DE1916891U - NONLINEAR FUNCTIONAL POTENTIOMETER WITH SEMICONDUCTOR RESISTANT LAYER - Google Patents
NONLINEAR FUNCTIONAL POTENTIOMETER WITH SEMICONDUCTOR RESISTANT LAYERInfo
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Description
PA51073HB.7.W Xl PA51073HB.7.W Xl
17. Juli 196417th July 1964
lG. Stuttgart, den -24lG. Stuttgart, -24
/2Vc/ 2Vc
Zeiss Ikon AG. Stuttgart, den-Zeiss Ikon AG. Stuttgart, the-
- zu Pa.1229 -- to Pa.1229 -
"Eichtlineares Funktionspotentiometer mit Halble it erwid erst and s s chi cht""Calibrated function potentiometer with half-it answer first and foremost "
A/£c/eri4f>)OA / £ c / eri4f>) O
Die ■bezieht sich auf Funktionspotentiometer, die bei niedrigen Herstellungskosten ein hohes Maß an Genauigkeit und Betriebssicherheit gewährleisten. Besonders geeignet sind solche Potentiometer zur Regelung des Photostroms in Belichtungsmessern, insbesondere für Kameras mit Belichtungsautomatik. Es besteht bei solchen Geräten häufig der Wunsch, den Photostrom in bestimmten diskreten Stufen zu verändern, die jeweils einer Blendenstufe entsprechen. Um der Photozellencharakteristik Rechnung zu tragen, ist es dann notwendig, einen Vorwiderstand von Stufe zu Stufe nach einem empirischen Gesetz veränderlich zu halten. Speziell bei Brückenschaltungen mit Photowiderständen wird für diesen Zweck ein Funktionspotentiometer mit einer Regelikurve nach Art einer Exponentialfunktion benötigt.The ■ refers to function potentiometers that a high degree of accuracy at low manufacturing costs and ensure operational safety. Such potentiometers are particularly suitable for regulating the photocurrent in exposure meters, especially for cameras with automatic exposure. With such devices there is often a desire to increase the photocurrent in certain discrete steps change, each corresponding to a f-stop. To take the photocell characteristics into account, it is then it is necessary to keep a series resistance variable from stage to stage according to an empirical law. Special in the case of bridge circuits with photoresistors, this Purpose of a function potentiometer with a control curve in the manner of an exponential function.
Für ähnliche Aufgaben hat man bisher u.a. Drahtpotentiometer mit abschnittsweise linearer Wicklung benutzt, die aber neben verhältnismäßig großen Abmessungen noch den ITachteil haben, daß der geforderte empirische Verlauf des Widerstandes nur in grober Annäherung nachgebildet werden kann. Hohe Widerstandswerte sind nur mit extrem dünnen Drähten zu verwirklichen, die leicht zu Störungen Anlaß geben. Auch Potentiometer mit gespritzter Widerstandsschicht sind gebräuch-For similar tasks, wire potentiometers with linear winding sections have been used up to now, but the In addition to relatively large dimensions, they also have the disadvantage that the required empirical course of the resistance can only be reproduced in a rough approximation. High resistance values can only be achieved with extremely thin wires, which easily give rise to disturbances. Potentiometers with an injection-molded resistance layer are also used.
lieh, deren spezifischer Widerstand beispielsweise durch ungleichförmige Bewegung der Potentiometerbahn relativ zur Spritzpistole veränderlich gehalten wurde. Bei diesen Potentiometern bereitete die Reproduzierbarkeit große Schwierigkeiten; daher mußten ziemlich große Toleranzen in Kauf genommen werden. Überdies erwies sich der Kontakt zwischen der Halbleiterschicht und der Potentiometerbahn oft als zusätzliche Störungsquelle.borrowed, their specific resistance, for example, by non-uniform Movement of the potentiometer track relative to the Spray gun was held changeably. With these potentiometers, the reproducibility caused great difficulties; therefore quite large tolerances had to be accepted. In addition, the contact between the semiconductor layer and the potentiometer track are often an additional source of interference.
Gemäß vorliegender werden die erwähnten Schwierigkeiten dadurch vermieden, daß der Widerstand des Potentiometers abschnittsweise mit Widerstandsmaterial von unterschiedlichem, aber innerhalb jedes Abschnittes konstantem spezifischen Widerstand bedeckt wird, und daß die für angenähert äquidistante Teilung der Empfindlichkeitsskala benötigte Regelkurve allein durch veränderliche Breite der Widerstandsschicht innerhalb der einzelnen Abschnitte nachgebildet wird.In accordance with the present, the aforementioned difficulties become avoided that the resistance of the potentiometer is partially covered with resistance material of different, but within each section constant resistivity is covered, and that for approximated equidistant division of the sensitivity scale required Control curve simulated solely by changing the width of the resistance layer within the individual sections will.
Durch diese Maßnahme wird die Reproduzierbarkeit ganz wesentlich verbessert. Zur Herstellung eines einwandfreien Kontaktes zwischen Stromabnehmer und Schicht wird die Schicht mit einem feinen Metallraster unterlegt, das entweder unmittelbar oder über metallische Kontaktraster vom Stromabnehmer bestrichen wird.This measure improves the reproducibility quite significantly. To produce a flawless Contact between current collector and layer, the layer is underlaid with a fine metal grid, which is either is painted by the pantograph directly or via a metallic contact grid.
Als Beispiel zur Erläuterung der wird im folgen-As an example to explain the
den ein Potentiometer zur Verwendung in einer Brückenschaltung mit Photowiderstand nach Fig. 1 beschrieben. Darin bedeuten R1 den von Lichtstrahlen L beleuchteten Photowiderstand, Rp das stufenweise veränderliche Funktionspotentiometer, R, und R. sind Festwiderstände, G ein Galvanometer und B eine Batterie zum Betrieb der Schaltung. Die einzelnen Widerstandsstufen des Potentiometers Rp sind den zu berücksichtigenden Filmempfindlichkeiten zugeordnet, die im Beispiel den Bereich 2 bis 30 DIH umfassen. Je drei Widerstand sstuf en entsprechen mit 3° DIN einer Blendenstufe, so daß mit dem Potentiometer insgesamt 9 i/3 Blendenstufen oderwhich describes a potentiometer for use in a bridge circuit with photoresistor according to FIG. R 1 denotes the photoresistor illuminated by light rays L, Rp the step-wise variable function potentiometer, R and R. are fixed resistors, G a galvanometer and B a battery for operating the circuit. The individual resistance levels of the potentiometer Rp are assigned to the film sensitivities to be taken into account, which in the example cover the range from 2 to 30 DIH. Every three resistance levels correspond to a f-stop at 3 ° DIN, so that with the potentiometer a total of 9 1/3 f-stops or
Q -X-Z Q -XZ
ein Umfang der Objekthelligkeiten von 1:2 '^ = ι:645 erfaßt wird. Rp wird nun so bemessen, daß das Galvanometer G stromlos wird, wenn der Photowiderstand R1 vom Objekt die zur eingestellten Empfindlichkeitsstufe gehörende Lichtmenge L empfängt. Zwischen Rp und R1 besteht dann die Beziehunga range of object brightnesses of 1: 2 '^ = ι: 645 is recorded. Rp is now measured in such a way that the galvanometer G is de-energized when the photoresistor R 1 receives the amount of light L belonging to the set sensitivity level from the object. The relationship then exists between Rp and R 1
R2 = RT R1 R 2 = RT R 1
Da R^ und R* konstant sind, bedeutet dies, daß die Werte Rg den vorkommenden V/iderstandswerten R.. proportional nachgebildet sein müssen. In Fig. 2 ist nun für einen bestimmten Typ von Photowiderständen die verlangte Zuordnung der Widerstandswerte Rp zu den Empfindlichkeitsstufen χ = 3 bis χ = 30° DIN in halblogarithmischer Darstellung wiedergegeben. Die Aufgabe besteht somit darin, diese Kurve mit einem zuverlässig arbeitenden Funktionspotentiometer nachzubilden.Since R ^ and R * are constant, this means that the values Rg the occurring V / resistance values R .. are modeled proportionally must be. FIG. 2 now shows the required assignment of the resistance values for a specific type of photoresistors Rp for the sensitivity levels χ = 3 to χ = 30 ° DIN reproduced in a semi-logarithmic representation. The task is therefore to simulate this curve with a reliably working function potentiometer.
Das Funktionspotentioraeter nach der ist in Fig. 3a im Schnitt und in Fig. 3b in Aufsicht dargestellt. Grundbestandteil ist die Gewindebuchse 1, die mit Hilfe der Mutter in eine Bohrung der Wandung, beispielsweise eines Belichtungsmessers, befestigt werden kann. Fig. 3a zeigt weiter den Betätigungsknopf 3 mit der von 2° bis 30° DIN reichenden Empfindlichkeit sskala, ferner die mit 3 verbundene Achse 4 und die Buchse 5, in welche der Stromabnehmer 6 eingelassen ist. · Träger der Widerstandsschicht 7 sind die in Fig. 3b mit I, II, III und IV bezeichneten IsolierstoffSektoren 8. Mit Hilfe von Schrauben 9 sind diese Sektoren mit der Buchse 1 verbunden. Auf jedem Sektor befinden sich sechs volle und an den radialen Begrenzungslinien zwei halbe Leitstreifen 10. Sämtliche Leitstreifen sind mit der Widerstandsschicht 7 bedeckt und ausserhalb dieser Schicht mit Bohrungen durchsetzt, in welche die Kontaktnieten 11 eingelassen sind. Die nieten stellen auch die leitende Verbindung zwischen benachbarten Sektor-en her und werden vom Stromabnehmer 6 bestrichen. Die Zahl der Kontaktnieten stimmt mit der Anzahl der vorgesehenen Empfindlichkeit sstuf en Uberein. Ihre Zuordnung zur Empfindlichkeit sskala wird in Fig. 3b durch die eingeklammerten Empfindlichkeit sangaben (2°) bis (30°) DIM" veranschaulicht. Zur Stromzuführung dienen die Lötösen 12 und 13, und zwar ist 12 durch die flexible Litze 14 mit dem Schleifer 6 verbunden, während 13 mit dem Leitstreifen 2° DHT des Sektors I in Verbindung steht.The function potentiometer according to the is in Fig. 3a shown in section and in Fig. 3b in plan view. The basic component is the threaded bushing 1, which with the help of the nut can be fastened in a bore in the wall, for example of a light meter. Fig. 3a further shows the actuation button 3 with sensitivity ranging from 2 ° to 30 ° DIN sscale, also the axis 4 connected to 3 and the socket 5 into which the current collector 6 is embedded. · The carriers of the resistance layer 7 are the insulating material sectors 8 designated in FIG. 3b with I, II, III and IV These sectors are connected to the socket 1 by screws 9. There are six full and six on each sector radial boundary lines two half guide strips 10. All Conductive strips are covered with the resistance layer 7 and outside this layer interspersed with bores into which the contact rivets 11 are let. Put the rivets also establish the conductive connection between neighboring sectors and are swept by the pantograph 6. The number of Contact riveting corresponds to the number of intended sensitivity levels. Your assignment to sensitivity The scale is indicated in FIG. 3b by the sensitivity in brackets s indications (2 °) to (30 °) DIM "illustrated The soldering lugs 12 and 13 are used to supply power, namely 12 connected by the flexible strand 14 with the wiper 6, while 13 with the conductive strip 2 ° DHT of the sector I in connection stands.
Der Deutlichkeit halber ist in den Fign. 4a und 4b einer derFor the sake of clarity, in FIGS. 4a and 4b one of the
identischen Sektoren I bis IV gesondert dargestellt, und zwar als Halbfabrikat ohne Kontaktniete. Erkennbar sied die Widerstandsschicht 7, die isolierende Unterlage in Sektorform und die Leitstreifen 10. Die Leitstreifen umfassen die Bohrungen 15, in die gemäß Fig. 3 nach Montage die Kontaktnieten 11 eingesetzt werden. Ersichtlich sind in Fig. 4b die Leitstreifen 10a und 10b am Rande der Widerstandsschicht nur in halber Breite ausgeführt, um eine Messung des Gesamtwiderstandes der Widerstandsschicht des Sektors zu ermöglichen.identical sectors I to IV shown separately, as a semi-finished product without contact rivets. The resistance layer is noticeably boiling 7, the insulating pad in the form of a sector and the conductive strips 10. The conductive strips encompass the bores 15, in which the contact rivets 11 are inserted according to FIG. 3 after assembly. Can be seen in Fig. 4b Conductive strips 10a and 10b at the edge of the resistance layer are only half-width, in order to measure the total resistance to allow the resistance layer of the sector.
Durch die Aufteilung der Regelkurve des Funktionspotentiometers in vier Teilabschnitte wird erreicht, daß auf jeden Teilabschnitt der Widerstandsschicht nur der vierte Teil des gesamten Regelumfanges entfällt. Während It. Fig. 2 der Widerstand einen Regelbereich von 28 a: 1540 Λ = 1 !55 besitzen muß, entfällt auf die Teilbereiche nur eine Widerstand svariat ion zwischen 1:2.43 und 1ΐ3·08. Dies geht aus der nachfolgenden Tabelle hervor, die für die vier Sektoren den Regelumfang R . : E und den auf jeden Sektor entfallenen Widerstandsanteil R - Rmin angibt.By dividing the control curve of the function potentiometer into four sub-sections, it is achieved that only the fourth part of the entire control range is used for each sub-section of the resistance layer. While according to Fig. 2 the resistance must have a control range of 28 a: 1540 Λ = 1.55, the sub-ranges only have a resistance variation between 1: 2.43 and 1ΐ3 · 08. This can be seen from the following table, which defines the scope of regulation R for the four sectors. : E and the resistance component R - R min allotted to each sector.
Die Widerstandsvariation wird bei dem g emäß en Potentiometer dadurch erreicht, daß die Breite der Widerstandsschicht im gleichen Verhältnis verändert wird. Der entscheidende Fortschritt gegenüber dem Bekannten besteht darin, daß jeder Sektor mit einem Widerstandsmaterial von einheitlichem spezifischen Widerstand, d.h. einheitlicher Zusammensetzung des Halbleitermaterials, belegt werden kann. Z.B. ist es möglich, jeden Sektor durch eine Schablone mit stetig veränderlicher Breite nach dem Spritzverfahren zu beschichten, oder das Widerstandsmaterial unter Verwendung eines Klischees entsprechender Formgebung aufzudrucken. Da die Form der Regelkurve durch die geometrische Form der Schicht festgelegt ist, braucht bei der Herstellung nur noch kontrolliert zu werden,-ob der zwischen dem Leitstreifen iQaund 10b in Fig. 4b gemes-The resistance variation is given by the potentiometer achieved in that the width of the resistive layer is changed in the same ratio. The decisive one Progress over the known is that each sector with a resistance material of uniform resistivity, i.e. uniform composition of the semiconductor material, can be demonstrated. E.g. it is possible to coat each sector using a stencil with a continuously variable width according to the spraying process, or to print the resistor material using a cliché of the appropriate shape. Because the shape of the control curve is determined by the geometric shape of the layer, only needs to be checked during production, -whether the measured between the guide strips iQa and 10b in Fig. 4b
diethe
sene Gesamtwiderstand jedes Sektors/in der Tabelle geforderten Werte R - R . annnimmt. Die Herstellungskosten für einen Sektor des Funktionspotentiometers übersteigen infolgedessen nicht wesentlich die Herstellungskosten von Halbleiter-Festwiderständen. Auch in Bezug auf die Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der Regelkurve können die bei Halbleiterfestwiderständen üblichen Toleranzen von 17$ bis 5f° mit vergleichbarem Aufwand innegehalten werden. Alle vier Sektoren können nach dem gleichen Verfahren gefertigt werden, indem die jeweils passende Spritz- bzw. Druckschablone benutzt wird, die dem Widerstandsverhältnis Rm. : Rmav des betreffenden Sektorssene total resistance of each sector / values R - R required in the table. accepts. As a result, the manufacturing costs for one sector of the function potentiometer do not significantly exceed the manufacturing costs of semiconductor fixed resistors. With regard to the accuracy and reproducibility of the control curve, the usual tolerances for solid-state semiconductor resistors of 17 $ to 5f ° can be maintained with comparable effort. All four sectors can be manufactured using the same process, using the appropriate spray or printing stencil that corresponds to the resistance ratio R m . : R mav of the sector concerned
min niixmin nothing
entspricht. Es ist lediglich darauf zu achten, daß der spezifische Widerstand des Halbleitermaterials bei jedem Sektor mit einem solchen Wert gewählt wird, daß der It. Tabelle füris equivalent to. It is only necessary to ensure that the specific Resistance of the semiconductor material in each sector is chosen with such a value that the It. Table for
den betreffenden Sektor geforderte Widerstandswerte Rresistance values R required for the sector concerned
maxMax
Rmin erreic^ wird. Ausserdem muß das Potentiometer mit einem Vorwiderstand von 28Λ betrieben werden, der It. Fig. 2 der niedrigsten zu berücksichtigenden Empfindlichkeit von 2 DIlT entspricht. R min ^ reach it is. In addition, the potentiometer must be operated with a series resistor of 28Λ, which, according to FIG. 2, corresponds to the lowest sensitivity to be taken into account of 2 DIIT.
Die Leitstreifen 10, mit denen die Widerstandsschicht 7 unterlegt ist, sorgen für definierte PotentialVerhältnisse und einwandfreie Kontaktgabe. Die geteilten Leitstreifen 1Gaund 10b am Rande der Sektoren erfüllen überdies zwei weitere Aufgaben. Erstens ermöglichen sie eine einwandfreie Kontrolle des Gesamtwiderstandes R - R . jedes Sektors und zweitens erleichtern sie die Stromverbindung zwischen benachbarten Sektoren. Beispielsweise kann die Verbindung zwischen den Sektoren, wie in Fig. 3 dargestellt, durch ein beiden Sektoren gemeinsames Kontaktniet vorgenommen werden. Die Leitstreifen 10 lassen sich durch Aufdampfen, Spritzen oder Aufdrucken von Metallschichten herstellen. Auch sind die bekannten Herstellungsmethoden für gedruckte Schaltungen anwendbar, so daß günstige Voraussetzungen für die billige Massenherstellung dieser Potentiometer gegeben sind.The conductive strips 10 with which the resistance layer 7 is underlaid ensure defined potential relationships and perfect contact. The divided guide strips 1Ga and 10b on the fringes of the sectors also have two other tasks. First, they allow perfect control of the total resistance R - R. of each sector and, secondly, they facilitate the power connection between neighboring sectors. For example, the connection between the sectors, as shown in FIG. 3, can be through one of the two sectors common contact rivet can be made. The guide strips 10 can be by vapor deposition, spraying or printing Manufacture metal layers. The known production methods for printed circuits can also be used, so that they are cheap Conditions for the cheap mass production of these potentiometers are given.
Das Funktionspotentiometer nach den Fign. 3 bzw. 4 besitzt ebenso viele Empfindlichkeitsstufen, als Leitstreifen und Kontaktnieten vorgesehen sind. Praktische Bedeutung hat aber auch eine Ausführung, bei der die Anzahl der Leitstreifen die Zahl der zu berücksichtigenden Empfindlichkeitsstufen bei-The function potentiometer according to FIGS. 3 or 4 has just as many sensitivity levels as guide strips and Contact rivets are provided. However, a design in which the number of guide strips the Number of sensitivity levels to be taken into account
8 -8th -
spielsweise um den Faktor 2 übersteigt. Bei dieser Ausführung wird zweckmäßig auf die Kontaktnieten verzichtet und die Kontaktstelle zwischen den Leitstreifen und dem Stromabnehmer ausserhalb der Widerstandsschicht lediglich galvanisch verstärkt .for example by a factor of 2. In this version the contact rivets and the contact point between the conductive strips and the current collector are expediently dispensed with outside of the resistance layer only galvanically reinforced .
Sin Sektor mit dieser erfindungsgemäßen Abart der Leitstrei-Sin sector with this inventive variant of the Leitstrei-
isolierenden fen ist in Fig. 5 dargestellt. Auf der iacitemäecH Unterlage S befinden sich die Leitstreifen 10 mit der galvanischen Verstärkung 16. Die i'iderstandsschicht ist mit 7 bezeichnet. In diesem Fall wird die leitende 'Verbindung zwischen den Sektoren etwa durch Randverlötung der Leitstreifen 10a und 10b am Ende der Widerstandsbahn mit entsprechenden der sich anschließenden Sektoren hergestellt. Bei dieser Ausführung erreicht man nicht nur durch Wegfall der Kontaktnieten eine gewisse Kostenersparnis, sondern man hat auch noch die Möglichkeit, durch Veränderung des Abstandes der Gravierstriche der Empfindlichkeitsskala unterschiedliche Steilheiten der Photoelemente bzw. Photowiderstände auszugleichen. Soll das Potentiometer beispielsweise fur Photowiderstände größerer Steilheit benutzt werden, so muß die Regelkurve steiler verlaufen als in Fig. 2 dargestellt. Dieses erreicht man durch eine Vergrößerung des Abstandes der Skalenstriche am Betätigungsknopf. Umgekehrt kann durch Kompression der Skalenteilung eine Anpassung der Regelkurve an Photoelemente bzw. Photowiderstände geringer Steilheit erreicht werden.insulating fen is shown in FIG. On the Sicilian pad S the conductive strips 10 with the galvanic reinforcement 16 are located. The resistance layer is denoted by 7. In In this case, the conductive connection between the sectors is made by soldering the edge of the conductive strips 10a and 10b at the end of the resistance track with the corresponding ones that follow Sectors manufactured. With this design, a certain amount is not only achieved by eliminating the contact rivets Cost savings, but you also have the option of changing the distance between the engraving lines Sensitivity scale different slopes of the photo elements or to compensate for photoresistors. Should the potentiometer are used, for example, for photoresistors of greater steepness, the control curve must be steeper as shown in FIG. This can be achieved by increasing the distance between the graduations on the control button. Conversely, by compressing the scale division, the control curve can be adapted to photo elements or photo resistors low steepness can be achieved.
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Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEZ6838U DE1916891U (en) | 1960-09-27 | 1960-09-27 | NONLINEAR FUNCTIONAL POTENTIOMETER WITH SEMICONDUCTOR RESISTANT LAYER |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DEZ6838U DE1916891U (en) | 1960-09-27 | 1960-09-27 | NONLINEAR FUNCTIONAL POTENTIOMETER WITH SEMICONDUCTOR RESISTANT LAYER |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE1916891U true DE1916891U (en) | 1965-06-03 |
Family
ID=33392545
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DEZ6838U Expired DE1916891U (en) | 1960-09-27 | 1960-09-27 | NONLINEAR FUNCTIONAL POTENTIOMETER WITH SEMICONDUCTOR RESISTANT LAYER |
Country Status (1)
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DE (1) | DE1916891U (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2715475A1 (en) * | 1976-04-08 | 1977-10-13 | Canon Kk | CHANGEABLE RESISTANCE |
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1960
- 1960-09-27 DE DEZ6838U patent/DE1916891U/en not_active Expired
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE2715475A1 (en) * | 1976-04-08 | 1977-10-13 | Canon Kk | CHANGEABLE RESISTANCE |
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