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Potentiometer, insbesondere Trimmer Die Erfindung bezieht sich auf
ein Potentiometer, insbesondere einen Trimmer, bei dem die Widerstandsschicht eingebrannt
ist.
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Bei Potentiometern wird eine möglichst gute Reproduzierbarkeit der
einstellbaren Widerstandswerte angestrebt.
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Das bedeutet, daß bei mehrfachem Drehen des Schleifers auf der Widerstandsfläche
die durch Abrieb verursachten Widerstandsänderungen so gering wie nur möglich sein
müssen. Diese Voraussetzung ist bei Potentiometern mit relativ hohen Flächenwiderständen
auch gegeben, obwohl angenommen werden Könnte, daß im Ergebnis eine stärkere
Widerstandsänderung
durch Parallelschaltung des abgeriebenen Materials mit der Widerstandsschicht auftritt.
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Die Ursache ftir den geringen Abrieb ist im höheren Glasgehait der
Widerstandsschicht mit dem hohen Flächenwiderstand zu sehen.
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Bei den bekannten Widerstandsschichten mit kleineren Flächenwiderständen,
vor allem unterhalb 1 kOhm, ist die geforderte Reproduzierbarkeit der Widerstandsschicht
nicht mehr gegeben. Vielmehr bewirkt der Schleifer eines Potentiometers oder Trimmern
einen starken Abrieb, und mehrere Drehungen des Schleifers führen schon su verhältnismäßig
großen Widerstandsänderungen. Bei einem Widerstand, der io bekannter Weise durch
Aufdrucken einer Schicht einer Widerstandspaste mit einem Plächenwiderstand von
100 Ohm und durch anschließendes Einbrennen hergestellt ist, führen beispielsweise
20 Drehungen des Schleifers zu einer Widerstandsänderung von etwa 13 %.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Potentiometer anzugeben, das auch
bei niedrigen Flächenwiderständen verhältnismäßig geringe Widerstandsänderungen
bei Drehungen des Schleifers aufweist.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem Poteutiometer der
eingangs genannten Art gelöst durch eine zweite, über der ersten Widerstandsschicht
liegende, als Schleiffläche dienende Widerstandsschicht, die einen höheren Flächenwiderstand
als die erste Schicht aufweist.
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Die zweite höheromige Widerstandsschicht verhindert einen stärkeren
Abrieb und damit größere Widerstandsänderungen. Dadurch, daß die zweite Widerstandeschicht
einen höheren Glasgehalt als die erste aufweist, wird auch die Empfindlichkeit des
gesamten Potentiometers gegen feuchte Lagerung geringer.
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Die Widerstandsschicht wird nach dem Auftragen, das beispielsweise
durch Druck erfolgen kann, üblicherweise eingebrannt. So ist es denkbar, im Intererse
einer schnellen Herstellung beide Widerstandaschichten Ubereinanderzudrucken und
anschließend gemeinsam einzubrennen. Ein so hergestellter Widerstand mit zwei Schichten
weist bereits nur geringe Widerstandsänderungen auf. Die obere Widerstandsschicht
hat jedoch eine rauhe Oberfläche, die zu einem schnellen Yerschleiß des Schleifers
führt. Eine merkliche Widerstandsverminderung bei Drehungen des Schleifen tritt
dabei nur deshalb nicht auf, weil die Abriebspäne nicht auf der Oberfläche der Widerstandsschichten
haften. Daneben führt ein gemeinsames Einbrennen der beiden Widerstands schichten
leicht zu unerwünscht hohen Gesamtwiderstandswerten.
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Eine bessere Lösung hinsichtlich Abrieb und Oberflächenbeschaffenheit
wird demgegenüber dadurch erzielt, daß Jede Widerstandsschicht einzeln eingebrannt
ist. Diese Lösung wird schließlich noch dadurch entscheidend verbessert, daß die
zweite Widerstandsschicht bei einer niedrigeren Temperatur als die erste Widerstandsschicht
eingebrannt ist.
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Die Brenntemperatur für die zweite Widerstandsschicht liegt für Widerstandspasten,
die normal bei etwa 7500 O gebrannt werden, vorteilhaft unter 7000 a. Durch die
unterschietlichen Brennarten wird der Streubereich bei der Widerstandserhöhung durch
die zweite Winderstandsschicht in vorteilhafter Weise stark eingeschränkt.
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Auch wird eine besonders glatte Oberfläche der zweiten Widerstandsschicht
erzielt.
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Für das Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Potentiometers
geht ein Vorschlag dahin, daß zunächst eine niederohmige Widerstandsschicht aufgetragen
und eingebrannt wird, und daß danach eine höherohmige zweite Widerstandsschicht
aufgetragen wird, die für sich eingebrannt wird.
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Die Erfindung sowie weitere Ausgestaltungen und Vorteile seien im
folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt ein Zweischicht-Potentiometer im Schnitt; Fig. 2 zeigt
das Zweischicht-Potentiometer gemäß Fig. 1 in Draufsicht; Pig. 3 stellt in einer
Tabelle die Kennwerte unterschiedlich hergestellter Potentiometer einander gegenüber.
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Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Potentiometer weist auf einer
Isolierplatte 1 zwei Widerstandsschichten 2, 3 auf, deren Dicke zur besseren Erkennbarkeit
übertrieben dargestellt ist. Die Widerstandsschichten 2, 3 sind nacheinander einzeln
aufgetragen und jeweils für sich gebrennt, wobei die obere Schicht 3, die einen
höheren Flächenwiderstand aufweist, mit einer niedrigern Temperatur als die erste
Schicht gebrannt ist. Auf einer Achse 4 ist ein vergoldeter Schleifer 5 befestigt.
Die Achse 4 ist in einem Bund 6 drehbar gelagert, der seinerseits in einer Bohrung
der Isolierplatte 1 gehalten ist. Zwischen dem Bund 6 und dos Schleifer 5 befindet
sich eine Unterlagsscheibe 7. Über eine weitere Unterlagescheibe 8 drückt eine Andruckfeder
9 für den Schleifer 5 gegen die Isolierplatte 1 . Auf dieser befinden sich weiter
drei Lötfahnen 10 rit Befestigungs- und Lötlöchern 11, wovon die mittlere Lötfahne
10 mit dem Schleifer 5 über den Bund 6 und die Achse + elektrisch verbunden ist.
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Aus der Tabelle der Pig. 3 geht aus einer Gegenüberstellung der Eigenschaften
der neuen Zweischicht-Widerstände mit denen eines Einschicht-Widerstands die Überlegenheit
der erfindungsgemäßen Potentiometer hervor. Bei einem normal bei maximal 750° C
gebrannten Einschicht-Widerstand mit einem Flächenwiderstand von 100 Ohm beträgt
die mittlere Widerstandzabnahme nach 20 Drehungen 13 %.
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Wenn man bedenkt, daß 20 Drehungen allenfalls für die Lebensdauer
eines Trimmers ausreichen, bei der Benutzung eines Potentiometers Jedoch um ein
Vielfacher Ubartroffen werden, dann ist diese Widerstandsabnahme völlig unannehmbar.
Dagegen ist die Widerstandsabnahme selbst bei dem ungünstigsten Zweischicht-Widerstand,
bei dem beide Schichten durch Drucken übereinander aufgetragen und dann gemeinsam
normal gebrannt wurden, bereits um mehr als eine Zehnerpotens geringer. Bei einen
Zweischicht-Potentiometer, dessen erste Schicht normal gebrannt wurde, und dessen
zweite Schicht danach aufgebracht und bei niedrigerer Temperatur von etwa 7000 C
gebrannt wurde, ist die Widerstangsänderung fast um drei Zehnerpotenzen verbessert.
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In der Tabelle sind für die Zweischicht-Widerstände auch die Flächenwiderstände
nach der Herstellung angegeben.
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Im Interesse einer ökonomischen Herstellung sollte nämlich der Streubereich
der Widerstandsänderung, die durch das Aufbringen der zweiten Schicht verursacht
ist, so klein wie möglich bleiben. Dieser Streubereich ist ertahrungsgemaß umso
kleiner, Je geringer die durch das lufbringen der zweiten Schicht bewirkte Widerstandsänderung
ist. Es zeigt sich, daß auch ia dieser Hinsicht das Zwei-Schicht Potentiometer,
bei dem die erste Schicht normal
und die zweite Schicht für sich
bei niedriger Temperatur gebrannt ist, die glinstigsten Eigenschaften aufweist.
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Die in der Tabelle angegebenen Werte wurden jeweils in mehreren Versuchen
als Mittelwerte gefunden.
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Ansprüche