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Stand der Technik
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Die
Erfindung geht aus von einem Potentiometer nach der Gattung des
Hauptanspruchs.
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Es
ist schon ein als Potentiometer ausgebildeter Füllstandsgeber
aus der
DE 44 39 829
A1 bekannt, mit zwei auf einem elektrisch isolierenden
Träger liegenden Widerstandsbahnen, an denen jeweils eine
Vielzahl von zueinander beabstandeten Leiterabschnitten vorgesehen
sind, die mit einem relativ zum Träger beweglichen Schleifer
zusammenwirken, wobei die Leiterabschnitte der einen Widerstandsbahn
zu den Leiterabschnitten der anderen Widerstandsbahn in Bewegungsrichtung
des Schleifers versetzt angeordnet sind. Der Schleifer verbindet
jeweils einen Leiterabschnitt der einen Widerstandsbahn elektrisch
mit einem Leiterabschnitt der anderen Widerstandsbahn. Für
die Kontaktierung der zwei zu überbrückenden Leiterabschnitte
weist der Schleifer zwei Kontakte auf. Wenn jedoch der eine Kontakt des
Schleifers einen Leiterabschnitt der einen Widerstandsbahn kontaktiert,
liegt der andere Kontakt durch die versetzte Anordnung der Leiterabschnitte in
dem Zwischenraum zwischen den Leiterabschnitten der anderen Widerstandsbahn,
so dass unter Umständen keine elektrische Verbindung zwischen den
zu überbrückenden Leiterabschnitten hergestellt wird
und kein Ausgangssignal vorliegt. Die Leiterabschnitte der beiden
Widerstandsbahnen und die Kontakte des Schleifers sind aus teuren
Metalllegierungen hergestellt, die Edelmetall, beispielsweise Gold und/oder
Silber, enthalten.
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Vorteile der Erfindung
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Das
erfindungsgemäße Potentiometer mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil,
dass zur Herstellung der Leiterabschnitte der beiden Widerstandsbahnen
insgesamt weniger Masse an Metalllegierung erforderlich ist und
die Herstellungskosten somit deutlich gesenkt werden, indem die
Leiterabschnitte der einen Widerstandsbahn in die Zwischenräume
zwischen den Leiterabschnitten der anderen Widerstandsbahn hineinreichen.
Durch das erfindungsgemäße Ineinandergreifen der
Leiterabschnitte werden weniger Leiterabschnitte pro Widerstandsbahn
bei etwa gleicher Auflösung des Ausgangssignals benötigt,
so dass der Materialaufwand an Metalllegierung sinkt.
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Durch
die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch
angegebenen Potentiometers möglich.
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Besonders
vorteilhaft ist, wenn die Leiterabschnitte beider Widerstandsbahnen
unter einem vorbestimmten Winkel quer zur Bewegungsrichtung des Schleifers
angeordnet sind. Gemäß einer vorteilhaften Ausführung
liegt der vorbestimmte Winkel im Bereich zwischen 70 und 80 Grad.
In diesem Winkelbereich wird ein sicherer elektrischer Kontakt zwischen den
Leiterabschnitten der beiden Widerstandsbahnen erreicht.
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Weiterhin
vorteilhaft ist, dass jeweils ein vorbestimmter Abstand zwischen
dem in den Zwischenraum hineinreichenden Leiterabschnitt der einen
Widerstandsbahn und den beiden benachbarten Leiterabschnitten der
anderen Widerstandsbahn besteht. Der Schleifer verbindet jeweils
einen Leiterabschnitt der einen Widerstandsbahn elektrisch mit einem
benachbarten Leiterabschnitt der anderen Widerstandsbahn und überbrückt
diese auf diese Weise.
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Sehr
vorteilhaft ist es, wenn der Schleifer mindestens vier miteinander
verbundene Federkontakte aufweist, die die jeweiligen Leiterabschnitte
der Widerstandsbahnen elektrisch kontaktieren. Auf diese Weise werden
die zu überbrückenden Leiterabschnitte mit Sicherheit
kontaktiert, so dass ein Ausgangssignal gewährleistet ist.
Dabei wird jeder der beiden benachbarten, zu überbrückenden
Leiterabschnitte in der Regel von jeweils zwei Federkontakten kontaktiert.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung weist der Schleifer fünf miteinander
verbundene Federkontakte auf, die die Leiterabschnitte der Widerstandsbahnen
elektrisch kontaktieren. Falls einer der fünf Federkontakte
im Laufe der Zeit abbrechen sollte, kann weiterhin jeder der beiden
benachbarten, zu überbrückenden Leiterabschnitte
von jeweils zwei Federkontakten kontaktiert werden.
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Zeichnung
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und
in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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1 zeigt
ein vereinfacht dargestelltes, erfindungsgemäßes
Schiebepotentiometer,
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2 eine
Seitenansicht des erfindungsgemäßen Potentiometers
nach 1,
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3 eine
Platine eines erfindungsgemäßen Drehpotentiometers.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt
ein vereinfacht dargestelltes, erfindungsgemäßes
Potentiometer.
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Das
Potentiometer teilt eine Eingangsspannung in zwei Teilspannungen.
Es dient beispielsweise als Positionssensor und kann als Schiebepotentiometer
zur Bestimmung einer Linearposition oder als Drehpotentiometer für
die Bestimmung einer Winkelposition verwendet werden.
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Das
Potentiometer 1 hat einen elektrisch isolierenden Träger 2,
auf dem zwei elektrisch leitende Widerstandsbahnen 3, 4 aufgebracht
sind. Der elektrisch isolierende Träger 2 ist
als Trägerplatte bzw. -platine ausgeführt, die
beispielsweise aus einer Keramik hergestellt ist. Die Widerstandsbahnen 3, 4 sind
Schichtwiderstände, die aus bekannten Widerstandspasten
hergestellt und beispielsweise mittels von Dünn- oder Dickfilmtechniken
oder auf andere Weise flächig aufgebracht sind.
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An
den einander zugewandten Seiten der Widerstandsbahnen 3, 4 ist
jeweils eine Vielzahl von elektrisch leitenden Leiterabschnitten 5.3, 5.4 vorgesehen.
Die Leiterabschnitte 5.3, 5.4 sind beispielsweise
auch mittels von Dünn- oder Dickfilmtechniken oder auf
andere Weise auf den Träger 2 aufgebracht und
jeweils mit der zugehörigen Widerstandsbahn 3, 4 elektrisch
verbunden. Die Leiterabschnitte 5.3, 5.4 sind
beispielsweise aus einer Metalllegierung hergestellt und haben im
Vergleich zu den Widerstandsbahnen 3, 4 einen
geringen elektrischen Widerstand. Sie verlaufen von ihrer Widerstandsbahn 3, 4 aus
in Richtung der gegenüberliegenden Widerstandsbahn 3, 4.
Die Leiterabschnitte 5.3, 5.4 sind beispielsweise stegförmig,
streifenförmig, rechteckförmig, dreieckförmig
oder fingerförmig ausgebildet. Jede Widerstandsbahn 3, 4 hat
auf diese Weise zusammen mit ihren Leiterabschnitten 5.3, 5.4 eine
kammartige Form. Die Metalllegierung der Leiterabschnitte 5.3, 5.4 enthält
zur Verbesserung der Kraftstoffbeständigkeit Edelmetalle,
beispielsweise Gold, Silber, Palladium und/oder Platin.
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Die
Widerstandsbahnen 3, 4 und ihre Leiterabschnitte 5.3, 5.4 sind
für ein Schiebepotentiometer linear (1)
und für ein Drehpotentiometer bogenförmig (3)
angeordnet. Die beiden Widerstandsbahnen 3, 4 verlaufen
sowohl beim Schiebe- als auch beim Drehpotentiometer in die gleiche
Richtung. Das erfindungsgemäße Potentiometer kann
insbesondere in der Drehpotentiometer-Ausführung als Füllstandsgeber
für Kraftstofftanks oder andere Behälter verwendet
werden.
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Das
Potentiometer 1 weist einen gestrichelt dargestellten,
relativ zum Träger 2 beweglichen Schleifer 8 mit
zumindest zwei die entsprechenden Leiterabschnitte 5.3, 5.4 kontaktierenden
Kontakten 9 auf. Der Schleifer 8 ist bei der Ausführung
als Linearpotentiometer linear verschiebbar und bei der Ausführung
als Drehpotentiometer um einen Drehpunkt drehbar gelagert. Der Schleifer
wird in beiden Fällen quer zu den Leiterabschnitten 5.3, 5.4 bewegt.
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Die
einzelnen Leiterabschnitte 5.3, 5.4 einer Widerstandsbahn 3, 4 haben
eine vorbestimmte Breite B und einen vorbestimmten Abstand A1 zueinander.
Die einzelnen Leiterabschnitte 5.3, 5.4 einer
Widerstandsbahn 3, 4 sind beispielsweise parallel
zueinander angeordnet. Zwischen zwei benachbarten Leiterabschnitten 5.3, 5.4 einer
Widerstandsbahn 3, 4 ist daher jeweils ein Zwischenraum 10 gebildet.
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Die
Leiterabschnitte 5.3 der einen Widerstandsbahn 3 sind
zu den Leiterabschnitten 5.4 der anderen Widerstandsbahn 4 in
Bewegungsrichtung R des Schleifers 8 versetzt angeordnet.
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Erfindungsgemäß ist
vorgesehen, dass die Leiterabschnitte 5.3 der einen Widerstandsbahn 3 in die
Zwischenräume 10 zwischen den Leiterabschnitten 5.4 der
anderen Widerstandsbahn 4 hineinreichen bzw. umgekehrt.
Durch das erfindungsgemäße Ineinandergreifen der
Leiterabschnitte 5.3, 5.4 werden weniger Leiterabschnitte 5.3, 5.4 pro
Widerstandsbahn 3, 4 bei etwa gleicher Auflösung
des Ausgangssignals benötigt, so dass der Materialaufwand
an Metalllegierung für jede Widerstandsbahn 3, 4 sinkt
und damit die Herstellungskosten deutlich verringert werden können.
Gegenüber dem Stand der Technik wird pro Widerstandsbahn 3, 4 etwa
nur die Hälfte an Leiterabschnitten 5.3, 5.4 benötigt.
Insgesamt werden im Stand der Technik etwa doppelt so viele Leiterabschnitte
benötigt wie erfindungsgemäß.
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Die
Leiterabschnitte 5.3, 5.4 reichen mit mindestens
ihrer halben Länge in die Zwischenräume 10 hinein.
Beispielsweise reichen sie bis nahe an die gegenüberliegende
Widerstandsbahn 3, 4 heran.
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Außerdem
sind die Leiterabschnitte 5.3, 5.4 beider Widerstandsbahnen 3, 4 jeweils
unter einem vorbestimmten Winkel α zur Bewegungsrichtung
R des Schleifers 8 angeordnet. Die Leiterabschnitte 5.3, 5.4 sind
beispielsweise so geneigt, dass die mindestens vier nebeneinander
angeordneten Kontakte 9 des Schleifers 8 nur die
zwei zu überbrückenden Leiterabschnitte 5.3, 5.4 und
keine weiteren kontaktiert. Der vorbestimmte Winkel α liegt
erfindungsgemäß im Bereich zwischen 70 und 80
Grad. Vorzugsweise beträgt er etwa 73 Grad.
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Zwischen
dem in den Zwischenraum 10 hineinreichenden Leiterabschnitt 5.3 der
einen Widerstandsbahn 3 und den beiden benachbarten Leiterabschnitten 5.4 der
anderen Widerstandsbahn 4 besteht jeweils ein vorbestimmter
Abstand A2. Der Abstand A2 kann beispielsweise etwa die Hälfte
der Breite B eines Leiterabschnitts 5.3, 5.4 betragen.
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Der
Schleifer 8 verbindet über die Kontakte 9 zumindest
einen Leiterabschnitt 5.3 der einen Widerstandsbahn 3 elektrisch
mit zumindest einem benachbarten Leiterabschnitt 5.4 der
anderen Widerstandsbahn 4 und überbrückt
die Leiterabschnitte 5.3, 5.4 auf diese Weise.
Wenn zwei benachbarte, zur gleichen Widerstandsbahn 3, 4 gehörige
Leiterabschnitte 5.3, 5.4 über den Schleifer 8 miteinander verbunden
werden, hat dies keinen Einfluss auf die Ausgangsspannung, solange
zusätzlich mindestens ein Leiterabschnitt 5.3 der
einen Widerstandsbahn 3 elektrisch mit einem benachbarten
Leiterabschnitt 5.4 der anderen Widerstandsbahn 4 über
die Kontakte 9 verbunden wird.
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Die
Kontakte 9 sind federnd ausgeführt und leicht
gegen die Leiterabschnitte 5.3, 5.4 vorgespannt.
Beispielsweise sind die Kontakte 9 als fingerförmige
Federarme ausgebildet. Die Kontakte 9 sind über
den Schleifer 8 elektrisch miteinander verbunden. Die Kontakte 9 sind
beispielsweise in Bewegungsrichtung R des Schleifers 8 gesehen
nebeneinander in Reihe angeordnet. Gemäß dem Ausführungsbeispiel
sind fünf Kontakte 9 vorgesehen. Bei mindestens
vier Kontakten 9 werden die überbrückten
Leiterabschnitte 5.3, 5.4 jeweils mit zwei Kontakten 9 kontaktiert.
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Die
Widerstandsbahnen 3, 4 sind an zumindest einem
Ende jeweils mit einer elektrisch leitenden Leiterbahn 13, 14 verbunden,
deren elektrischer Widerstand im Vergleich zu den Widerstandsbahnen 3, 4 viel
geringer ist. Die Leiterbahnen 13, 14 sind auch mittels
von Dünn- oder Dickfilmtechniken oder auf andere Weise
auf den Träger 2 flächig aufgebracht beispielsweise
aus einer Metalllegierung hergestellt. An den einander zugewandten
Seiten der Leiterbahnen 13, 14 können
noch einige Leiterabschnitte 5.3, 5.4 vorgesehen
sein, die sich an die Leiterabschnitte 5.3, 5.4 der
Widerstandsbahnen 3, 4 anschließen und
ebenfalls in die Zwischenräume 10 zwischen den Leiterabschnitten 5.4 der
gegenüberliegenden Leiterbahn 14 hineinreichen.
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Beispielsweise
weist jede Widerstandsbahn 3, 4 an ihren beiden
Enden eine Leiterbahn 13, 14 auf, wobei die linken
einander gegenüberliegenden Leiterbahnen 13, 14 mit
elektrischen Anschlüssen 23, 24 verbunden
sind und die rechten gegenüberliegenden Leiterbahnen 13, 14 elektrisch
miteinander verbunden, also kurzgeschlossen sind, beispielsweise über
einen Widerstand 15. Am Anschluss 23 liegt eine
Eingangsspannung, beispielsweise im Bereich zwischen 5 bis 16 V,
und am Anschluss 24 eine von der Position des Schleifers 8 abhängige,
einstellbare Ausgangsspannung an oder umgekehrt. Die Ausgangsspannung
ist eine Teilspannung der Eingangsspannung.
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2 zeigt
eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Potentiometers
nach 1.
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Bei
der Ansicht nach 2 sind die gegenüber
der Ansicht nach 1 gleichbleibenden oder gleichwirkenden
Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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3 zeigt
eine Platine eines erfindungsgemäßen Drehpotentiometers.
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Bei
dem Drehpotentiometer nach 3 sind die
gegenüber dem Schiebepotentiometer nach 1 gleichbleibenden
oder gleichwirkenden Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Die
Leiterabschnitte 5.3, 5.4 der Widerstandsbahnen 3, 4 sind
so geneigt, dass ihre gedachten Verlängerungen nicht durch
einen Drehpunkt 16 des Schleifers 8 verlaufen.
Die Leiterabschnitte 5.3, 5.4 und die Längserstreckung
des Schleifers 8 verlaufen daher in unterschiedliche Richtungen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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