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Präzisionswiderstand mit kleiner Temperaturabhängigkeit seines
Widerstandswertes und Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung betrifft einen Präzisionswiderstand mit kleiner Temperaturabhängigkeit seines Wider- standswertes, der insbesondere als niederohmiger Nebenwiderstand für elektrische Messgeräte oder auch als
Normalwiderstand für Kompensatoren Verwendung finden soll.
Derartige Widerstände sind, wie Fig. 1 zeigt, grundsätzlich aus in erforderlicher Anzahl vorhandenen Widerstandselementen l, im allgemeinen Widerstandsstäben, aufgebaut, die aus einem Widerstandsmaterial mit möglichst verschwindender Temperaturabhängigkeit seines Widerstandswertes, wie beispielsweise Manganin, bestehen. Diese Widerstandselemente, die beispielsweise auch die Form eines Bleches haben können, sind mit ihren Enden in Ausnehmungen in zwei Stromzuführungen 2 und 2'eingelötet, die aus einem den elektrischen Strom gut leitenden Material, im allgemeinen Kupfer, bestehen und nicht unbedingt die in Fig. 1 gezeigte Form eines Winkels zu haben brauchen.
DieStromzuführungen tragen die Anschlussmittel 3, 3' für die Stromleitungen 4, 4' sowie die Anschlussmittel 5 und 5'zum Abgriff der am Widerstand gewonnenen Messspannung.
Da ein derartiger Präzisionswiderstand also nicht nur aus Material besteht, dessen Temperaturabhängigkeit seines Widerstandswertes vernachlässigbar klein ist, sondern die Stromzuführungen 2, 2' einen relativ grossen Temperaturkoeffizienten ihres Widerstandswertes besitzen, sind bereits Massnahmen zur Verringerung bzw. zum Ausschalten des Einflusses der Temperaturabhängigkeit des Widerstandswertes dieser Teile auf die an den Anschlussmitteln 5, 5' abgegriffene Messspannung vorgeschlagen worden.
Der Vorschlag läuft darauf hinaus, die Mittel zum Abgriff der Messspannung an entsprechend gewählte Punkte der Stromzuführungen anzuordnen. BeiPrÅazisionswiderständen mit mehreren Widerstandselementen sollen gemäss dem älteren Vorschlag die zum Abgriff der Messspannung gewählten Punkte auf den sich gegenüberstehenden Oberflächen der Stromzuführungen im Bereich der mittleren Widerstandselemente liegen.
Zur Erläuterung möge Fig. 2 dienen. Man erkennt, dass die Mittel zum Abgriff der Messspannung Potentialleitungen 6, 6' enthalten, die etwa im Bereich der mittleren der Widerstandselemente 1 mit den inneren Oberflächen der Stromzuführungen 2, 2' leitend verbunden und an die mittels Isolierscheiben 7, 7' elektrisch isoliert auf den Stromzuführungen angeordneten eigentlichen Mittel S, 5'zum Abgriff der Messspannung geführt sind.
Bei diesem Vorschlag wird von der Tatsache Gebrauch gemacht, dass der über die Anschlussmittel 3, 3' zugeführte Strom als eingeprägter Strom unabhängig von Schwankungen des Widerstandswertes des Präzi- sionswiderstandes konstant ist und demgemäss nach den Gesetzen der Stromverteilung eine Verkleinerung des durch eines oder mehrere der Widerstandselemente 1 fliessenden Stromes bei einer Temperaturänderung eine entsprechende Vergrösserung des Stromes durch die übrigen Widerstandselemente zur Folge haben muss. Es gibt dann genau eine Stelle für die Anordnung der Potentialleitungen 6, 61 auf den Innenflächen der Stromzuführungen 2, 2', an denen eine von Temperatureinflüssen unabhängige Spannung abgegriffen werden kann.
Es hat sich nun gezeigt, dass auch in dieser Weise aufgebaute Präzisionswiderstände in vielen Fällen nicht die erwünschte Temperaturunabhängigkeit ihres Widerstandswertes aufweisen. Die im Rahmen der Erfindung, die sich mit diesem Problem befasst, angestellten Überlegungen und Untersuchungen haben zur Erkenntnis geführt, dass die mangelnde Temperaturkonstanz ihre Ursache in den in Fig. 1 mit 8 bezeichne-
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ten Lötwülsten hat, die aus einem elektrisch gut leitenden Material, im allgemeinen Silber, bestehen und deren Widerstandswert daher ebenfalls stark temperaturabhängig ist.
Diese Lötwülste aus elektrisch sehr gut leitendem Material stellen einen Nebenschluss parallel zu einem mehr oder weniger grossen Teil des jeweiligen Widerstandselementes l dar und beeinflussen die Grösse der abgegriffenen Messspannung in i Abhängigkeit von der jeweiligen Temperatur.
Man könnte nun daran denken, gemäss dem an Hand der Fig. 2 beschriebenen älteren Vorschlag die
Punkte für den Abgriff der Messspannung so zu wählen, dass auch der Einfluss der Temperaturabhängigkeit des durch die Lötwülste 8 gebildeten Nebenschlusses mit berücksichtigt wird. Diese Massnahme ist aber praktisch nicht durchführbar, da ein derartiger Abgleich des Präzisionswiderstandes nach Messungen im fertigen Zustand vorgenommen werden muss, denn die Stärke der Lötwülste und damit ihr Einfluss auf die abgegriffene Messspannung ist starken Schwankungen unterworfen und abhängig von den Abmessungen der
Widerstandselemente.
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mit einem Durchmesser von 5 mm und einer Länge von 35 mm bei 250C Übertemperatur eine zusätzliche Widerstandszunahme von nicht weniger als etwa 0, lao bewirkt, also der Präzisionswiderstand die Bedingungen der Klasse 0, 05 allein infolge des Einflusses der Lötwülste nicht erfüllt, besteht Bedarf nach einer Konstruktion für einen Präzisionswiderstand, bei der mit in der Praxis vertretbarem Aufwand der nachteilige Einfluss der Lötwülste auf die Temperaturkonstanz des Widerstandswertes beseitigt werden kann.
Diese Aufgabe löst ein Präzisionswiderstand der beschriebenen Art mit dem Kennzeichen, dass die Enden der Widerstandselemente in die Ausnehmungen unter Zwischenfügung je eines flanschartigen Teiles eingesetzt sind, in das das jeweilige Ende lötwulstfrei eingelötet ist und das seinerseits in die jeweilige Ausnehmung eingelötet ist.
Bildet man die flanschartigen Teile als hülsenartige Zwischenstücke aus, so besteht ein einfaches, die Entfernung der Lötwülste auf den Widerstandselementen ermöglichendes Verfahren darin, dass zunächst die Enden des jeweiligen Widerstandselementes in die zugeordneten hülsenartigen Zwischenstücke eingelötet, darauf die entstandenen Lötwülste durch ein spanabhebendes Arbeitsverfahren entfernt und dann die hülsenartigen Zwischenstücke mit den Widerstandselementen in die Ausnehmungen in den Stromzufüh-
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lungsverfahren werden also die Lötwülste vor demZusammenbau des Präzisionswiderstandes ohne Behinderung durch die andern Widerstandselemente mittels eines üblichen spanabhebenden Arbeitsverfahrens, bei stabförmigen Widerstandselementen durch Abdrehen entfernt.
Sind dagegen die flanschartigen Teile Bestandteile der Widerstandselemente, indem sie durch Verdickungen an den Enden der Widerstandselemente gebildet sind, so braucht kein Lötwulst entfernt zu werden.
Die im Bereich der Ausnehmungen in den Stromzuführungen auftretenden Lötwülste haben insbesondere dann keinen Einfluss auf die Temperaturkonstanz der abgegriffenen Spannung, wenn man dafür sorgt, dass die mit den zugeordneten Widerstandselementen in Verbindung stehenden Bereiche der flanschartigen Teile innerhalb der jeweiligen Stromzuführungen liegen. Dies lässt sich in Weiterbildung der Erfindung dadurch erreichen, dass die flanschartigen Teile auf ihrer aus der jeweiligen Stromzuführung herausragenden Stirnfläche eine entsprechend bemessene Senkung besitzen.
Um sicherzustellen, dass die flanschartigen Teile in definiertem Masse in die Ausnehmungen hineinragen, wird ferner vorgeschlagen, diese Teile mit einem auf ihrem äusseren Umfang befindlichen Bund zu versehen, der auf der Oberfläche der jeweiligen Stromzuführungen aufliegt.
DieSenkung am hülsenartigen Zwischenstück kann in vorteilhafter Weise während des bereits erwähnten spanabhebenden Arbeitsverfahrens zur Entfernung der Lötwülste hergestellt werden. Weiterhin ist es zweckmässig, bei demselben spanabhebenden Arbeitsverfahren zugleich diejenige Oberflächenschicht des jeweiligen Widerstandselementes zu entfemen, in die möglicherweise elektrisch gut leitendes Materiai - Lot - hineindiffundiert ist.
Um eine Beeinflussung der Lötverbindung zwischen Widerstandselement und hülsenartigem Zwischenstück beim Einlöten des Zwischenstückes zu vermeiden, wird man für den erstgenannten Lötvorgang ein Lot mit höherer Schmelztemperatur als für das Einlöten der hülsenartigen Zwischenstücke in die Ausnehmungen in den flanschartigen Stromzuführungen verwenden.
Zur Herstellung eines Präzisionswiderstandes mit besonders kleiner Temperaturabhängigkeit seines Widerstandswertes ist es zweckmässig, gemäss dem anHand der Fig. 2 beschriebenen älteren Vorschlag die
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Messspannung an entsprechend gewählten Punkten der Innenflächen der Stromzuführungen 2, 2' abzugreifen und durch Verwendung der ertmdungsgemassen Konstruktion, d. h. durch Einsatz der flanschartigen Tei- le 9, auch den schädlichen Einfluss des Temperaturganges des Widerstandswertes des Lötmittels zu berück- sichtigen.
Die erfindungsgemässe Konstruktion soll an Hand der Fig. 3 und 4 näher erläutert werden.
Fig. 3 zeigt ein in diesem Ausführungsbeispiel stabförmiges Widerstandselement l, dessen Enden l' und l"in hülsenartige Zwischenstücke 9 eingelötet sind. Die Lötung erfolgt in üblicher Weise nach einem
Verfahren der Hartlötung.
Die hülsenartigen Zwischenstücke tragen jeweils einen Bund 10, der sich, wie Fig. 4 erkennen lässt, auf die innere Oberfläche der jeweiligen Stromzuführung legt und dadurch die Tiefe des Eindringens des hülsenartigen Zwischenstückes 9 in die Ausnehmung 11 definiert festlegt.
Wie insbesondere Fig. 4 zeigt, besitzen die hülsenartigen Zwischenstücke 10 jeweils eine Senkung 12. so dass sich der in Verbindung mit dem Widerstandselement 1 befindende Bereich 13 der hülsenartigen Zwi- schenstücke unterhalb der als Äquipotentialfläche für die abgegriffene Messspannung anzusehendeninneren
Oberfläche der Stromzuführung 2 - und entsprechend auf der andern Seite der Stromzuführung 2'-befin- det. Dadurch ist sichergestellt, dass sich in Reihe mit oder parallel zu den Enden der Widerstandsstäbe bzw.
Teilen davon kein Kupfer innerhalb des von den Mitteln zum Abgriff der Messspannung eingeschlossenen eigentlichen Messwiderstandes befindet.
An den Stellen 14 ist eine dünne Oberflächenschicht. in die möglicherweise Lot hineindiffundiert ist, abgedreht.
Die Erfindung ist nicht auf das in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. So können die Widerstandselemente eine von der Stabform abweichende Gestalt besitzen ; sie können aus jedem ge- eigneten Widerstandsmaterial bestehen, wie auch die Stromzuführungen nicht unbedingt aus Kupfer gefer- tigt zu sein brauchen. Statt des Bundes 10 können geeignete Anschläge Verwendung finden. Die Senkung
12 kann auch eine von der in den Figuren dargestellten Kegelform abweichende Gestalt besitzen.
Weiterhin kann, wie Fig. 5 zeigt, das hülsenartige Zwischenstück durch eine Verdickung an den En- den der Widerstandselemente gebildet und damit Bestandteil des jeweiligen Widerstandselementes sein.
Auch bei dieser Lösung, die vornehmlich bei Widerstandsstäben von Bedeutung ist, wird zweckmässiger-
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te, Zähler und als Strommessnormalwiderstand für Kompensatoren od. dgl. verwenden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Präzisionswiderstand mit kleiner Temperaturabhängigkeit seines Widerstandswertes, bei dem Widerstandselemente, beispielsweise Widerstandsstäbe, in beliebiger Anzahl zwischen zwei Stromzuführungen aus elektrisch gut leitendem Material angeordnet und ihre Enden in je eine Ausnehmung in den sich gegenüberstehenden Oberflächen der Stromzuführungen mittels Lötung eingesetzt sind, insbesondere niederohmiger Nebenwiderstand für elektrische Messgeräte, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden der Widerstandselemente in die Ausnehmungen unter Zwischenfügung je eines flanschartigen Teiles eingesetzt sind, in das das jeweilige Ende lötwulstfrei eingelötet ist und das seinerseits in die jeweilige Ausnehmung eingelötet ist.