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Drehpotentiometer Die Erfindung betrifft ein Präzisions-Drehpotentiometer
mit einem in einer einzigen schraubenförmigen Windung am Umfang eines Isolierstoffkörpers
angeordneten Widerstandsdraht, dessen Enden sich teilweise überlappen und anschließend
nach innen abgebogen sind, ferner einem federnd auf dem Widerstandsdraht aufliegenden,
über einen Winkelbereich von 360° hinaus schwenkbaren Schleiferarm sowie im überlappungsbereich
des Widerstandsdrahtes angeordneten Mitteln zur kurzschlußfreien Überführung des
Schleiferarmes von einem Ende des Widerstandsdrahtes auf das andere Ende.
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Bei einem bekannten Drehpotentiometer der vorstehend genannten Art
verlaufen die Enden des Widerstandsdrahtes im überlappungsbereich in gerader, tangentialer
Richtung, so daß an den Seitenkanten eines Stegvorsprunges des Isolierstoffkörpers
eine wechselweise Überhöhung der Drahtenden entsteht, die ein kurzschlußfreies Überführen
des Schleiferarmes von dem einen auf das andere Drahtende ermöglicht.
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Diese bekannte Ausführung weist jedoch den wesentlichen Nachteil auf,
daß sich der wirksame Schwenkradius des Schleiferarmes beim Auflaufen auf die Enden
des Widerstandsdrahtes zunehmend vergrößert, wodurch eine äußerst unerwünschte Nichtlinearität
in der Widerstandscharakteristik hervorgerufen wird.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der
Mängel der bekannten Ausführungen ein Präzisions-Drehpotentiometer zu entwickeln,
bei dem mit fertigungsr und montagetechnisch einfachen Mitteln eine absolute Linearität
in der Widerstandscharakteristik gewährleistet ist, bei dem somit unabhängig von
der jeweiligen Stellung des Schleiferarmes einer Drehung des Armes um einen bestimmten
Winkel eine stets gleichbleibende Widerstandsänderung entspricht.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Enden
des auch im Überlappungsbereich mit gleichmäßiger kreisförmiger Krümmung ausgeführten
Widerstandsdrahtes im überführungsbereich und in dem anschließenden Bereich bis
zur Abbiegung an ihrer dem Schleiferarm zugewandten Außenseite abgeflacht sind und
daß im überführungsbereich ein den Schleiferarm über die Abflachung tragender Nocken
vorgesehen ist.
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Infolge der gleichmäßigen Krümmung des Widerstandsdrahtes am gesamten
Umfang ist die Empfindlichkeit des erfindungsgemäßen Drehpotentiometers auch im
Überlappungsbereich genauso groß wie an den übrigen Stellen des Umfanges. Ein besonderer
Vorteil liegt ferner darin, daß bei der neuen Ausführung der Schleiferarrn durch
den Nocken nicht über den Radius seiner eigentlichen Bahn hinausgehoben zu werden
braucht, sondern lediglich über die Abflachung hinweggeführt werden muß.
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Zur genauen Einstellung des Schleiferarmes auf den Umfang des Widerstandsdrahtes
hat es sich gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung als günstig erwiesen, wenn der
Schleiferarm an einem mit der Drehachse des Potentiometers verbundenen Halterungsbauteil
befestigt ist, der durch eine Exzenteranordnung gegenüber der Drehachse des Potentiometers
in radialer Richtung feinfühlig verstellbar ist.
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Einzelheiten der Erfindung gehen aus der Beschreibung eines in den
Zeichnungen veranschaulichten Ausführungsbeispieles hervor; es zeigt Fig.1 ein erfindungsgemäß
ausgeführtes Drehpotentiometer in einem axialen Längsschnitt, Fig.2 eine Stirnansicht
des Potentiometers in Richtung des Pfeiles X der Fig. 1 (bei abgenommenem Gehäusedeckel),
Fig. 3 eine Einzelheit der Anordnung des Widerstandsdrahtes des Potentiometers in
einer perspektivisch gehaltenen Seitenansicht.
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Das dargestellte Potentiometer besteht im wesentlichen aus einem zylindrischen
Gehäuseteil 4, der zur Befestigung am Rahmen einer (nicht dargestellten) Waage bestimmt
ist und an seiner einen Stirnseite mit einem Flansch 4 a versehen ist.
Am
Flansch 4 a ist einerseits eine als Grundplatte des Potentiometers dienende Kreisscheibe
5 aus einem Isoliermaterial befestigt, während in einer axialen Bohrung des Gehäuseteiles
4 die Antriebsspindel 6 (Drehachse) eines üblichen Potentiometer-Drehantriebes mittels
zweier Kugellager 9 a, 9 b gelagert ist, die in entsprechenden Erweiterungen der
Bohrung des Gehäuseteiles 4 gelagert und mittels Schrauben 10 bzw. mittels
eines in ein Innengewinde der Bohrung eingeschraubten Gewinderinges 11 festgelegt
sind.
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Die Antriebsspindel b ist mit einem in Abhängigkeit von der Belastung
beweglichen Teil des (ebenfalls nicht dargestellten) Wiegemechanismus der Waage
über ein auf der Spindel befestigtes Ritzel7 und eine Zahnstange 8 verbunden, die
an diesem Teil des Wiegemechanismus befestigt ist. Der Gehäuseteil 4 ist an der
Stelle der Zahnstange 8 mit einer entsprechenden Ausnehmung versehen, damit das
Ritze17 in die - gegenüber dem feststehenden Gehäuseteil 4 bewegliche - Zahnstange
8 eingreifen kann.
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An der der Kreisscheibe 5 abgelegenen Seite des Flansches 4 a ist
weiterhin ein als Ringscheibe ausgebildeter Isolierkörper 12 mittels Schrauben 13
befestigt, wobei zwischen dem inneren Umfang des Isolierkörpers 12 und einem dortigen
stirnseitigen Ansatz des Gehäuseteiles 4 ein ausreichender Ringspalt frei
gelassen ist, der eine genau zentrische Ausrichtung des Isolierkörpers 12 zur Drehachse
der Antriebsspindel 6 zuläßt.
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Der zylindrische Außenumfang des Isolierkörpers 12 ist mit einer schraubenförmigen
Ringnut versehen, die den Isolierkörper 12 in einer einzigen Schraubenwindung umgibt,
deren Enden sich mit geringem seitlichem Abstand um, geringe Wegstrecken überlappen.
Die Ringnut dient zur Aufnahme eines Widerstandsdrahtes 14, der den Isolierkörper
12 demgemäß ebenfalls in einer einzigen Schraubenwindung umgibt und aus einer hochwertigen,
nicht anlaufenden Edelmetall-Legierung besteht, z. B. aus einer Silber-Palladium-Legierung.
Der Widerstandsdraht 14 ist mit seinen beiden Enden an je einen am Isolierkörper
befestigten Stift 15a bzw. 15b derart angelötet, daß er innerhalb
der Ringnut des Isolierkörpers 12 mit einer bestimmten Vorspannung anliegt.
Der Isolierkörper 12 weist auch an seinen beiden gegenüberliegenden Stirnflächen
noch entsprechende Ausnehmungen auf, über welche die beiden Drahtenden von den Enden
der Ringnut zu den beiden Stiften 15a, 15 b geführt sind. Von jedem
der beiden Stifte 15a, 15b führt ein Leitungsdraht 17a bzw. 17b (vgl. Fig.
2) zu einer äußeren Anschlußstelle 16 a bzw. 16 b des Potentiometers,
wobei sich diese Anschlußstellen an der Außenfläche der aus Isoliermaterial bestehenden
Kreisscheibe 5 befunden.
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Mit dem am Gehäusetei14 über den Isolierkörper 12 festgelegten Widerstandsdraht
14 arbeitet eine an der Antriebsspindel 6 festgelegte Kontaktvorrichtung zusammen,
die an einer von der Spindel an deren innerem Ende befestigten Scheibe 18 aus Isoliermaterial
festgelegt und mit dieser verdrehbar ist. Die Scheibe 18 ist an ihrer der Antriebsspindel
6 gegenüberliegenden Stirnseite mit einem metallischen Schleifring 19 versehen,
gegen den ein als Kontaktbürste dienender Draht 20 aus einer Goldlegierung
nachgiebig federnd anliegt. Der Draht 20 ist an einem Halter 21 befestigt, der seinerseits
ebenfalls an der Kreisscheibe 5 gehalten ist und mit einer an deren Außenseite befindlichen
weiteren Anschlußstelle 21 a in Verbindung steht (vgl. Fig. 1).
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Der Schleifring 19 steht mit einer an der dortigen Stirnseite des
Ansatzes der Scheibe 18 befestigten Metallplatte 22 in leitender Verbindung, die
ihrerseits einen Draht 23 trägt, dessen freies Ende an einem auf der Scheibe 18
gelagerten Halterungsbauteil 24 nachgiebig federnd anliegt.
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Wie insbesondere aus Fig.2 hervorgeht, ist der Halterungsbauteil 24
an der Scheibe 18 mittels einer Anzahl Schrauben 25 festgelegt, die den Halterungsbauteil
24 in radial verlaufenden Längsschlitzen 26 durchsetzen. Zur radialen Einstellung
des Halterungsbauteiles 24 dient dabei eine weitere, in der Scheibe 18 verdrehbar
gelagerte Schraube 25a, die mit ihrem exzentrisch angeordneten Kopf innerhalb
eines quer zu den Schlitzen 26 verlaufenden Schlitzes 26a gelegen ist. Verdreht
man die Schraube 25a bei gelockerten Schrauben 25, so wird der Halterungsbauteil24
dadurch über den Exzenter der Schraube 25a und den Querschlitz
26a in seiner Längsrichtung - und zugleich in radialer Richtung des Isolierkörpers
12 - verstellt.
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Der Halterungsbautei124 ist an seinem freien Ende gabelförmig ausgebildet,
wobei die beiden gegenüber der Ebene des Halterungsbauteiles 24 etwa rechtwinklig
abgebogenen Gabelschenkel 18a über ein metallisches Spannband 27 miteinander verbunden
sind. In der Mitte des Spannbandes ist ein aus einer Goldlegierung bestehender und
als Schleiferarm 28 dienender, verhältnismäßig steifer Draht angelötet, der im Bereich
seines freien Endes am Widerstandsdraht 14 unter einer leichten Vorspannung anliegt,
die sich aus einer entsprechenden geringfügigen Torsionsverbiegung des Spannbandes
27 ergibt.
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Für eine richtige Funktion des bisher beschriebenen Teiles des Drehpotentiometers
ist wesentlich, daß der Schleiferarm 28 nicht beide Enden des Widerstandes 14 gemeinsam
kontaktgebend berührt und dadurch den Widerstand kurzschließt. Um einen solchen
Kurzschluß zu vermeiden, ist der Widerstandsdraht 14 im Bereich seiner beiden Enden
an der dem Schleiferarm 28 zugewandten Außenseite V abgeflacht. Die von den beiden
Abbiegungen der Drahtenden her entlang dem sich überlappenden Teil der Drahtwindung
verlaufenden Abflachungen V überlappen sich ebenfalls um einen kleinen Betrag, wodurch
an einer Stelle des äußeren Umfangs der Drahtwindung ein kleiner nutförmiger Spalt
(der sogenannte »Überführungsbereich«) von der Länge G entsteht, der einerseits
durch die am Ende der einen Abflachung V gebildete Schulter und andererseits durch
die am Ende der anderen Abflachung V gebildete Schulter des Widerstandsdrahtes 14
begrenzt ist.
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Es sind deshalb noch Vorkehrungen zu treffen, damit der Schleiferarm
28, der ja an dieser Stelle an einem gleichzeitigen Kontakt mit beiden Drahtenden
gehindert werden soll, nicht in den Spalt hineinrutscht.
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Wie aus Fig. 3 hervorgeht, ist zu diesem Zweck in Achsrichtung der
Drahtwindung neben dem Spalt ein radial bis in den Bereich des äußeren Umfangs der
Drahtwindung ragender feststehender Finger angeordnet, der am Isolierkörper 12 gehalten
ist und an seinem äußeren Ende eine Nockenerhebung 29 aufweist. Gelangt der Schleiferarm
28 bei seiner Ver-
Schiebung entlang dem äußeren Umfang der Drahtwindung
in den Bereich des genannten Spaltes, so wird er an dieser Stelle durch den Nocken
29 über den Spalt geführt. Der Schleiferarm 28 kann daher ohne weiteres um volle
360° und mehr verdreht werden, wobei er - von der kleinen Stelle der Nockenerhebung
29 abgesehen - in ständigem Kontakt mit dem Widerstandsdraht 14 steht.
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Der vorstehend beschriebene Kontaktmechanismus des Potentiometers
einschließlich der über den Schleifring 19 mit dem Schleiferarm 28 in Verbindung
stehenden Anschlußvorrichtung ist durch einen auf die Kreisscheibe 5 aufgesetzten
Deckel 31 abgedeckt.
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Gewünschtenfalls kann die Antriebsspindel 6 an ihrem äußeren, aus
dem Gehäuseteil 4 herausragenden Ende noch einen Zeiger 30 tragen und hierdurch
die jeweilige Waagenbelastung an einer Skala anzeigen.