweder nebeneinander oder auf einer zweiseitig mit Leiterbahnen versehenen Isolierstoffplatte auch Tandempotentiometer fast jeder wählbaren Konfiguration zu bauen.
  • Es ist durch Versuche erhärtet, daß durch die Walkarbeit der elastischen Kontaktrollen ein guter Reinigungseffekt der Kontaktelemente, also hier der Metallbahnen und der Widerstandsbahnen auf Isolierstoffplatten, erzielt wird. Der überlicherweise bei Potentiometern bestehende Widerspruch zwischen Verschleiß der Kontaktteile und Reinigung der Kontaktteile wird somit durch die vorliegende Erfindung beseitigt oder mindestens um Größenordnungen verringert.
  • Zur Erläuterung der Erfindung dient die nachfolgende Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren.
  • Es zeigen
    • Fig. 1 den Aufbau eines Potentiometers nach der Erfindung in schematischer Form;
    • Fig. 2 den prinzipiellen Aufbau eines diskontinuierlichen Widerstandsstreifens mit unterschiedlicher Schichtstärke, links in Aufsicht und rechts in Seitenansicht;
    • Fig. 3 ein Potentiometer mit diskontinuierlicher Widerstandsfläche bei gleicher Schichtstärke, links in Aufsicht und rechts in Seitenansicht;
    • Fig. 4 ein Potentiometer mit ringförmig angeordneten Leiterbahnen;
    • Fig. 5 eine Kombination von Potentiometer und Schalter;
    • Fig. 6 ein Potentiometer nach der. Erfindung, bei dem die Widerstandsbahnen auf der inneren Oberfläche eines zylindrischen Körpers angeordnet sind.
  • In Fig. 1 ist mit 1 die der Stromzuführung dienende Leiterbahn bezeichnet, die aus gut elektrisch leitfähigem Material besteht. Die Widerstandsbahn 2 ist neben der Leiterbahn 1 angeordnet und verläuft in gleicher Richtung wie diese, ist von gleichmäßiger Stärke und von gleichmäßigem Querschnitt. Die beiden Leiterbahnen befinden sich auf der.Isolierstoffplatte 3, die ein einseitig oder ein mehrlagig beschichteter isolierender Träger sein kann. Die Kontaktwalze 4 besteht-aus einem Innenteil 5 aus festem Material, beispielsweise Metall oder Isolierstoff, vorzugsweise Polyäthylenterephthalat. Der Innenteil 5 ist mittels einer konzentrischen Bohrung 6 auf eine Achse 7, auf der er gut gleitet, aufgeschoben. An der Oberfläche des Innenteils 5 ist ein Mantel 8 aufgebracht, der aus unter Aufrechterhaltung der elastischen Zusammendrückbarkeit durch Zusatz leitfähiger Partikel, beispielsweise. Metallstaub oder Kohlenstaub, leitend gemachtem Gummi oder Kunststoff besteht. Die Kontaktwalze 4 wird mittels Andruckkraft F auf die Leiterbahnen 1 und 2 gedrückt.
  • In den Figuren 2 und 3 sind Widerstandsbahnen 2 dargestellt, und zwar in Figur 2 in Draufsicht als Rechteck (linke Seite). Aus der dargestellten Seitenansicht (rechte Seite) geht hervor, daß die Leiterbahn 2 von zunehmender Dicke ist, so daß die Kontaktwalze 4' über diese Leiterbahn hinwegrollen kann. Die zunehmend dicker werdende Leiterbahn 2 kann derart aufgebaut sein,. daß sie aus Schichten aus Material mit unterschiedlicher spezifischer Leitfähigkeit (unterschiedlichem spezifischem Widerstand) zusammengesetzt ist. Die unterste und damit längste Schicht ist dabei sehr hochohmig, und die oberste, kürzeste Schicht ist sehr niederohmig. Die Zwischenschichten sind entsprechend abgestuft, so daß im Ergebnis eine logarithmische Widerstandskennlinie resultiert.
  • In Fig. 3 ist die Leiterbahn gemäß Seitenansicht (rechte Seite) von gleichmäßiger Dicke, sie nimmt jedoch gemäß Aufsicht (linke Seite) an Breite zu, so daß auch eine entsprechend lange Kontaktwalze 4 erforderlich ist. Durch die Verwendung einer Kontaktwalze 4 mit leitfähiger, elastischer Oberfläche gemäß der Erfindung ergibt sich eine besonders vorteilhafte Ausführungsform eines Potentiometers mit logarithmischer Kennlinie über einen Bereich von mehreren Zehner-Potenzen. Hierfür ist die Leiterbahn 2 vorzugsweise aus einzelnen schmalen Längsstreifen 2a zusammengesetzt, die aus Materialien mit unterschiedlichen spezifischen Widerständen bestehen und von der Kontaktwalze gut kontaktiert werden. Der längste Längsstreifen (links) ist hochohmig, z.B. 5 M Ohm über seine gesamte Länge, der kürzeste Längsstreifen (rechts) ist über seine Länge niederohmig, z.B. 1 k Ohm. Die dazwischen liegenden Längsstreifen sind entsprechend abgestuft, und zwar sowohl im Hinblick auf den Widerstandswert als auch im Hinblick auf die resultierende Begrenzungslinie, die hier kurvenförmig dargestellt ist. Auf diese Weise ist es z.B. möglich, ein Potentiometer mit logarithmischer Kennlinie des Widerstandswertes herzustellen, das den Bereich von 1 k Ohm bis 10 k Ohm überstreicht.
  • Gemäß Fig. 4 ist die als Widerstandsbahn dienende Leiterbahn 10 und die als Stromzuführung dienende Leiterbahn 11 in Form konzentrischer Ringflächen auf der Schaltplatte 3 aufgetragen; die Kontaktwalze 12 ist um den Mittelpunkt der konzentrischen Ringe 10 und 11 drehbar angeordnet und weist in radialer Richtung zunehmenden Durchmesser auf. Die Andruckkraft F sorgt dafür, daß ein ausreichender Kontakt gegeben ist.
  • Die Andruckkraft F kann in verschiedener, an sich bekannter Weise realisiert werden, beispielsweise durch Spiralfedern, die sich gegen das Gehäuse abstützen, oder durch eine Feder, die mit einer zweiten Achse zusammenwirkt, wie dies in Fig. 5 schematisch gezeigt ist, oder durch die elastischen Eigenschaften des Kontaktmantels 8 selbst.
  • Gemäß Fig. 5 sind neben den Leiterbahnen 1 und 2 weitere Leiterbahnen angeordnet, die als Schaltflächen 13, 14, 15 und 16 eines mit einer weiteren Kontaktwalze17 betätigten Schalters dienen. Die Kontaktwalze 17 besteht wie die Kontaktwalze 4 aus einem Innenteil 18 aus festem Isoliermaterial und einem darauf aufgebrachten Mantel 19 aus leitend gemachten Gummi oder Kunststoff. An der Achse 7 ist eine Feder 20 befestigt, die mit einer Achse 21 zusammenwirkt. Auf dieser Achse 21 ist eine weitere Kontaktwalze 22 angebracht, die mit Leiterbahnen 23 und 24 auf der gegenüberliegenden Seite der Isolierstoffplatte 3 zusammenwirkt. Auch der Kontaktwalze 17 liegt auf der anderen Seite der Schaltplatte 3 eine Kontaktwalze gegenüber, die in der Zeichnung jedoch nicht erkennbar ist. Auf der Achse dieser Kontaktwalze und'der Achse 7 der Kontaktwalze 17 ist eine Feder 25 angebracht.
  • Mit der Mehrfachfunktionen ausübenden Anordnung nach Fig. 5 läßt sich beispielsweise ein Schalter und ein logarithmisches Potentiometer realisieren. Anwendungsfälle. hierfür sind in zahlreicher Weise, beispielsweise bei Meßgeräten, vorhanden.
  • Gemäß Fig. 6 sind.die Leiterbahnen 1 und 2 auf der In-. nenfläche eines zylinderförmigen Gehäuses 26 aus Isoliermaterial aufgetragen. Die Andruckkraft F wirkt radial nach außen auf die Kontaktwalze 4. Eine Möglichkeit für die Realisierung dieser Kraft F ist beispielsweise in der DE-PS 609 255 beschrieben.

Claims (6)

1. Potentiometer, bestehend aus wenigstens zwei Leiterbahnen, von denen eine Leiterbahn aus gut leitfähigem Material besteht und der Stromzuführung dient und die andere Leiterbahn als Widerstandsbahn ausgebildet ist, wobei als elektrische Verbindung zwischen diesen Bahnen eine abrollende Kontaktbrücke vorhanden ist, die aus elastischem, elektrisch leitfähigem Material besteht, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
a) Die Kontaktbrücke ist als Kontaktwalze (4) ausgebildet und besteht aus einem Innenteil (5) aus festem Material (Metall, Isolierstoff), der mittels einer konzentrischen Bohrung (6) auf eine Achse (7) aufgeschoben ist und aus einem an der Oberfläche des Innenteils (5) aufgebrachten Mantel (8), der aus unter Aufrechterhaltung seiner elastischen Zusammendrückbarkeit durch Zusatz leitfähiger Partikel (Metallstaub, Kohle) leitend gemachtem Gummi oder Kunststoff besteht,
b) die Leiterbahnen (1, 2) sind in der Art der Leitungszüge gedruckter Schaltungen auf einer ein- oder mehrlagigen Schaltplatte (3) zueinander in gleicher Richtung verlaufend aufgetragen,
c) die Kontaktwalze (4) ist durch eine Kraft (F) gegen beide Leiterbahnen (1, 2) gedrückt.
2. Potentiometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsbahn (2) als diskontinuierliche Widerstandsfläche (9) auf die Schaltplatte (3) aufgetragen ist (Fig. 2 und 3).
3. Potentiometer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsbahn 2 aus übereinander angeordneten Schichten oder aus nebeneinander angeordneten schmalen Längsstreifen (2a) jeweils aus Widerstandsmaterial mit unterschiedlicher spezifischer elektrischer Leitfähigkeit besteht.
4. Potentiometer nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die als Widerstandsbahn dienende Leiterbahn (10) und die als Stromzuführung dienende Leiterbahn (11) in Form konzentrischer Ringflächen auf die Schaltplatte (3) aufgetragen sind und die Kontaktwalze (12) um den Mittelpunkt der konzentrischen Ringe drehbar angeordnet ist und in radialer Richtung zunehmenden Durchmesser aufweist (Fig. 4).
5. Potentiometer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahnen (1, 2) auf der Innenfläche eines zylinderförmigen Gehäuses (26) aus Isoliermaterial aufgetragen sind und die Kraft (F) auf die Kontaktwalze (4) radial nach außen wirkt (Fig. 6).
6. Potentiometer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß neben den Leiterbahnen (1, 2) weitere Leiterbahnen angeordnet sind, die als Schaltflächen (13, 14, 15, 16) eines mit einer weiteren Kontaktwalze (17) betätigten Schalters dienen und die Kontaktwalze (17) ebenso wie die Kontaktwalze (4) aus einem Innenteil (18) aus festem Isoliermaterial und einem darauf aufgebrachten Mantel (19) aus leitend gemachtem Gummi oder Kunststoff besteht (Fig.5).
EP80103711A 1979-07-26 1980-06-30 Potentiometer aus wenigstens zwei Leiterbahnen, zwischen denen als elektrische Verbindung eine abrollende Kontaktbrücke vorhanden ist Withdrawn EP0023276A1 (de)

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