CS243452B2 - Flat electric resistor with accuracy and adjustable ohmic value and method of this ohmic value adjustment - Google Patents

Description

(54) Plošný elektrický odpor s vysokou přesností a nastavitelnou ohmickou hodnotou, a způsob nastavování této ohmické hodnoty

Jedná se o ploSný elektrický odpor sestávající s folie kovu nebo slitiny uložené nebo nalepené na noošči, přičemž odporová dráha tvoří meandrový obvod a o způsob jeho nastavení na předepsanou hod*» notu. Oipor je proveden tak, že obsahuje soustavu odporů zkratovaných vodivými pásy seskupených do obdélníkových bloků. Př nastavování ohmické hodnoty se tvoří určiýfa způsobem výřezy ve vodivých pásech, čímž se celková ohmická hodnota postupně zvětšuje až na hodnotu stanovenou.

243452 ,

Vynález se týká plošného elektrického odporu s vysokou přesností a nastavitelnou ohmickou hodnotou a způsobu nastavování této ohmické hodnoty.

Jsou známé velmi přesné elektrické odpory, které se vyrábějí tak, že se vyleptá elektrolytikýi zpracováním něho iontovým bombardováním folie z kovu nebo z kovové slitiny a tím vznikne soustava četných eletrických vláken, která jsou od sebe oddělena drážkami nebo Štěrbinami.

Tyto způsoby ummonují vyrobbt odporové obvody meandrového nebo jiného zvlněného tvaru a vel^ké délky. SlektricM od^porová vláirna vzniklá vyleptáním v kovové neto sliUnové folii. mj:í tloušťku nepřeecaaujjcí několik um, takže tyto odpory mají velice vysokou ohmickou hodnotu na jednotku plochy.

Po sériové výrobě mají být tyto odpory nastaveny na přesnou ohmickou hodnotu, která bývá často větší než 50 až 150 % původní ohmické hodnooy.

Při známých postupech se nastavuje tato hodnota tak, že se mmzi okrajem odporu a drážkami, které odddluj jedno divá odporová eletrická vlákna, vytvoří řezy sloužící k propojení předem stanoveného počtu těchto vláken, aby se tak zvětšila ohmická hodnota. Tento, postup nastavováni odporu, tvořením řezů je velice náročný. Tato operace se musí provádět pod mikroskopem škrábáním, paprskem písku nebo pomocí laseru. Mimo to je tato operace velice zdlouhavá, poněvadž často je nezbytné vytvářet značně velký počet řezů, poněvadž v každém jednotlWém odporu je velký počet elektrických odporových vláken. Když se má například nastavit na požadovanou hodnotu 42 kli ohmická hodnota odporu, který má počáteční hodnotu 23 k£, je.třeba provést 102 řezů na strefách odporu.

Účelem vynálezu je vytvoMt plošný elektrický odpor tak, aby jeho ohmická hodnota se mohla nastavovat mnohem pohodnějším, rychlejším a jednodušším způsobem, než je tomu u dosavadních odporů.

Předmětem vynálezu je plošný elektrický odpor, který sestává z folie z kovu nebo slitiny, která je uložena nebo nalepena na nosiči a sestává ze soustavy elektrcdých odporových vláken oddělených vzájemně mezerami, takže tvoří meandrový odporový. obvod, přičemž tento odpor -obsahuje soustavu elektrických odporových obvodů, které jsou zkratovány vodivými pásy tvořenými kovem nebo slitinou fólie.

Podle vynálezu se tento plošný elektrický odpor vyznačuje tím, že poměr přírůstku AR ohmické hodnoty RTn,- když je zapojeno do série n sdružených odporových obvodů, a ohmické hodnoty RTn-1 odporu, když je zapojeno do série n-1 sdružených obvodů, vyhovuje vztahu

RTn-1 ⁿ _n kde U_n je n-tý člen absolutně konvergentní řady ve s^ylu Cauchyho kritéria, a Δ R = RTn - RTn-1.

K nastavení výsledné ohmické hodnoty odporu se vytvoří ve fólii'výřezy, které slouží k tomu, aby připo^ly do série s ostatním obvodem . odporové elektrické sdružené obvody nebo odporový elektrický sdružený obvod, jehož ohmická hodnota odpovídá nastavovací ohmické hodnotě potřebné pro tento odpor.

Bylo zj^^^^tě^^n^o, že když přírůstek AR vyhovuje uvedenému vztahu, lze podstatně zmínit počet výřezů, které je ' třeba vytvodt ve fólii k nastavení ohmické hodnoty odporu.

Podle výhodného provedení vynálezu platí vztah ůR

1.3.оП-1

RTn-1

2.4,

2η kde Κ je nastavitelný nunerický součinitel menší než 1. Viyiález se rovněž, týká velmi přesného elektrického odporu, rte folie z kovu ně^ho kovová sHtiny je uložena nebo ^přieepena na nesděl, jehož s^l^číi^í1^<^:l tepelné vodivosSi je obecné rovný nebo vétSÍ než tepelné vodivosti kysličníku hlinitého, takže znemožňuje vznik příliš velkého teplotního gradientu mezi propojenými odporovými částmi obvodu a částmi, které jsou dosud zkratovány.

Předmětem vynálezu je dále způsob nastavování ohmické hodnoty tohoto plošného elektrického odporu.

Podle tohoto způsobu se vytvoří výřezy ve vodivých pásech, které zkratučí sdružené elektrické odporové obvody. Podle vynálezu se postupuje tak, že se takový výřez vytvoří nejprve ve vodivém pásu odppoídajícím jednomu sdruženému obvodu tak, aby přírůstek ohmické hodnoty byl co nejbli^é! požadované ohmické hodnotě, potom se postupuje při nastavování postupným připojováním dalších sdružených obvodů, kterými vzniknou ořírůstky ohmické hodnoty, jež se postupné zmenn^!.

Tímto způsobem se tedy provádí pro jeden sdružený - obvod jediný výřez, takže maximmání počet výřezů nepřevyšuje počet sdružených obvodů. Poněvadž každý sdružený obvod je obecně tvořen větším počtem -rovnoběžných odporových vláken, která se prosstrají na poměrně velké ploše, nevyžaduje vytvoření - výřezu zdaleka takovou přesnost jako u dosavadníchpostupů.

Podle vynálezu je mimo to výhodné vytvořit v pásech souěasně s různými odporovými elektrickými obvody číselné značky a štěrbinu, která probíhá mmel- touho Číselnou značkou a odpovídajícím sdruženým odporovým obvodem, přičemž k nastavení výsledné ohmické hodnoty odporu se tento výřez provádí mezi stranou fólie a uvedenou číselnou značkou. Tyto číselné značky ^podstaině usnadňučí znavní sdružený^ otorodů, ktam se ms^í ^oppoit,' a provrtání výřezů.

Vynález bude vysvětlen v souuvslossi s výkresem, kde obr. 1 je schemetický půdorys elektríkkého odporu podle vynálezu a obr. 2 ukazuje ve zvětšeném měřítku část odporu z obr. 1, přičemž ukazuje elektrický sdružený obvod spojený se zbytkem odporu po provedení výřezu na okkaai fólie.

Ha obr. 1,a 2 je - znázorněn elektrický plošný odpor, vyrobený ze čtvercové fólie 10, která je z kovové slitiny a má tloušťku n^l^c^oika/jm, a je například ze slitiny niklu a chsamu. Elektrický odporový obvod tohoto odporu je - vyroben o sobě známým způsobem, s výhodou elektro:yriickýe leptáním nebo iontový bombardováním přes masku opatřenou okénky, která definicí obrys vytvářeného elektrckkého odporu na fólii 10.

fólie TO je uložena nebo přilepena na elektricky izolačním nosiči, který není znázorněn a jenž má ^ι^ϊι^ι! tepelné vodivossi rovný nebo větší než kysličník hLinitý o čistotě 96 %.

Pro jasnost znázornění jsou elektrická odporová vlákna 11 zobrazena na obr. 1 mezi rovnými rovnoběžnými čarami, které znázornučí mezery 12 odporu. Skutečné znázornění - části odporového obvodu je zobrazeno na obr·. 2.

Jak je patrno na obr. 1, sestává odpor z velkého počtu rovnoběžných odporových vláken, která tvoří meandrový elektrický obvod velké délky a v důsledku toho o vysoké ohmické hodnotě na plošnou jednotku.

Folie 10 obsahuje soustavu sdružených odporových obvodů A^, Ag, A^j, , Bg, B^, Cp Cg...Οθ, Dp Dg...D^, jejichž přírůstek Δ R vnitřních ohmických hodnot vyhovuje vztahu

Δ R

-------- = °n RTN-1 kde U_n je n-tý člen absolutně konvergentní řady ve smyslu Cauchyho kritéria, aAR = RTn -RTn-1, přičemž RTn je ohmická hodnota n sdružených odporových obvodů, a RTn-1 je ohmická hodnota n-1 sdružených odporových obvodů.

Z obr. 1 je patrno, Že sdružený obvod Aj má větší počet odporových vláken 11 než sdružený obvod Ag, který má zase větší počet odporových vláken 11 než ostatní sdružené obvody A^, Bj, Bg atd.

Konvergentní řada může být tvaru

Δ R 1.3··· 2n—1 у 2n

RTn-1 2.4··· 2n kde К je nastavitelný numerický součinitel menší než 1. Touto konvergentní řadou může být řada geometrická.

Jak je dále patrno z obr. 1, při výrobě odporu podle vynálezu se ponechají mezi stranami А, В, C, D fólie 10 a každým ze sdružených obvodů A.......Bp..., Cp..., D^ vodivé pásy 13, 14, 15, 16, 17, 18, které zkratují tyto sdružené obvody vzhledem ke zbytku odporu· V důsledku toho má odpor vyrobený tímto způsobem počáteční hodnotu odporu RT_Q, která je tvořena ohmickou hodnotou všech odporových elektrických vláken 11, kteúá nepatří do sdružených obvodů A|...,Β^, · · ·, C_], · · ·, Dj·

К nastavení ohmické hodnoty odporu na požadovanou hodnotu se začne tak, Že se spojí nejorve sdružený obvod Ap ... ,Bp ... ,C _f nebo Dp který má ohmickou hodnotu nejbližší požadované hodnotě, a potom se nastavuje dále tak, že se připojí jednotlivé sdružené obvody, které mají oostupně menší a menší ohmické hodnoty. Provádí se to tak, že se vytvoří ve vodivých pásech 13, 14, 15, 16, 17 nebo 18 výřez 19 (obr. 2), který leží mezi stranou A, B, C nebo D fólie 10 a odpovídajícím sdruženým obvodem ky Tyto výřezy, například výřez 19, se vytvoří o sobě známým způsobem, například vyškrábáním hrotem, paprskem písku nebo laserem.

Aby bylo možno nastavit odpor v dostatečně velkém rozmezí ohmických hodnot, zvolí se obecně součinitel M, který se rovná poměru RTn/RT_Q (kde RTn je ohmická hodnota vzniklá spojením všech sdružených obvodů) blízký hodnotě 2.

Jak je vidět z obr· 1 a 2 , jsou vytvořeny ve vodivých pásech 13 až 18 současně s různými sdruženými obvody Ap..., Bp.·.., C^.....Dp ... číselné značky 1, 2, 3, 9, a štěrbina 20 (obr. 2), která probíhá mezi těmito číselnými značkami 1 až 9 a příslušným sdruženým obvodem ky

К nastavení odporu na požadovanou hodnotu pak stačí označit číselnou značku příslušného sdruženého obvodu Ap .·., Bp ···, Cp ··., Dp ·.., který má být připojen, potom vytvořit výřez 19 podle obr. 2 mezi stranou A, Ď, C nebo D fólie 10 a číselnou značkou odpovídajícího sdruženého obvodu.

V provedení podle obr. 1 jsou elektrické sdružené obvody A_p ..., B_p ...» D^, ... seskupen;/ ve čtyři oddělené obdélníkové bloky 21 , 22, 23, 24, z nichž každý je uložen oodél jedné strany A, B, C D, fol^ 10. Toto wnísténí značně usna<dnuje označování jednottivých sdružených obvodů.

K vys^vtlení vynálezu bude uvedeno nakolik číselných příkladů.

Příklad I

Tento neomezující příklad ukazuje zákooótosti podle kterých se nastavuje odpor zoůsobem podle vynálezu.

Tento odpor je charakterizován počtem nastavovacích bodů rovným 23 a souučnitelem M rovným 2. Tento soiučintel M je poměr hodnoty odporu, když jsou . nastaveny všechny bod/, a ooČáteční hodnotou odporu. Podle vynálezu se postupuje podle této zákoontosti:

ůR 1.3·.·0η-1

RRTh-1 2.4..2^o

Pro hodnotu RT_Q = 15 kftplatí následuje! tabulka:

K ^2o, kd^e K = 0^,82.

Tabulka I

	Nastavovací bod	AR/RTn-1	AR/RT0	AR	(ohm)
At	1	0,336	0,336	5	040
*2	2	0,169	0,226	3	390
A3	3	0,095	0,143	2	145
B,	4	0,56	0,090	1	350
b2	5	0,034	0,056		840
B3	6	0,021	0,035		525
C1	7	0,013	0,022		330
°2	8	0,0082	0,014		210
C3	9	0,0052	0,009		135
«4	10	0,0033	0,006		90
C5	1 i	0,0021	0,0036		54
C6	12	0,0014	0,0024		36
C7	13	0,0009	0,0016		24
c8	14	0,0006	0,0010		15
D,	15	0,0004	0,0007		10,5
D2	16	0,00024	0,00042		6,3
D3	17	0,00016	0,00028		4,2
»4	18	0,00010	0,00017		2,55
B	19	0,00007	0,00012		1,80
»6	20	0,000045	0,000079		1,185
»7	21	0,000029	0,000051		0,765
»8	22 ·	0,000019	0,000033		0,495
D9	23	0,000012	0,000021		0,315

Když jsou všechny odpory spojeny, to znamená, když bylo vytvořeno dvacet tři výřezů 19, je mmximáání nastavený odpor rovný 14 212 ohmů - 15 000 ohmů (počáteční hodnota) = = 29 212,11 ohmů, tedy ^^ι^^π^ΟΙ^ζ^ί rovný 1,9474.

Příklad II

Odpor podle tohoto příkladu ná počáteční ohmickou hodnotu RT_-rovnou 15 Je třeba nastavit tuto hodnotu na 25 000 ohmů ♦ 0,1 %. Počáteční hodnota se má tedy zvSt.Sit o 66,51 ež 66,83 %, aby ležela v tolerančním rozmezí - 0,1 %.

K tomuto účelu se nejprve zvolí ten obvod nebo - ty obvody, jehož nebo jejichž ohmická hodnota je v procentech nejbllžží hodnotě, jež se má vytvoHt. Jde v tomto případě o body A] a Ag, keerérna jí váhu rvnnuu 33,6 % a 22,6 % . Vyvvoří e e eeyy výře z 1 9 dMee Dps^s^s^r^mni ppůsobem. ootmm selostupřje tímto způsobem: vytvoří se výdřez pro B₁, který představuje 9 %, vytvoří se výřez pro Cg, který představuje 1,4 %, vytvoří se výřez pno který představuje 0,07 %.

Tím vznikne tedy 66,67 %. Tohoto výsledku se tudíž dosáhlo vytvořením oouhVch pěti výřezů 19 podle obie. 2.

Kdyby bylo třeba ještě dále - nastavovat ohmickou hodnotu odporu, musely by se vytvoodt další výřezy, aby se připo^ly další sdružené odporové obvody, jejichž ohmická hodnota je neustále menší a - menní.

Příklad III (srovnávací)

V případě odporu reagovaného klasickou metodou nastavování, přičemž tento odpor má počáteční ohmickou hodnotu stejnou jako v příkladě II, je k vytvoření výsledného odporu s hodnotou 25 kil - 1 % celkem 27 výřezů. .

Je samotějmé, že vynález není omezen na popsané příklady a že jej lze různě obminorit. Tak například lze odpor nastavovat tak, že se známým způsobem zapoj do nebo

Ke lví nova můstku a ííM se Čísl^c^ým voltmetrem. - Rovněž lze použít samočinného počítače, v jehož pai^ěi jsou zaznamenány ohmické hodnoty ldporidejjcí každému sdruženému obvodu Ap o.», Čp ...,1)) íJedndduhV6ločktic í ekázateyeááběíicímu pracovníkovi na čísIí^vší displeji výřez, který se má vytvoHt, přičemž obraz odporu se pozoruje binokulár^am, nebo řídit posuvný stůl XY, který nese známý automatický přístroj pro vytváření výřezů, například tryskač paprsků písku nebo laser, a který je ovládán číslicovým počítačem. Lze to realizovat díky «tomu, že číselné značky 1, 2, 3 ... 9 sdružených obvodů nejsou nijak četné - a přiom jsou dostatečně velké, takže neexistují mechanické problémy při vedení řezného zařízení.

V důsledku existence číselných značek 1 až 9 a vodivých pásů 13 až 18, které jsou mezi těmito číselnými značkami 1 až 9 a stranami A, B, C nebo D odporu, lze nastavování odporu provádět jednoduchým vyškrábáním mezi příslušnou číselnou značkou a sousedním okrajem obvodu.

Claims (5)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Plošný elektrický odpor s vysokou přesno^í a nastavitelnou ohmickou hodnotou, sestávající z folie z kovu nebo slitiny uložené nebo přispěné na nosiči a obssakujeí soustavu odporových elektric^ch vláken oddělených mezerami a tvořící meandrový odporový elektrický obvod, přičemž tento odpor obsahuje soustavu odporových elektr^kých odporů zkratovaných vodivými pásy tvořenými kovem nebo slitnou folie, vyznačený tím, že poměr přírůstku AR ohmické hodnoty při zapojení n odporových sdružených obvodů (Ap .....p,

   D, ...) ^do serie a todnotou HTn-1 o^dporu při zapojení n-1 stoudných elektrických obvo^dů do serie vyhovuje vztahu

   Δ R

   ---------- . U

   RTn-1 n kde U_n je n-tý člen absolutně konvergentní řady ve smslu Cauchyho kritéria a AR = RTn - RTn-1. '
2. 2. Plošný elektrický odpor podle bodu 1 vyznačený tím, že __^й * M*»*^2-1· _K2_n

   TRn-1 2.4.».2n kde K je nastavitelný niuneeický součinitel meněí než 1.

   Plošný elektrický odpor podle bodu 1 nebo 2 se čtvercovou nebo obdélníkovou folií, vyznačený tím, že odporové elektrické sdružené obvody (A^, B^.....j· ···n Djn ···) jsou seskupeny ve ilyiři oddělené obdélníkové bloky (21, 22, 32/24), které jsou uloženy podél každé ze stran (A., B, C, D) folie (10).
3. 4. Plošný elektrický odpor podle bodu 3 vyznačený tím, že odporové obvody každého bloku (21, 22, 23, 24) jsou označeny číselnou značkou menší nebo rovnou 9, vyleptanou do vodivého pásu (13 až 18) umístěného mezi sdruženými obvody (Ap ···» Bp .Cp

   Dp ...) a sousední stranou (A, B, C, D) fólie (10).
4. 5. Plošný elektrický odpor podle bodu 1 vyznačený tím, že nosič, na němž je uložena nebo přilepena fólie (10) má βο^η^οΐ tepelné voddvooii rovný nebo větší než kysličník hlinitý o čistotě 96 %„
5. 6. Způsob nastavování ohmické hodnoty elektrického odporu podle bodu 1, při které® se vytvářeeí výřezy ve vodivých pásech spoOučíiíih elektrické odporové sdružené odpory, vyznačený tím, že se výřez vytvoří ve vodivém · pásu αί^ν^ηΟ^ί® takovému sdruženému obvodu, kde přírůstek ohmické hodnoty je co neebližší požadované hodnotě, a potom se postupně nastavuje postupným připojováním dalších sdružených obvodů, které dávají přírůstky ohmické hodnoty, jež se postupně zmenšíme.