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Einstellbarer Widerstand Es ist bereits bekannt, auf einem bandartigen
Widerstand Maßzahlen als eine Längeneinteilung unmittelbar aufzubringen. Normalerweise
besitzen die in einstellbaren Widerständen verwendeten Widerstandselemente nicht
über ihre Länge gleichbleibende Widerstandseigenschaften. Wegen der auftretenden
Widerstandsabweichungen können diese Vorrichtungen daher nicht einfach nach Einheiten
der Länge des Widerstandselementes geeicht werden. Beispielsweise können gewisse
Längenabschnite des Widerstandselements einen größeren oder geringeren Durchmesser
als der beabsichtigte einheitliche Durchmesser besitzen, oder die physikalische
Struktur des Widerstandselements selbst kann sich in Längsrichtung von Punkt zu
Punkt ändern. Dies hat zur Folge, daß eine Ablesung an irgendeinem Punkt längs des
Widerstandselements von einem berechneten Wert so stark abweicht, daß die Verwendung
der Vorrichtung in Frage gestellt wird, wenn besonders genaue Widerstandswerte,
etwa für die Zentrierung einer Galvanometerbewegung od. dgl., abgelesen werden sollen.
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Es sind zwar schon Widerstände bekannt, bei denon der eingestellte
Soll-Ohmwert mit Hilfe eines sich mit dem Abgriffschleifer mitbewegenden, zeigertragenden
Hebels oder mittels eines Getriebes von einer mit dem Widerstandsgehäuse starr verbundenen
Skala abgelesen werden kann. Diese Ablesung sagt jedoch nur dann etwas über den
tatsächlichen Istwert des Widerstands aus, wenn der Schleifer in vorgegebener Winkelstellung
zum Anzeigearm steht, wenn ein etwa verwendetes Getriebe keinen zu großen toten
Gang aufweist oder wenn sich der Widerstandsdraht an keiner Stelle in seiner Lage
verändert, wodurch sein Widerstand die bei der Eichung angenommene Linearität verliert.
Diese Voraussetzungen werden jedoch nie mit Sicherheit erfüllt sein, so daß die
bekannten Vorrichtungen für Präzisionsmessungen ungeeignet sind.
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Demgegenüber schafft die Erfindung einen einstellbaren Widerstand,
dessen Ablesung frei von Fehlern auf Grund von Nichtlinearitäten des Widerstandselements
ist.
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Die Erfindung betrifft einen einstellbaren Widerstand mit einem langgestreckten,
gegenüber einem Abgriff bewegbaren Widerstandselement, einem Einstellmittel für
die gegenseitige Lage von Element und Abgriff und einer Ablesevorrichtung. Die oben
geschilderten Schwierigkeiten werden dadurch vermieden, daß gemäß der Erfindung
in an sich bekannter Weise unmittelbar auf dem Widerstandselement selbst oder auf
einem diesem betriebsmäßig unverrückbar zugeordneten Träger angebrachte Eichmarken
jeweils dem an der betreffenden Stelle des Elements durch Messung ermittelten Widerstandswert
zugeordnet sind und der eingestellte Widerstandswert mit Hilfe einer festen, dem
Abgreifer zugeordneten Ablesevorrichtung bestimmt wird.
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Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung lassen sich am besten unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen verstehen. Es zeigt Fig. 1 eine Seitenansicht einer
Ausführungsform gemäß der Erfindung, Fig.2 eine Vorderansicht der Ausführungsform
von Fig. 1 mit teilweise entferntem Deckel im Schnitt längs der Linie 2-2 in Fig.
1, Fig. 3 einen Querschnitt praktisch längs der Linie 3-3 in Fig. 1, Fig. 4 eine
Aufsicht auf den Boden der Ausführungsform von Fig. 1, Fig. 5 eine Teilansicht von
Bauteilen der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Anordnung, Fig. 6 eine weitere Teilansicht
von Bauteilen der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Anordnung, Fig.7 eine Ansicht
im Querschnitt eines WiderstandseIements und eines Eichmarkenträgers der in Fig.
6 dargestellten Art,
Fig. 8 eine Teilansicht einer abgeänderten
Ausführungsform eines Widerstandselements und Eichmarkenträgers, Fig. 9 bis 16 weitere
verschiedene Ausführungsformen von Widerstandselementen und Eichmarkenträgern mit
den Merkmalen der Erfindung, Fig. 17 eine schaubildliche Ansicht eines Ausführungsbeispiels,
bei der die Rollen nebeneinander angeordnet und Widerstandselement und Eichmarkenträger
auf sie aufgerollt sind, Fig.18 noch eine andere Ausführungsform der Erfindung,
bei der die Eichmarken unmittelbar auf dem Widerstandselement aufgebracht sind,
Fig. 19 eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der ein Widerstandselement
zusammen mit einem besonderen Isolierglied aufgerollt ist, Fig. 20 ein Ausführungsbeispiel,
bei dem ein Eichmarkenträger an ein übliches Schleifdrahtpotentiometer angekuppelt
ist, Fig. 21 eine weitere Ausführungsform eines üblichen, erfindungsgemäß mit einem
Eichmarkenträger gekuppelten Potentiometers.
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Die Hauptmerkmale der Erfindung sowie eine bevorzugte Ausführungsform
derselben lassen sich am besten aus den Fig. 1 bis 7 erkennen, in denen gleiche
Bauelemente mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind. Ein langgestrecktes elektrisches
Widerstandselement 10 (Fig. 5) ist beispielsweise mit einem geeigneten Kitt
od. dgl. an einem Eichmarkenträger 12 angeklebt, der beispielsweise aus geeignetem
Papier oder Kunststoff hergestellt und einerseits stark genug ist, um das Element
10 tragen zu können, andererseits jedoch möglichst dünn ist, um das Aufspulen
einer merklichen Bandlänge zu gestatten, ohne zu stark aufzutragen. Vorzugsweise
besteht der Eichmarkenträger 12 aus elektrisch isolierendem Material. so
daß das Widerstandselement 10 auf seiner Länge nirgends kurzgeschlossen ist.
Andererseits kann das Element 10 mit einer Isolierung versehen und der Träger
12 leitend sein, sofern ein gewisser Abschnitt des frei liegenden Teils des
Widerstandselements 10
isolationsfrei ist, um einen Kontakt mit der die Kontaktstellen
16 und 18 tragenden Kontaktvorrichtung 14 (Fig. 5) zu ermöglichen.
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Für den Träger kann beispielsweise weißes, mit Phenolharz getränktes
Verbundpapier verwendet werden. Als Klebstoff für die Befestigung des kreisrunden,
isolierten Widerstandselements in der Vertiefung auf einer Seite des Trägers 12
kann ein Klebstoff auf Kunstgummibasis verwendet werden, der bei Temperaturen unter
38° C elastisch bleibt und selbst bei 120' C nicht merklich erweicht, hohe Klebkraft
besitzt und widerstandsfähig gegen aliphatische und aromatische Kohlenwasserstoffe
ist.
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Wie in den Fig. 6 und 7 dargestellt ist, kann das Widerstandselement
10 aus einem emaillierten Draht bestehen, bei dem der überzug auf der äußersten,
vom Träger 12 abgewandten Seite entfernt ist, um einen elektrischen Kontakt
zwischen dem Element und Kontaktpunkten 16 und 18 zu schaffen.
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Die Kombination aus Element 10 und Träger 12
kann in
nachstehend beschriebener Art zwischen einer Rolle 20 und einer weiteren Rolle 22
umgespult werden. Jede Rolle ist mit einem Schleifkontakt und einem Halter
24 (Fig. 6) mit daran befestigten biegsamen Streifen 26 und
28 versehen, zwischen denen die freien Enden des Trägers 12 bei
30 eingeklemmt sind. Die Halter 24 dienen gleichzeitig als Kontaktsegmente
für die Schleifkontakte 32 und 34 und schaffen über die leitenden
Streifen 26 und 28 einen elektrischen Kontakt zum Widerstandselement 10.
Zu diesem Zweck weist der Verbindungspunkt 30 eine geeignete, einen guten
elektrischen Kontakt gewährleistende Ausgestaltung, z. B. eine Lötstelle, auf. Vorzugsweise
wird über die Schleifkontakte 32 und 34 eine elektrische Verbindung zu beiden Enden
des länglichen Widerstandselements 10 hergestellt, da sich ein solcher Doppelanschluß
bei vielen Anwendungsgebieten von Vorrichtungen der beschriebenen Art empfiehlt.
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Jede Rolle 20 und 22 ist mit einer Nabe 36 (Fig.
3 und 5) versehen, um die sich der Träger 12 aufrollt. Die Rolle
22 weist weiterhin eine Mittelachse 38 auf, an der ein Kettenrad
40 (Fig. 2) angebracht ist. Die Rolle 20 weist in ihrer Mitte ein
Lager 42 auf, das eine von einer Achse 46 (Fig. 2 und 3) durchsetzte
Öffnung besitzt. An der Achse 46 ist ein Antriebsritzel 48 (Fig. 2), ein
dem Kettenrad 40 bezüglich Größe und Zähnezahl gleiches Kettenrad
50 und das eine Ende 52 einer Spiralfeder 54 befestigt (Fig.
3). Die Achse 46 ist im Lager 42 der Rolle 20 frei drehbar.
Das andere Ende 56 der Feder 54 ist an dem Rollenkörper
20 durch den sich quer zur Rolle 20
und in deren Seitenwände hinein
erstreckenden Stift 58 oder durch ein anderes Befestigungsmittel verankert.
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Die Achse 38 der Rolle 22 und die Achse 46 der Rolle 20 können
zweckmäßigerweise auch durch Lageröffnungen in einem Gehäuse gehaltert werden. In
den Fig. 1 bis 4 ist ein geeignetes Gehäuse aus einem Grundkörper 60, einem
Deckel 62 und einem Boden 64 dargestellt. Der Boden 64 trägt
die Schleifkontakte 32 und 34, den Kontaktgeber 14 und geeignete
Anschlüsse 66 (Fig. 1) für deren elektrischen Anschluß und weist weiterhin eine
Lageröffnung 68 für das eine Ende der Achse 46 und eine Lageröffnung 70 für das
andere Ende der Achse 38 auf.
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Der Deckel 62 trägt geeignete Lageröffnungen für die anderen
Enden der beiden Achsen 38 und 46 und weiterhin eine Antriebsvorrichtung für das
Ritzel, die ein Kammritzel 72 aufweist, das an einer Welle 74 mit einem Drehknopf
76 befestigt ist. Durch Drehen des Knopfes 76 werden das Ritzel
48, das Kettenrad 40 und die Achse 46 gedreht. Die Kettenräder
40 und 50 werden durch eine sie umschließende Kette 78 gemeinsam gedreht.
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Zwischen dem Boden und dem Deckel ist eine Stütze 80 mit einer
Auflagefläche 82 angeordnet, über die der Träger 12 und das Widerstandselement
10 gezogen werden können. Der Boden 60 des Gehäuses besitzt ein allgemein
als Ortungsmittel dienendes Fenster 84 (Fig. 1 und 3). Auf dem Glied 12 können durch
das Fenster 84 hindurch sichtbare Eichmarken, beispielsweise aufgedruckte Zahlen
86 (Fig. 1), angeordnet sein. Geeignete Markierungen, beispielsweise Einkerbungen
88, dienen als genaue Ortungs- oder Lagenfeststellmittel, um das Instrument
auf einen bestimmten Wert genau einstellen zu können.
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Der vorstehend beschriebene Kontaktgeber weist zwei das Widerstandselement
10 berührende Kontaktpunkte 16 und 18 auf. Im allgemeinen ist nur ein Kontaktpunkt
erforderlich, der an irgendeiner beliebigen Stelle der Anordnung angeordnet sein
kann, sofern beim Aufbringen der Eichmarken auf den Träger 12 die Versetzung
des Kontaktpunktes in bezug auf das Ortungsmittel berücksichtigt wird.
Durch
Anordnung von zwei Kontaktpunkten 16 und 18 können die Eichmarken jedoch
genau gegenüber dem entsprechenden Widerstandspunkt des Elements 10 erscheinen.
Außerdem ist es nicht erforderlich, daß eine der beiden Verbindungsstellen 30 an
den Enden des Trägers 12 und des Elements 10 an dem Fenster 84 vorbeiläuft.
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Der Grundkörper 60 kann mit dem Deckel und dem Boden durch
geeignete Mittel, beispielsweise mittels durch Löcher 90 hindurchgreifende Schrauben,
verbunden sein. Die Feder 54 (Fig. 3) dient dazu, das Element 10 und
den Träger 12 unter Spannung zu halten und gleichzeitig die verschiedenen
Winkelgeschwindigkeiten der Rollen 20 und 22 auszugleichen, wenn das
Element 10 und der Träger 12 von einer Rolle auf die andere umgerollt
werden. Die Kettenräder 40 und 50 und die Kette 78 geben den
Achsen 38 und 46 gleiche Winkelgeschwindigkeit.
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Aus der vorstehenden ins einzelne gehenden Beschreibung einer bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung läßt sich der allgemeine Charakter der Erfindung nunmehr
verstehen. Es ist jedoch keine Beschränkung auf diese bevorzugte Ausführungsform
beabsichtigt.
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Das Widerstandselement kann in zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung
auf verschiedene Weise mit dem Eichmarkenträger verbunden werden, und in dieser
Hinsicht ist keine Beschränkung beabsichtigt. Beispielsweise ist das Widerstandselement
10a gemäß Fig. 8 zwischen den Lagen 12a und 12b eines bei 12c zusammengefalteten
Bandes eingebettet. Es sei nochmals betont, daß der Eichmarkenträger aus jedem beliebigen
Material bestehen kann, sofern eine gewisse, ein Kurzschließen des Widerstandselements
auf seiner Länge verhindernde Isolation gewährleistet ist und eine hervorstehende
elektrische Kontaktzone frei gelassen wird.
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In Fig. 9 ist ein Widerstandselement 10 b in Form eines schmalen,
an einer Seite des Eichmarkenträgers 12d befestigten Streifens dargestellt. In Fig.
10 ist ein breites Widerstandselement 10c dargestellt, das an einer Seite
eines breiten Eichmarkenträgers 12e befestigt ist. In Fig. 11 ist ein Widerstandselement
in Form eines schmalen Streifens 10d dargestellt, der in einen Schlitz in
der Kante des Eichmarkenträgers 12f eingefügt ist. In Fig. 12 ist ein Widerstandselement
in Form elektrisch leitender Teilchen 10e dargestellt, mit denen eine Kante des
Eichmarkenträgers 12g imprägniert ist. In Fig. 13 sind drei Widerstandselemente
10f dargestellt, die parallel zueinander in Rillen auf einer Seite des Eichmarkenträgers
12h befestigt sind. Fig. 14 zeigt parallele, beiderseits in Kantenrillen des Eichmarkenträgers
12i angeordnete Widerstandselemente 10g.
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Fig. 15 zeigt einen Eichmarkenträger 12j mit einem Widerstandselement
10h in Form einer um einen Draht 10h' aus Isoliermaterial gewundenen Spirale.
In Fig. 16 besteht das Widerstandselement aus einer Flachspirale, die auf ein Band
107 aufgewickelt ist, das seinerseits an der Unterseite des Eichmarkenträgers 12k
befestigt ist. Wie ersichtlich, vergrößert eine Spirale, wie sie in den Fig. 15
und 16 dargestellt ist, deren Windungen an einer Seite vom Kontaktglied 14 berührt
werden, die wirksame Länge des Widerstandselements. Wie ersichtlich, kann das Kontaktglied
14, wie es in der Ausführungsform der Fig. 1 bis 7 dargestellt ist, an die besonderen
Ausführungsformen des Trägers 12 und des Elements 10 gemäß Fig. 8 bis 16 angepaßt
werden, um einen richtigen Kontakt zu ergeben.
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In Fig. 17 ist schaubildlich dargestellt, wie die hier mit
20' und 22' bezeichneten Rollen 20 und 22 in einem geeigneten
Gehäuse auf gemeinsamer Achse seitlich nebeneinander angeordnet werden können, wobei
mit Hilfe einer der Feder 54 (Fig. 3) ähnelnden Feder die für das Umrollen eines
kombinierten Eichmarkenträgers und Widerstandselements erforderliche unterschiedliche
Bewegung ermöglicht wird. Aus dem Vorstehenden erkennt man die Vielfalt der Ausführungsformen,
die die Erfindung ohne notwendige Begrenzung auf ein bestimmtes Modell annehmen
kann.
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In Fig. 20 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung erläutert,
in der an der Welle 98 eines üblichen Mehrgängepotentiometers 96 ein Rad 100 mit
Zahnvorsprüngen 102 befestigt ist, die in in einem Eichmarkenträger vorgesehene
Zahnlöcher 104 eingreifen. Selbstverständlich kann am Träger 106 in früher beschriebener
Weise ein Widerstandselement befestigt sein. Fernerhin können auch geeignete, in
Fig. 20 nicht dargestellte Ortungsmittel zur Festlegung der verschiedenen Eichmarken
vorgesehen werden, die den gemessenen Widerstandswerten des Potentiometers 96 entsprechend
auf dem Träger 106 angebracht sind.
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In Fig. 21 ist noch eine andere Ausführungsform der Erfindung in Verbindung
mit einem normalen, mit Welle 98 versehenen Potentiometer 96 dargestellt. Bei dieser
Ausführungsform ist auf der Welle 98 ein Zahnrad 108 befestigt, und ein Eichmarkenträger
110 weist eine seitliche Zähnung 114 auf, die in die Zähnung 11.2 des Zahnrades
108 eingreift. Auch hier kann ersichtlicherweise am Eichmarkenträger 110
ein Widerstandselement befestigt sein, wobei zwecks Kurzschlußvermeidung entweder
das Element aus Isolierstoff besteht und zwischen ihm und dem Träger 110 Isoliermaterial
eingeschaltet ist.
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Obwohl die Eichmarken vor dem Zusammenbau des Gerätes beispielsweise
durch Einsetzen des Widerstandselementes in einen geeigneten Eichkreisauf den Träger
aufgebracht werden können, empfiehlt es sich meist, die Eichmarken erst nach dem
endgültigen Zusammenbau des Gerätes aufzubringen, um den Widerstandswert der Schleifkontaktanordnungen
32 und 34 und des Kontaktgebers 14 berücksichtigen zu können.
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Selbstverständlich wird für die Herstellung der Rollen 20 und 22,
der Stütze 80 und aller anderen Teile in der Nähe des Widerstandselements 10 elektrisch
isolierendes Material verwendet, oder es werden sonstige, einen Kurzschluß von Teilen
des Widerstandselements verhindernde Vorsichtsmaßnahmen getroffen. Auf alle Fälle
bewirkt das Zusammenwikkeln von Eichmarkenträger und Widerstandselement eine Trennung
von dessen für den elektrischen Kontakt frei liegenden Flächen, wodurch ein Kurzschluß
des Elements verhindert wird. Beispielsweise sollte dessen Materialstärke bei Einlagerung
eines blanken Drahtes in eine Kantenrille des Eichmarkenträgers (Fig. 6 und 7) ein
wenig größer als der Durchmesser des Elements sein.
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Die vorstehend beschriebenen besonderen Ausführungsformen der Erfindung
stellen ein punktweise mit einem Eichmarkenträger verbundenes Widerstandselement
dar. Eine weitere Ausführungsform der Erfindung besteht nunmehr darin, das Widerstandselement
selbst so groß auszubilden, daß die Eichmarken
auf ihm selbst aufgebracht
werden können. In Fig. 18 ist ein elektrisch leitendes bandförnüges Element 150
mit beispielsweise durch Stanzen, Auf -drucken oder andere passende Art aufgebrachten
Eichmarken 152 dargestellt. Ein Streifen 154 aus Isoliermaterial verhindert den
Kurzschluß zwischen den einzelnen Windungen des Elements 152 in zusammengerolltem
Zustand. Das Isoliermaterial kann durch Aufspritzen eines erstarrungsfähigen Materials
oder durch Ankleben oder sonstiges Befestigen eines vorgeformten Streifens an das
Element 150 angebracht werden.
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Der Streifen 154 braucht nicht die gleiche Breite wie das Element
150 zu haben, wenn er nur einen Kurzschluß der einzelnen Windungen des Elements
150 verhindert. Wie ersichtlich, braucht der Isolierstreifen nicht am Widerstandselement
selbst befestigt zu sein, wenn sich die Eichmarken unmittelbar auf diesem befinden.
In Fig. 19 ist beispielsweise der Fall dargestellt, bei dem der Isolierstreifen
156 nur auf die Rollen 158 und 160 aufgespult und sonst frei vom mit Eichmarken
versehenen Widerstandselement ist. Das Grunderfordernis der Erfindung wird dabei
trotzdem erfüllt, indem die Eichmarken an Stellen tatsächlich gemessener elektrischer
Werte und nicht bloß an Längenmaßstellen mit dem Widerstandselement zu gemeinsamer
Bewegung gekuppelt sind.