DE2334074A1

DE2334074A1 - Variable impedanz

Info

Publication number: DE2334074A1
Application number: DE19732334074
Authority: DE
Inventors: Jack L Bowen
Original assignee: EF Johnson Technologies Inc
Current assignee: EF Johnson Technologies Inc
Priority date: 1972-08-21
Filing date: 1973-07-04
Publication date: 1974-03-07
Also published as: JPS4959262A; LU67995A1; IT990271B; FR2237290A1; US3775647A; FR2237290B3; BE801885A; NL7308807A

Description

Patentanwalt Dipl.-Phys.Gerhard Liedf 8 München 22 Steinsdorfstr.21-22 Tel.298462

B 6114

E. F. JOHNSON Company, 299 Tenth Avenue S.W., Waseca, Minnesota 56093 / USA

Variable Impedanz Die Erfindung betrifft eine variable Impedanz.

Viele elektronische Vorrichtungen, insbesondere Radioübertragungs- und -empfangsgeräte, benötigen elektrische Teile, die während der gesamten Lebensdauer der Vorrichtung verstellbar bzw. einstellbar sein müssen. Billige Kleinteile haben in den letzten Jahren sowohl die Kosten als auch die Größe elektronischer Vorrichtungen weitgehend verringert. Die verstellbaren Komponenten bzw. Teile, die in einigen elektronischen Vorrichtungen vorhanden sein müssen, haben sich jedoch nicht in gleichem Ausmaß wie diejenigen Komponenten, die konstant vorgegebene feste

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Werte aufweisen, einer Größenverkleinerung bzw. Miniaturisierung und Kostenreduzierung zugänglich erwiesen. Ein wesentliches Erfordernis solcher Komponenten mit veränderbarem Einstellwert liegt darin, daß sie auf flexiblen gedruckten Schaltungstafeln befestigbar sein müssen. Eine Schwierigkeit bei bisher verfügbaren variablen Komponenten liegt darin, daß, sind diese Teile einmal dauernd festgelegt, keinerlei anderes Verfahren zur Änderung des Größenbereiches, innerhalb dessen das bestimmte Einzelteil veränderbar ist, bekannt ist als dasjenige, das Einzelteil vollständig auszutauschen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein standardisiertes Einzelteil, d.h. ein Einzelteil bestimmter einheitlicher Größenordnung zu schaffen, dessen größenmäßiger Wertbereich bequem nach der Installierung geändert werden kann und das außerdem den Zusammenbau vieler unterschiedlicher Komponenten aus einer kleinen Anzahl von Basisteilen ermöglicht.

Die Merkmale der zur Lösung dieser Aufgabe geschaffenen variablen Impedanz ergeben sich aus den Ansprüchen.

Die erfindungsgemäße variable Impedanz weist ein stationäres Basisteil mit einer Oberfläche auf, die zur Bildung eines ersten Elementes der variablen Impedanz teilweise mit einem leitenden Material überzogen ist. Auf dem stationären Basisteil ist längsverschieblich ein verschiebliches Basisteil angeordnet. Das verschiebliche Basisteil weist leitende Federglieder auf, die ein zweites hieran gelagertes Element der variablen Impedanz in Eingriff mit dem ersten auf dem stationären Basisteil angeordneten Element drücken. Eines der Elemente ist aus einem geeigneten Impedanzmaterial für den gewünschten veränderbaren Impedanzgrößenbereich gebildet und weist eine elektrisch leitende Oberseite auf. Das verschiebliche Basisteil weist ein elektrisch leitendes Teil auf, das mit

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ORIGINAL INSPECTED

einer leitenden Elektrode an dem stationären Basisteil einen verschieblichen elektrischen Kontakt bildet, so daß die Impedanz durch Längsverschieben des verschieblichen Basisteils am stationären Basisteil verändert werden kann.

Ih dem im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die variable Impedanz als veränderlicher Kondensator vorgesehen, wobei es jedoch selbstverständlich auch möglich ist, die Impedanz beispielsweise als veränderbaren Widerstand oder als andere Impedanzform vorzusehen.

Der veränderbare Kondensator weist ein nichtleitendes, längliches stationäres Basisteil auf, das an seiner Oberseite eine Elektrode besitzt. Diese ist aus einem elektrisch leitenden Material gebildet, wobei der verbleibende Teil auf der Oberseite des stationären Basisteils nichtleitend belassen ist. Die leitende Fläche bildet eine Platte des Kondensators. Es ist weiterhin ein verschiebliches Basisteil vorgesehen, das gegenüber dem stationären Basisteil in Längsrichtung verschieblich ist, und zwar von einer Extremstellung in eine andere Extremstellung. Hierbei überlagert das verschiebliche Basisteil in der einen Extremstellung das elektrisch leitende Material, mit dem ein Teil des stationären Basisteils überzogen ist, während das verschiebliche Basisteil in der anderen Extremstellung einen nichtleitenden Teil des stationären Basisteils überlagert. Das verschiebliche Basisteil besitzt zwei Endteile, von denen aus sich fingerähnliche Glieder aus Federmaterial erstrecken, die mit einem innerhalb des verschieblichen Basisteils vorgesehenen beweglichen Kontakt in Eingriff stehen. Der Kontakt besitzt eine elektrisch leitende Oberseite, welche die andere Platte des Kondensators bildet. Die Unterseite des Kontaktes ist aus einem geeigneten dielektrischen Material gebildet, das auf dem stationären Basisteil von dessen einem Ende zum anderen gleitet. Die fingerähnlichen Federglieder halten den Kon-

takt in dichter Berührung mit der Oberseite des stationären Basisteils. Bei der im folgenden beschriebenen Ausführungsform der Erfindung befindet sich das verschiebliche Basisteil in leitendem Verschiebeeingriff mit einer Elektrode an dem stationären Basisteil. Die zuletzt genannte Elektrode und die auf der Oberseite des stationären Basisteils vorgesehene Elektrode sind mit Anschlußklemmen zur Verbindung mit anderen Komponenten oder Vorrichtungen versehen.

Aus Vorstehendem wird deutlich, daß der veränderbare Kondensator lediglich aus drei Teilen besteht, nämlich aus einem stationären Basisteil, einem hierauf angeordneten verschieblichen Basisteil und aus dem innerhalb des verschieblichen Basisteils angeordneten Kontakt.

Für alle variablen Kondensatoren kann innerhalb eines vergleichsweise großen Größenbereiches veränderlicher Variablen ein gemeinsames stationäres Basisteil verwendet werden. Für irgendeinen vorgegebenen Kondensator kann der Kontakt im Sinne einer Vergrößerung oder Verkleinerung der Kapazität verändert werden. Die Elektrode auf dem oberen Teil des stationären Basisteils kann außerdem derart geformt werden, daß durch die lineare Verschiebebewegung des verschieblichen Basisteils irgendeine bestimmte gewünschte variable Funktion der Kapazität gebildet wird. Es besitzt daher der variable Kondensator gemäß der Erfindung ein außerordentlich großes Ausmaß an Flexibilität hinsichtlich der beabsichtigten Verwendung und hinsichtlich der Möglichkeit, genormte, einheitliche Teile anwenden zu können.

Die Erfindung wird im folgenden in Form eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in:

Fig. 1 die variable Impedanz gemäß der Erfindung in Form eines veränderbaren, auf einer gedruckten Schaltungstafel befestigten Kondensators in perspektivischer Darstellung und

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Fig. 2 in Draufsicht;

Fig. 3 den Kondensator in Seitenansicht von rechts in Fig. 2;

Fig. 4 einen Längsschnitt gemäß Linie 4-4 in Fig. 2;

Fig. 5 einen Längsschnitt gemäß Linie 5-5 in Fig. 2;

Fig. 6 einen Querschnitt gemäß linie 6-6 in Fig. 5 und

Fig. 7 die Vorrichtung gemäß Fig. 1 in auseinandergezogener Darstellung, aus welcher der Boden des verschieblichen Basisteils und die Oberseite des stationären Basisteils ersichtlich sind.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist die variable Impedanz in Form eines veränderbaren Kondensators 10 vorgesehen, der auf einer gedruckten Schaltungstafel 12 angeordnet ist. Der veränderbare Kondensator 10 weist ein längliches stationäres Basisteil 14 auf, das aus nichtleitendem Material gebildet und fest auf der gedruckten Schaltungstafel 12 befestigt ist. Diese Befestigung kann beispielsweise mittels Kleben oder aber dadurch erfolgen, daß die als Verbindungsleitungen vorgesehenen Anschlüsse als einzige Befestigungseinrichtung verwendet werden. Am einen Ende des stationären Basisteils ist ein metallischer leitender Streifen 16 vorgesehen, der sich quer über die Stirnfläche 18 des stationären Basisteils 14 bis hin zu einer Anschlußleitung 20 erstreckt, die in üblicher Weise verwendet werden kann, um eine Verbindung mit der gedruckten Schaltungstafel 12 zu schaffen. Der Verbindungsstreifen 16 verbindet die Anschlußklemme 20 mit einer Elektrode 22, die auf der Oberseite des stationären Basisteils 14 ausgebildet ist. Die Elektrode 22 kann metallisiert sein, und sie erstreckt sich in Längsrichtung etwa über die

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halbe Länge des stationären Basisteils 14, wie beispielsweise aus Fig. 7 ersichtlich. Die Elektrode 22 kann jede gewünschte Form im Hinblick darauf aufweisen, daß eine gewünschte kapazitive Impedanzcharakteristik als Ergebnis der Verstellung eines verschieblichen Basisteils 24 geschaffen wird.

Dieses verschiebliche Basisteil 24 trägt einen Kontakt 26, der gegenüber der Oberseite des stationären Basisteils 14 verschieblich ist. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, weist das verschiebliche Basisteil 24 auf jeder Seite einen J-förmigen Flansch 28 auf, die beide jeweils mit einer entsprechend ausgeformten, am stationären Basisteil 14 vorgesehenen Lippe 30 in Eingriff stehen. Das verschiebliche Basisteil 24 kann vollständig aus leitendem Material, wie beispielsweise Kupfer, Silber oder irgend einem goldplattierten Material, bestehen, um die bestmögliche Leitfähigkeit zu erzielen.

Wie aus Fig. 3 weiterhin ersichtlich, sind die Lippenteüe 30 des stationären Basisteils 14 mit leitendem Material 32 überzogen, das sich längs des stationären Basisteils 14 erstreckt und einen leitenden Gleitkontakt zwischen dem verschieblichen Basisteil 24 und dem stationären Basisteil 14 bildet. An demjenigen Ende des stationären Basisteils 14, das dem vorderen, aus Fig. 1 ersichtlichen Ende gegenüberliegt, ist eine Anschlußklemme 36 (Fig. 3) vorgesehen, die über einen am hinteren Stirnende des stationären Basisteils 14 vorgesehenen leitenden Streifen 34 elektrisch mit den leitenden Flächen 32 in Verbindung steht.

Das verschiebliche Basisteil 24 weist Seitenteile 38 auf, die sich zwischen Endstücken 40, 42 erstrecken. Das Endstück 40 besitzt ein mittig angeordnetes fingerähnliches Federglied 44, das hiervon wegragt und mit der Oberseite des Kontaktes 26 in Eingriff steht. Das Endstück 42 besitzt zwei ebenfalls hiervon wegragende, in seitlichem Abstand zueinan-

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der angeordnete fingerähnliche Federglieder 46, 48, die ebenfalls mit dem Kontakt 26 in Eingriff stehen. Die fingerähnlichen Federglieder 44, 46 und 48 halten den elektrischen Kontakt mit einem elektrisch leitenden Überzug 50 auf der Oberseite des Kontaktes 26 aufrecht. Die Federglieder 44, 46 und 48 sind derart ausgebildet und konstruiert, daß sie auf den Kontakt 26 eine ausreichende Feder vor Spannkraft ausüben, so daß dieser Kontakt 26 einerseits eine weitgehend gleichförmige Berührung mit der Oberseite des stationären Basisteils 14 beibehält und andererseits eine ausreichend große Gegenkraft ausübt, um den leitenden Gleitkontakt zwischen dem leitenden Material 32 an den Lippen 30 und den J-förmigen Flanschen 28 aufrechtzuerhalten. Die Endstücke 40, 42 weisen jeweils Verriegelungs- bzw. Haltelaschen 52, 54 auf, die den Kontakt 26 innerhalb des verschieblichen Basisteils 24 halten. Auf diese Weise üben die fingerähnlichen Federglieder 44, 46, 48 eine Mehrfachfunktion hinsichtlich der Lagerung des verschieblichen Basieteils und des Kontaktes 26 am stationären Basisteil 14 aus.

Der Kontakt 26 ist aus einem Material gebildet, das die Lautstärkenimpedanzcharakteristik eines dielektrischen Materials besitzt, so daß ein Kondensator gebildet ist, wenn die leitende Fläche 50 gegenüber der Elektrode 22 angeordnet ist.

Die Kapazität des veränderbaren Kondensators 10 kann dadurch verändert werden, daß das verschiebliche Basisteil 24 in Längsrichtung auf dem stationären Basisteil 14 vor- und zurückbewegt wird, wobei eine größere oder kleinere Fläche der Elektrode 22 und der leitenden Fläche 50 in Energie übertragenden Eingriff miteinander gebracht werden. Wenn das verschiebliche Basisteil 24 und der Kontakt 26 vollständig von dem die Elektrode 22 aufweisenden Ende des stationären Basisteils 14 wegverschoben sind, liegt eine minimale Kapazität vor. Bei Wunsch können auch die elektrisch leitenden Flächen 32 derart ausgebildet wer-

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den, daß sie sich jeweils über einen Teil der gesamten Länge des stationären Basisteils 14 erstrecken, so daß sie an der entsprechenden Stelle unterhalb der Elektrode 22 des stationären Basisteils 14 nicht vorgesehen sind. In diesem Fall kann eine Kapazität erzielt werden, deren Wert weitgehend null beträgt.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß durch einfaches Entfernen des verschieblichen Basisteils 24 vom stationären Basisteil 14 der Kontakt 26 durch einen anderen Kontakt mit geänderter Impedanzcharakteristik ausgetauscht werden kann, wobei beispielsweise die Änderung in einer unterschiedlichen Dielektrizitätscharakteristik, einer unterschiedlichen Dicke oder einer unterschiedlich geformten elektrisch leitenden Oberfläche 50 liegen kann, so daß die Kapazitätsgrößenordnung des Kondensators oder die Kapazitätsfunktion mit der linearen Änderung der Stellung des verschieblichen Basisteils 24 abgewandelt werden kann. Zur weiteren Änderung des Kondensators kann auch ein anderes Material verwendet werden, das einen unterschiedlichen Temperaturkoeffizient aufweist. Dies bedeutet, daß der ImpedanzgröSenbereich des variablen Kondensators und desssen gesamte elektrische Charakteristik in weitem Ausmaß geändert werden können, ohne daß es erforderlich ist, auch die Ausbildung der elektrischen Vorrichtung, in welcher die variable Impedanz installiert ist, ändern zu müssen. Das bedeutet weiterhin, daß das stationäre Ba3isteü 14 in seine?, installierten Stellung auf einem Chassis, beispielsweise einer gedruckten S'/haltungstaf al, belassen werden kann und daß die charakteristischen Werte der gesamten Vorrichtung je nach Wunsch verändert werden können, indem einfach durch entsprechenden Austausch die Charakteristiken des Kontaktes 26 abgewandelt werden.

Die variable Impedanz kann auf verschiedene Art und Weise abgewandelt werden. So ist es z.B. möglich, die fingerähnlichen Federglieder 44, 46 und 48 durch ein federndes leitendes Teil zu ersetzen, das aus einem

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gewebten Metallnetz oder aus Metallwolle besteht und eine Federvorspannkraft in der gewünschten Richtung erzeugt.

Die Lautstärkenimpedanzcharakteristik (volume impedance characteristic) der Elektrode 22 an der Oberseite des stationären Basisteils 14 oder des Körpers des Kontaktes 26 kann gebildet sein aus den dielektrischen, den widerstandsmäßigen, den magnetischen, den induktiven Eigenschaften eines Materials oder aus anderen Eigenschaften, die zur Schaffung einer Impedanz reaktanz dienen und zur Beeinflussung einer elektrischen Vorrichtung oder eines entsprechenden Apparates veränderbar sein mögen.

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Claims

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Patentansprüche

Variable Impedanz, gekennzeichnet durch ein stationäres Basisteil (14) mit zwei Elektroden (22, 50), die jeweils eine Anschlußklemme (20, 36) aufweisen und sich längs zum Basisteil (14) erstrecken, durch ein auf dem stationären Basisteil (14) angeordnetes verschiebliches Basisteil (24), das mit einer der Elektroden (50) in leitender Verbindung steht, durch ein vom verschieblichen Basisteil (24) getragenes Kontaktteil (26), das mit der auf dem stationären Basisteil (14) angeordneten anderen Elektrode (22) in energieübertragendem Eingriff steht, und durch eine stromleitende Federeinrichtung (44, 46, 48) zwischen dem verschieblichen Basisteil (24) und dem Kontaktteil (26), wobei wenigstens eine der Elektroden oder das Kontaktteil (26) ein eine Lautstärkenimpedanzcharakteristik besitzendes Material aufweist, um durch die Bewegung des verschieblichen Basisteils (24) auf dem stationären Basisteil (14) eine veränderliche Impedanzcharakteristik zwischen den Anschlußklemmen (20, 36) der Elektroden zu schaffen.
2. Impedanz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das auf wenigstens einer Elektrode (22) oder dem Kontaktteil (26) vorgesehene Material ein dielektrisches Material ist.
3. Impedanz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federeinrichtung (44, 46, 48), welche das Kontaktteil (26) gegen das stationäre Basisteil (14) drückt, zwischen dem verschieblichen Basisteil (24) und dem stationären Basisteil (14) angeordnet ist.
4. Impedanz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die auf das Kontaktteil (26) einwirkende Federeinrichtung eine Vielzahl leitender Federteile (44, 46, 48) umfaßt.

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5. Impedanz nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die auf das Kontaktteil einwirkende Federeinrichtung eine Gitter- oder Maschenstruktur aufweist.
6. Impedanz nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß das Material (50) mit der Lautstärkenimpedanzcharakteristik auf dem Kontaktteil (26) durch Niederschlagen abgelagert ist.
7. Impedanz nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß das Material mit der Lautstärkenimpedanzcharakteristik auf einer der Elektroden abgelagert ist.
8. Impedanz nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Elektroden (22) oder das Kontaktteil (26) eine vorbestimmte charakteristische Form aufweist.
9. Impedanz nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß das stationäre Basisteil (14) längs zweier einander gegenüberliegender Kanten ein Paar sich nach außen öffnender Nuten (30) aufweist und daß das verschiebliche Basisteil (24) an einander gegenüberliegenden Seitenkanten ein Paar sich nach innen erstreckender Teile (28) besitzt.
10. Impedanz nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialschicht auf den Elektroden (22, 50) oder dem Kontaktteil (26) eine charakteristische Form aufweist.

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