DE19848930A1 - Four-pole calibration resistor for micro-ohm range below 10 micro-ohm has voltage poles on axis that is at oblique angle to axis of current poles - Google Patents

Four-pole calibration resistor for micro-ohm range below 10 micro-ohm has voltage poles on axis that is at oblique angle to axis of current poles

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Abstract

The resistor has a flat, disc-like resistance region (2) comprising two current poles (4) and two voltage poles (6). The current poles are arranged opposite one another along a first axis (X). The voltage poles are arranged along an axis (Y) which is at an oblique angle to the first axis. The foot points (A1,A2) of the voltage poles may be located on the X-axis between the current poles.

Description

Die Erfindung betrifft einen vierpoligen Präzisionswiderstand nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a four-pole precision resistor according to the Preamble of claim 1.

Derartige Widerstände sind in Form von Referenz- oder Kalibrierwiderständen bzw. als Widerstandsnormale bereits hinlänglich bekannt. Bei Anwendungen mit höheren Genauigkeitsansprüchen werden in der Regel Widerstände mit einem Wert von 100 Kiloohm und kleiner in vierpoliger Ausführung benutzt (2 Spannungsanschlüsse, 2 Stromanschlüsse). Bei diesen Ausführungen wird der Widerstand als das Verhältnis der Potentialdifferenz zur Stärke des eingeprägten Stromes definiert.Such resistors are in the form of reference or calibration resistors or already well known as resistance standards. For applications with higher accuracy requirements are usually resistors with a value of 100 kiloohms and less used in four-pole version (2nd Voltage connections, 2 power connections). With these versions the resistance as the ratio of the potential difference to the strength of the impressed current defined.

Von Nachteil ist bei Widerständen bekannter Bauweise, insbesondere bei Niedrigstohmwiderständen im Mikroohmbereich, daß diese mit sinkenden Widerstandswerten eine immer größere Bauart und ein immer größeres Gewicht bedingen.A disadvantage of resistors of known design, in particular Low-ohm resistances in the micro-ohm range that these with decreasing Resistance values an ever larger design and an ever larger one Condition weight.

So sind aus dem Gesamtkatalog 95/96 der Firma Burster, Kapitel 1.2, Kalibrier- und Präzisionswiderstände im Niedrigohmbereich bis hinunter zu 100 Mikroohm bekannt. Derartige Widerstände haben bei Abmaßen von z. B. 38×97×41 (H×B×T) ein Gewicht von ca. 250 g. Widerstände mit ähnlichen Abmaßen und Gewichten bei Widerstandswerten die um mindestens den Faktor 10 kleiner sind, sind nicht bekannt.From the general catalog 95/96 of the Burster company, chapter 1.2, Calibration and precision resistors in the low-ohmic range down to 100 microohms known. Such resistors have dimensions of z. B. 38 × 97 × 41 (H × W × D) a weight of approx. 250 g. Resistors with similar Dimensions and weights for resistance values that are at least that Factors 10 are smaller are not known.

Eine mögliche Bauform von Niedrigohm-Präzisionswiderständen ist in Fig. 1 dargestellt. Dabei findet ein flachbandförmiges Widerstandsgebiet Anwendung, das an den gegenüberliegenden Schmalseiten je einen Strompol und auf einer Längsseite zwei nebeneinander angeordnete, als lappenartige Vorsprünge ausgebildete Spannungspole aufweist. Aus Gründen der Anschlußtechnik und fertigungstechnisch bedingt, müssen die Spannungspole allerdings einen gewissen Mindestabstand wahren, wodurch wiederum nur Widerstände in dieser Bauform zu fertigen sind, die Widerstandswerte von zirka 100 Mikroohm oder größer aufweisen.A possible design of low-ohm precision resistors is shown in FIG. 1. A flat band-shaped resistance region is used, which has a current pole on the opposite narrow sides and two voltage poles arranged next to one another and formed as tab-like projections on a long side. For reasons of connection technology and production-related reasons, however, the voltage poles must maintain a certain minimum distance, which in turn means that only resistors of this type have to be manufactured that have resistance values of approximately 100 micro-ohms or greater.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Widerstand zu schaffen, der bei kleinsten Widerstandswerten, insbesondere im Bereich von 10 Mikroohm, deutlich geringere Abmaße und ein deutlich reduziertes Gewicht aufweist.The invention is therefore based on the object, a generic To create resistance at the lowest resistance values, in particular in the range of 10 microohms, significantly smaller dimensions and a significantly has reduced weight.

Ausgehend von einem Widerstand der eingangs genannten Art wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst, während den abhängigen Ansprüchen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zu entnehmen sind.Starting from a resistance of the type mentioned at the beginning Task according to the characterizing features of independent claim solved while the dependent claims advantageous developments of the invention can be found.

Der erfindungsgemäße vierpolige Niedrigohmwiderstand wird gebildet, indem bei einem flächigen scheibenartigen Widerstandsgebiet die vier Pole derart positioniert werden, daß eine leicht verstimmte Widerstandsbrücke entsteht. Vorzugsweise findet ein im wesentlichen rechteckiges Widerstandsgebiet Verwendung bei dem die Strompole mittig an den gegenüberliegenden Schmalseiten und einer der Spannungspole mittig auf einer der Längsseiten und der andere Spannungspol geringfügig aus der Mitte versetzt auf der gegenüberliegenden Längsseite des Widerstandsgebietes angeordnet sind. Dabei bestimmt die asymmetrische Anordnung der Spannungspole die Verstimmung der Widerstandsbrücke und damit den Wert des Widerstandes. In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind die Strompole und die Spannungspole derart positioniert, daß durch Faltung des Widerstandsgebietes eine symmetrische Anordnung (standardmäßige Anordnung bei derartigen Widerständen gemäß Fig. 3) der Anschlüsse entsteht.The four-pole low-resistance resistor according to the invention is formed by positioning the four poles in a flat, disk-like resistance region in such a way that a slightly detuned resistance bridge is produced. A substantially rectangular resistance region is preferably used in which the current poles are arranged in the center on the opposite narrow sides and one of the voltage poles in the center on one of the long sides and the other voltage pole is arranged slightly offset from the center on the opposite long side of the resistance region. The asymmetrical arrangement of the voltage poles determines the detuning of the resistance bridge and thus the value of the resistance. In a preferred embodiment of the invention, the current poles and the voltage poles are positioned in such a way that the connections are folded symmetrically (standard arrangement for such resistors according to FIG. 3).

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem folgenden, anhand von Figuren erläuterten Ausführungsbeispiel. Es zeigen: Further details and advantages of the invention result from the following embodiment explained with reference to figures. Show it:  

Fig. 1 ein Widerstandsgebiet gemäß dem Stand der Technik, Fig. 1 is a resistance area in accordance with the prior art,

Fig. 2 ein Widerstandsgebiet gemäß der Erfindung in schematischer Darstellung, Fig. 2, a resistance region according to the invention in a schematic representation;

Fig. 3 eine bevorzugte Ausführung eines Widerstandsgebietes für einen Widerstand gemäß der Erfindung; Fig. 3 shows a preferred embodiment of a resistance region for a resistor according to the invention;

Fig. 4a, 4b Widerstandsgebiet gemäß Fig. 3 im gefalteten Zustand; Fig. 4a, 4b resistance region of Figure 3 in the folded state.

Fig. 5 Perspektivansicht eines Widerstandes mit Gehäuse gemäß der Erfindung. Fig. 5 perspective view of a resistor with housing according to the invention.

Nach Fig. 2 besteht ein Widerstandsgebiet 2 für einen Präzisionswiderstand gemäß der Erfindung aus einem flächigen scheibenartigen Widerstandsmaterial mit zwei Strompolen 4 und zwei Spannungspolen 6.According to FIG. 2, a resistance area 2 for a precision resistor according to the invention consists of a flat, disk-like resistance material with two current poles 4 and two voltage poles 6 .

Bevorzugte Widerstandsmaterialien sind Konstantan, Zeranin oder Manganin. Das Widerstandsgebiet 2 ist rechteckig ausgebildet, wobei die Strompole 4 jeweils an den Schmalseiten einander gegenüberliegend - auf einer ersten Achse X - angeordnet sind. Die Spannungspole 6 hingegen sind im wesentlichen mittig jeweils an den gegenüberliegenden Längsseiten des Widerstandsgebietes 2 - auf einer zweiten Achse Y - positioniert, wobei die Achse Y die Achse X schiefwinklig schneidet. Mit Vorteil ist einer der Spannungspole 6 genau mittig auf einer Längsseite des Widerstandsgebietes 2 und der andere Spannungspol 6 auf der anderen Längsseite um ein definiertes Maß aus der Mitte versetzt angeordnet. Das Widerstandsgebiet kann auch in einer beliebig anderen Form ausgebildet sein. Wesentlich beim Gegenstand der Erfindung ist die Anordnung der Strom- und Spannungspole 4, 6 zueinander. Dabei sind die Spannungspole 6 derart innerhalb des Widerstandsgebietes angeordnet, daß eine leicht verstimmte Widerstandsbrücke gebildet wird. Durch die genaue Positionierung der Spannungspole 6 und die damit definierte Verstimmung der Widerstandsbrücke wird somit ein Vierpol-Präzisionswiderstand gebildet. Es ist auch denkbar, die Spannungspole 6 derart anzuordnen, daß einer oder beide Fußpunkte A1, A2 der Spannungspole 6 nicht zwischen den Strompolen 4 sondern auf der Achse X außerhalb dieses Zwischenraumes positioniert werden (nicht dargestellt). Ferner können auch beide Spannungspole 6 auf ein und der gleichen Seite von der Achse X angeordnet werden (nicht dargestellt). Die Fig. 3 zeigt eine mögliche Ausführungsform des in Fig. 2 schematisch dargestellten Widerstandgebietes 2. Dabei sind die Strompole 4 in der dargestellten Ausführungsform vorzugsweise durch jeweils zwei Stromanschlüsse 4a und die Spannungspole 6, durch jeweils einen Spannungsabgriff 6a gebildet. Die Stromanschlüsse 4a sind vorzugsweise über ein zusätzliches Kontaktmaterial 7, insbesondere eine auf das Widerstandsgebiet 2 aufgebrachte Kupferschicht, miteinander verbunden. Hierdurch wird gewährleistet, daß beide Stromanschlüsse 4a eines Strompols 4 immer auf gleichem Potential liegen. Dies sichert die elektrische Stabilität des als Widerstandsbrücke ausgebildeten Widerstands während des Betriebs. Vorzugsweise sind die Spannungspole 6 als fahnenartige Anschlußfortsätze 8, die die Zuleitungen für externe Anschlußleitungen bilden, ausgeführt. Bevorzugt werden die Anschlußfortsätze 8 durch Teilbereiche des Widerstandsgebietes 2 gebildet. Dabei werden die Anschlußfortsätze 8 zum Beispiel durch gezieltes Ausfräsen oder Lasern oder dergleichen gebildet, wobei insbesondere die Positionierung der Spannungspole 6 (und damit die Kalibrierung des zu fertigenden Widerstandes) dann auf sehr genaue Weise durch diese Einschnitte 9 (Justage-Fräsungen) erreicht werden kann. In einer anderen Ausführungsform können die Spannungspole 6 auch durch angelötete Anschlußmittel ausgeführt sein. Hierbei gestaltet sich allerdings die genaue Positionierung der Spannungspole 6 - die für eine definierte Verstimmung der Widerstandsbrücke und somit die Genauigkeit des zu fertigenden Widerstandswertes notwendig ist - als sehr aufwendig.Preferred resistance materials are constantan, zeranine or manganine. The resistance area 2 is rectangular, the current poles 4 being arranged on the narrow sides opposite one another - on a first axis X -. The voltage poles 6, on the other hand, are positioned essentially centrally on the opposite longitudinal sides of the resistance region 2 - on a second axis Y -, the axis Y intersecting the axis X at an oblique angle. Advantageously, one of the voltage poles 6 is arranged exactly in the middle on one long side of the resistance region 2 and the other voltage pole 6 on the other long side is offset by a defined amount from the center. The resistance region can also be designed in any other form. The arrangement of the current and voltage poles 4 , 6 relative to one another is essential to the subject matter of the invention. The voltage poles 6 are arranged within the resistance region in such a way that a slightly detuned resistance bridge is formed. A four-pole precision resistor is thus formed by the exact positioning of the voltage poles 6 and the detuning of the resistance bridge defined thereby. It is also conceivable to arrange the voltage poles 6 in such a way that one or both base points A1, A2 of the voltage poles 6 are not positioned between the current poles 4 but on the axis X outside of this intermediate space (not shown). Furthermore, both voltage poles 6 can also be arranged on one and the same side of the axis X (not shown). FIG. 3 shows a possible embodiment of the resistance region 2 shown schematically in FIG. 2 . In the illustrated embodiment, the current poles 4 are preferably formed by two current connections 4 a and the voltage poles 6 , each by a voltage tap 6 a. The current connections 4 a are preferably connected to one another via an additional contact material 7 , in particular a copper layer applied to the resistance region 2 . This ensures that both current connections 4 a of a current pole 4 are always at the same potential. This ensures the electrical stability of the resistor designed as a resistance bridge during operation. The voltage poles 6 are preferably designed as flag-like connection extensions 8 , which form the feed lines for external connection lines. The connection extensions 8 are preferably formed by subregions of the resistance region 2 . The connection extensions 8 are formed, for example, by targeted milling or lasering or the like, and in particular the positioning of the voltage poles 6 (and thus the calibration of the resistance to be manufactured) can then be achieved in a very precise manner by means of these incisions 9 (adjustment milling) . In another embodiment, the voltage poles 6 can also be implemented by soldered connection means. Here, however, the exact positioning of the voltage poles 6 - which is necessary for a defined detuning of the resistance bridge and thus the accuracy of the resistance value to be manufactured - is very complex.

Um eine standardmäßige Anordnung der Anschlüsse des Widerstandes zu gewährleisten, werden die insgesamt vier Stromanschlüsse 4a und die insgesamt zwei Spannungsabgriffe 6a derart angeordnet, daß durch eine Faltung des Widerstandsgebietes 2 um die Achse X spiegelsymmetrische Anschlüsse RU, RI für die externen Anschlußleitungen entstehen (Fig. 4a). Fig. 4b zeigt eine Darstellung des Widerstandsgebietes gemäß Fig. 4a in einer Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie A-A. Dabei wird das Widerstandsgebiet 2 derart gefaltet, daß ein ausreichend großer Isolierabstand a zwischen den Teilbereichen 2a, 2b gewährleistet wird.In order to ensure a standard arrangement of the connections of the resistor, the total of four current connections 4 a and the total of two voltage taps 6 a are arranged in such a way that connections F U , R I for the external connecting lines are mirror-symmetrical by folding the resistance region 2 around the X axis arise ( Fig. 4a). FIG. 4b shows an illustration of the resistance area according to FIG. 4a in a sectional illustration along the section line AA. The resistance region 2 is folded in such a way that a sufficiently large insulation spacing a between the partial regions 2 a, 2 b is ensured.

Fig. 5 zeigt die äußere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Widerstands in einer perspektivischen Darstellung. Dabei ist das Widerstandsgebiet 2 im Gehäuseinneren von Öl umgeben angeordnet. Fig. 5 shows the outer configuration of the resistor according to the invention in a perspective view. The resistance region 2 is arranged in the interior of the housing surrounded by oil.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern umfaßt auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungsformen.The present invention is not based on those described above Embodiments limited, but also includes all in the sense of Invention equivalent embodiments.

Claims (15)

1. Vierpolig ausgebildeter ohmscher Widerstand, vorzugsweise Widerstandsnormal im Mikroohm-Bereich unterhalb von 10 Mikroohm, mit einem flächigen, scheibenartig ausgebildeten Widerstandgebiet (2), das zwei Strompole (4) und zwei Spannungspole (6) aufweist, wobei die Strompole (4) einander gegenüberliegend auf einer ersten Achse X angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß daß die Spannungspole (6) auf einer zur Achse X schiefwinklig verlaufenden Achse Y angeordnet sind.1. Four-pole ohmic resistance, preferably a resistance standard in the micro-ohm range below 10 micro-ohms, with a flat, disk-like resistance region ( 2 ) which has two current poles ( 4 ) and two voltage poles ( 6 ), the current poles ( 4 ) mutually are arranged opposite one another on a first axis X, characterized in that the voltage poles ( 6 ) are arranged on an axis Y which is at an oblique angle to the axis X. 2. Widerstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungspole (6) auf unterschiedlichen Seiten der Achse X angeordnet sind.2. Resistor according to claim 1, characterized in that the voltage poles ( 6 ) are arranged on different sides of the X axis. 3. Widerstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungspole (6) auf ein und der gleichen Seite der Achse X angeordnet sind.3. Resistor according to claim 1, characterized in that the voltage poles ( 6 ) are arranged on one and the same side of the X axis. 4. Widerstand nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungspole (6) derart angeordnet sind, daß beide Fußpunkte (A1, A2) der Spannungspole (6) sich auf der Achse X zwischen den Strompolen (4) befinden.4. Resistor according to one of the preceding claims, characterized in that the voltage poles ( 6 ) are arranged such that both base points (A1, A2) of the voltage poles ( 6 ) are located on the axis X between the current poles ( 4 ). 5. Widerstand nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungspole (6) derart angeordnet sind, daß genau einer der Fußpunkte (A1, A2) der Spannungspole (6) sich auf der Achse X zwischen den Strompolen (4) befindet.5. Resistor according to one of the preceding claims, characterized in that the voltage poles ( 6 ) are arranged such that exactly one of the base points (A1, A2) of the voltage poles ( 6 ) is located on the axis X between the current poles ( 4 ). 6. Widerstand nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungspole (6) derart angeordnet sind, daß beide Fußpunkte (A1, A2) der Spannungspole (6) sich auf der Achse X außerhalb der Verbindungsstrecke der Strompole (4) befinden.6. Resistor according to one of the preceding claims, characterized in that the voltage poles ( 6 ) are arranged such that both base points (A1, A2) of the voltage poles ( 6 ) are on the axis X outside the connecting path of the current poles ( 4 ). 7. Widerstand nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandsgebiet (2) mindestens einen Einschnitt (9) zur Positionierung mindestens eines Spannungspols (6) aufweist.7. Resistor according to one of the preceding claims, characterized in that the resistance region ( 2 ) has at least one notch ( 9 ) for positioning at least one voltage pole ( 6 ). 8. Widerstand nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandsgebiet (2) im wesentlichen rechteckig ausgebildet ist, wobei jeweils ein Strompol (4) an jeder der beiden gegenüberliegenden Schmalseiten und jeweils ein Spannungspol (6) an jeder der beiden gegenüberliegenden Längsseiten angeordnet ist.8. Resistor according to one of the preceding claims, characterized in that the resistance region ( 2 ) is substantially rectangular, with a respective current pole ( 4 ) on each of the two opposite narrow sides and a voltage pole ( 6 ) on each of the two opposite longitudinal sides is arranged. 9. Widerstand nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Strompol (4) zwei Stromanschlüsse (4a) aufweist, die über elektrisches Kontaktmaterial (7), insbesondere Kupfer, miteinander verbunden sind.9. Resistor according to one of the preceding claims, characterized in that each current pole ( 4 ) has two current connections ( 4 a) which are connected to one another via electrical contact material ( 7 ), in particular copper. 10. Widerstand nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungspole (6) als fahnenartige Anschlußfortsätze (8) ausgebildet sind.10. Resistor according to one of the preceding claims, characterized in that the voltage poles ( 6 ) are designed as flag-like connection extensions ( 8 ). 11. Widerstand nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußfortsätze (8) als Teilbereich des Widerstandsgebietes (2) ausgebildet sind.11. Resistor according to claim 10, characterized in that the connection extensions ( 8 ) are formed as a partial region of the resistance region ( 2 ). 12. Widerstand nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungspole (6) im wesentlichen mittig an den Längsseiten des Widerstandsgebietes (2) angeordnet sind. 12. Resistor according to one of the preceding claims, characterized in that the voltage poles ( 6 ) are arranged substantially centrally on the long sides of the resistance region ( 2 ). 13. Widerstand nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandsgebiet (2) aus zwei Teilbereichen (2a, 2b) besteht, wobei jeder Teilbereich (2a, 2b) einen Spannungspol (6) mit jeweils einem Spannungsabgriff (6a) sowie einen Strompol (4) mit jeweils zwei Stromanschlüssen (4a) aufweist, wobei die Spannungsabgriffe (6a) und die Stromanschlüsse (4a) derart angeordnet sind, daß durch Faltung des Widerstandsgebietes (2) um die Achse X, spiegelsymmetrisch zu einer - senkrecht zur Achse X und mittig zwischen den Stromanschlüssen (4a) verlaufenden - Achse Z angeordnete Anschlüsse (4a, 6a) entstehen.13. Resistor according to one of the preceding claims, characterized in that the resistance region ( 2 ) consists of two sub-areas ( 2 a, 2 b), each sub-area ( 2 a, 2 b) having a voltage pole ( 6 ), each with a voltage tap ( 6 a) and a current pole ( 4 ) each with two current connections ( 4 a), the voltage taps ( 6 a) and the current connections ( 4 a) being arranged such that by folding the resistance region ( 2 ) around the axis X, Mirror-symmetrical to an axis Z ( 4 a, 6 a) arranged perpendicular to the axis X and running centrally between the power connections ( 4 a). 14. Widerstand nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandsgebiet (2) aus Zeranin oder Manganin oder einer Kupfer-Nickel-Verbindung, insbesondere Konstantan, besteht.14. Resistor according to one of the preceding claims, characterized in that the resistance region ( 2 ) consists of zeranin or manganin or a copper-nickel compound, in particular constantan. 15. Widerstand nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandsgebiet (2) in einem mit Öl gefüllten Gehäuseteil angeordnet ist.15. Resistor according to one of the preceding claims, characterized in that the resistance region ( 2 ) is arranged in a housing part filled with oil.
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