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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Potentiometer mit einem auf einer
Platine angeordneten Widerstandsstreifen aus einem als elektrischer
Widerstand wirksamen Material, wobei dieser Widerstandsstreifen
innerhalb einer elektrischen Schaltung zwischen Schaltungspunkte
mit unterschiedlichem elektrischen Potential schaltbar bzw. geschaltet
ist und mit einem relativ zur Platine beweglichen Schleifkontakt
zusammenwirkt, der bei seiner Bewegung elektrische Verbindung mit
in Längsrichtung
des Widerstandsstreifens voneinander beabstandeten Teilstücken des
Widerstandsstreifens erhält.
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Potentiometer
der eingangs angegebenen Art sind gemäß WIKIPEDIA bekannt und werden auch
als Schichtpotentiometer bezeichnet, wobei der Widerstandsstreifen
insbesondere aus einem Karbonmaterial bestehen kann.
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Bei
bisher bekannten Potentiometern wirkt der Schleifkontakt direkt
mit dem Widerstandsstreifen zusammen. Dementsprechend muss mit Abrieb am
Widerstandsstreifen bzw. am Schleifkontakt gerechnet werden, so
dass sich einerseits die elektrischen Eigenschaften des Potentiometers ändern können und
an dererseits mit unerwünschter
Verschmutzung elektrischer Schaltungen durch elektrisch leitfähigen Staub
gerechnet werden muss.
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Deshalb
ist es Aufgabe der Erfindung, ein weitgehend verschleißfreies
Potentiometer zu schaffen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass die Bewegungsbahn des Schleifkontaktes vom Widerstandsstreifen
beabstandet ist und innerhalb der Bewegungsbahn eine Vielzahl von mit
dem Schleifkontakt kontaktierenden Kontaktfahnen aus elektrisch
leitendem, abriebfestem Material hintereinander angeordnet und mit
in Längsrichtung des
Widerstandsstreifens voneinander beabstandeten Teilen des Widerstandsstreifens
elektrisch verbunden ist.
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Die
Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, den Schleifkontakt
mit dem Widerstandsstreifen lediglich mittelbar über direkt mit dem Schleifkontakt
kontaktierende Kontaktfahnen elektrisch zu verbinden, wobei jede
Kontaktfahne elektrisch an einen gesonderten Bereich des Widerstandsstreifens angeschlossen
ist.
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Auf
diese Weise ist es einerseits ohne weiteres möglich, die abriebgefährdeten
Elemente, d.h. Schleifkontakt und Kontaktfahnen aus hoch abriebfesten,
korrosionsbeständigen,
elektrisch leitenden Materialien herzustellen bzw. für die Kontaktfahnen und
den Schleifkontakt mit Gold beschichtete oder bedampfte Oberflächen vorzusehen.
Für den
Widerstandsstrei fen kann dann ein allein im Hinblick auf die Widerstandsfunktion
optimiertes Material eingesetzt werden.
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Andererseits
ist vorteilhaft, dass sich das an den Kontaktfahnen vom Schleifkontakt
abgreifbare elektrische Potential beim Übergang des Schleifkontaktes
von einer Kontaktfahne zur benachbarten Kontaktfahne stufenförmig ändert. Damit
ist das erfindungsgemäße Potentiometer
auch zur Einbindung in digitale Schaltungen besonders geeignet.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung ist der Schleifkontakt als Kontaktbrücke ausgebildet, die elektrisch
zwischen einem auf der Platine angeordneten Leitungsstreifen, der
aus gleichem bzw. elektrisch und mechanisch ähnlichem Material wie die Kontaktfahnen
besteht, und den Kontaktfahnen angeordnet ist. Damit erübrigen sich bewegliche
Leitungen zum Anschluss des Schleifkontaktes an stationäre Schaltungsteile.
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In
besonders zweckmäßiger Ausgestaltung der
Erfindung sind die Kontaktfahnen elektrisch mit quer zur Längserstreckung
des Widerstandsstreifens erstreckten, auf der Platine angeordneten
Verbindungsfahnen verbunden, die der Widerstandsstreifen zumindest
bereichsweise unter elektrischer Kontaktierung überdeckt. Aufgrund dieser Ausbildung
lässt sich
die Platine in prinzipiell ähnlicher
Weise wie herkömmliche
gedruckte oder integrierte Schaltungen herstellen.
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Die
Verbindungsfahnen können
gegebenenfalls mit von den Abständen
zwischen den Kontaktfahnen abweichenden Abständen voneinander und/oder mit
voneinander unterschiedlichen Abständen in Längsrichtung des Widerstandsstreifens
angeordnet sein, d.h. die elektrischen Potentialsprünge zwischen
aufeinanderfolgenden Kontaktfahnen lassen sich beliebig und insbesondere
auch ungleich bemessen.
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Gegebenenfalls
können
mehrere Widerstandsstreifen elektrisch in Reihe geschaltet sein,
indem jeweils eine Kontaktfahne mit benachbarten Enden zweiter Widerstandsstreifen
elektrisch verbunden ist. Da bei dieser Ausführungsform jeder Widerstandsstreifen
vergleichsweise begrenzte Abmessungen aufweisen kann, kann die Herstellung
der Platine erleichtert werden. Außerdem können die Widerstandsstreifen
gegebenenfalls auch aus Materialien mit unterschiedlicher elektrischer
Leitfähigkeit hergestellt
werden. Auch auf diese Weise können zwischen
aufeinanderfolgenden Verbindungs- bzw. Kontaktfahnen bzw. zwischen
aufeinanderfolgenden Gruppen dieser Fahnen unterschiedliche elektrische Potentialsprünge erreicht
werden.
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Im übrigen wird
hinsichtlich bevorzugter Merkmale der Erfindung auf die Ansprüche und
die nachfolgende Erläuterung
der Zeichnung verwiesen, anhand der besonders bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung näher
beschrieben werden.
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Schutz
wird nicht nur für
ausdrücklich
angegebene oder dargestellte Merkmalskombinationen sondern auch
für prinzipiell
beliebige Unterkombinationen der Merkmale beansprucht.
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In
der Zeichnung zeigt.
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1 eine
Draufsicht auf eine erste Ausführungsform
und
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2 eine
Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform.
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Gemäß 1 ist
auf einer Platine 1 eine Vielzahl von Kontaktfahnen 2 angeordnet,
wobei die Kontaktfahnen 2 nach Art von Querstreifen eines bandartigen
Arrangements ausgebildet sind. Jede Kontaktfahne 2 ist
elektrisch über
eine Leitung 3 mit einer Verbindungsfahne 4 verbunden,
wobei die Verbindungsfahnen 4 ein ähnliches bandartiges Arrangement
wie die Kontaktfahnen 2 bilden, jedoch im Vergleich zu
den Kontaktfahnen 2 andere, z.B. deutlich größere Abstände voneinander
haben können.
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Neben
dem Band der Kontaktfahnen 2 ist auf der Platine 1 ein
elektrisch leitender Leitungsstreifen 5 angeordnet.
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Desweiteren
ist auf der Platine 1 ein Widerstandsstreifen 6 aus
einem als elektrischer Widerstand wirkenden Material vorgesehen.
Dieser Widerstandsstreifen 6 überquert die Verbindungsfahnen 4, so
dass diese über
den Widerstandsstreifen 6 miteinander elektrisch mit deutlichem
elektrischen Widerstand verbunden sind.
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Die
Kontakt- und Verbindungsfahnen 2 und 4 sowie die
Leitungen 3 und die Leitungs- und Widerstandsstreifen 5 und 6 können in
prinzipiell beliebiger Weise hergestellt sein, wobei die für gedruckte
oder integrierte Schaltungen bekannten Herstellungsprozesse verwendet
werden können.
Typischerweise werden die vorgenannten Elemente 2 bis 6 drucktechnisch
erzeugt.
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Der
Widerstandsstreifen 6 kann aus einem Karbonmaterial bestehen.
Die Elemente 2 bis 5 bestehen vorzugsweise aus
einem abriebfesten und korrosionsbeständigen Metallmaterial, ggf.
aus einer Goldlegierung bzw. mit vergoldeten Oberflächen.
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An
bzw. in einem die Platine 1 halternden Gehäuse oder
Gestell (nicht dargestellt) ist ein Schleifkontakt 7 in
Richtung des Leitungsstreifens 5 verschiebbar gehaltert.
Dieser Schleifkontakt 7 ist als Kontaktbrücke ausgebildet,
derart, dass er den Leitungsstreifen 5 mit jeweils einer
Kontaktfahne 5 bzw. wenigen benachbarten Kontaktfahnen 5 elektrisch verbindet,
wobei die Kontaktbrücke
gegebenenfalls auch so ausgebildet sein kann, dass sie in einer
Zwischenlage zwischen zwei benachbarten Kontaktfahnen 2 keine
dieser Kontaktfahnen mit dem Leitungsstreifen 5 verbindet.
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Die
dargestellte Anordnung funktioniert wie folgt:
Die beiden Verbindungsfahnen 4 an
den Enden des Widerstandsstreifens 6 oder die zugeordneten
Kontaktfahnen 2 sind direkt oder über nicht dargestellte Leitungen
oder Schaltungs elemente, die gegebenenfalls auch auf der Platine 1 angeordnet
sein können, mit
einer elektrischen Spannungsquelle bzw. mit unterschiedlichen elektrischen
Potentialen verbunden, so dass der Widerstandsstreifen 6 von
einem (gegebenenfalls sehr geringen) elektrischen Strom durchflossen
wird. Der Leitungsstreifen 5 ist mit nicht dargestellten
und gegebenenfalls ebenfalls auf der Platine 1 angeordneten
Schaltungselementen elektrisch verbunden, die an ein steuerbares
elektrisches Potential angeschlossen werden sollen. Dieses steuerbare
Potential hängt
von der Stellung des Schleifkontaktes 7 ab. Wird der Schleifkontakt 7 in 1 nach links
verschoben, nähert
sich das am Leitungsstreifen 5 abgreifbare elektrische
Potential zunehmend dem elektrischen Potential an, welches an der
in 1 links außen
angeordneten Fahne 2 oder 4 anliegt. Bei zunehmender
Verschiebung des Schleifkontaktes 7 nach rechts nähert sich
das am Leitungsstreifen 5 abgreifbare Potential stufenweise
dem Potential an, welches an der in 1 rechts
außen
angeordneten Fahne 2 oder 4 anliegt.
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Der
besondere Vorteil der Erfindung liegt darin, dass der Verschiebeweg
des Schleifkontaktes 7 anders als die Länge des Widerstandsstreifens 6 bemessen
sein kann. Gegebenenfalls können
die Verbindungsfahnen 4 auch mit unterschiedlichen Abständen voneinander
angeordnet sein. Außerdem können der
Schleifkontakt 7 sowie der damit kontaktierende Leitungsstreifen 5 und
die damit kontaktierenden Kontaktfahnen 2 ohne weiteres
aus einem hoch abriebfesten Material hergestellt sein, so dass auch
bei äußerst häufiger Verstellung des
Schleifkontaktes 7 nicht mit störenden Verschmutzungen und/oder
unerwünschtem
Verschleiß gerechnet
werden muss. Dagegen kann der Widerstandsstreifen 6 aus
mechanisch vergleichsweise wenig belastbarem Material, welches jedoch
als ausgeprägter
elektrischer Widerstand wirkt, hergestellt sein.
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Das
Maß des
vom Widerstandsstreifen 6 gebildeten elektrischen Widerstands
zwischen den beiden äußeren Verbindungsfahnen
rechts- und links außen
wirkt sich lediglich auf den Stromfluss zwischen diesen beiden Verbindungsfahnen 4 aus.
Dagegen hat dieses Maß keinen
Einfluss auf das jeweils von der Stellung des Schleifkontaktes 7 abhängige abgreifbare
Potential am Leitungsstreifen 5. Die Potentialsprünge zwischen
benachbarten Kontakt- bzw. Verbindungsfahnen 2 bzw. 4 werden
durch die Abstände
zwischen den Verbindungsfahnen bestimmt.
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Die
Ausführungsform
der 2 unterscheidet sich von der Ausführungsform
der 1 zunächst
dadurch, dass die Kontaktfahnen 2 sowie der Leitungsstreifen 5 jeweils
kreisbogenförmig
angeordnet bzw. ausgebildet sind. Darüber hinaus sind zusätzlich zum
Leitungsstreifen 5 weitere Leitungsbahnen 8, 9 und 9' vorgesehen,
die von dem in 2 nicht näher dargestellten Schleifkontakt
ebenfalls mit den Kontaktfahnen 2 elektrisch verbunden
werden können.
Außerdem
sind in 2 mehrere Widerstandsstreifen 6.1 bis 6.7 vorgesehen,
die elektrisch zueinander in Reihe liegen, da an den zueinander
benachbarten Enden der vorgenannten Widerstands streifen 6.1 bis 6.7 jeweils
eine Kontaktfahne 2 zwei Leitungen 3 aufweist,
die jeweils mit einer Verbindungsfahne 4 am einen Widerstandsstreifen,
z.B. 6.1, und einer Verbindungsfahne 4 am anderen
Widerstandsstreifen, z.B. 6.2, verbunden sind.
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Desweiteren
zeigt die 2, dass gesonderte Anschlussfahnen 10 vorgesehen
sein können,
die elektrisch an eine äußere Kontaktfahne 2 bzw.
Verbindungsfahne 4 anschließen. Diese Anschlussfahnen 10 können also
zum Anschluss einer elektrischen Spannungsquelle oder Potentialdifferenz
an die durch die Widerstandsstreifen 6.1 bis 6.7 gebildete
Widerstandsstrecke dienen.
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Gegebenenfalls
können
die widerstandssteifen 6.1 bis 6.7 aus Widerstandsmaterialien
mit unterschiedlichen elektrischen Leitwerten bestehen. Damit lässt sich
erreichen, dass zwischen benachbarten Kontaktfahnen 2,
die einem Widerstandsstreifen, beispielsweise dem Widerstandsstreifen 6.2,
zugeordnet sind, andere elektrische Potentialdifferenzen auftreten
als zwischen Kontaktfahnen 2, die einem anderen Widerstandsstreifen,
beispielsweise dem Widerstandsstreifen 6.3, zugeordnet
sind.
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Grundsätzlich können unterschiedliche
Potentialdifferenzen oder -sprünge
zwischen aufeinanderfolgenden Verbindungs- bzw. Kontaktfahnen 4 bzw. 2 auch
durch entsprechend unterschiedliche Abstände zwischen aufeinanderfolgenden
Verbin dungsfahnen 4 an einem Widerstandsstreifen 6.1 bis 6.7 erreicht
werden.