DE2500511A1

DE2500511A1 - Variable spannungsdaempfungsvorrichtung

Info

Publication number: DE2500511A1
Application number: DE19752500511
Authority: DE
Inventors: Armando Campioni
Original assignee: Indesit Industria Elettrodomestici Italiana SpA
Current assignee: Indesit Industria Elettrodomestici Italiana SpA
Priority date: 1974-01-09
Filing date: 1975-01-08
Publication date: 1975-07-17
Also published as: NL7500024A; IT1004685B; GB1497418A; FR2257172A1; FR2257172B3; BE824185A

Description

Priorität: 9. Januar 1974, Nr. 67 o39-A/74, Italien

Die Erfindung bezieht sich auf eine variable Spannungsdämpfungsvorrichtung und insbesondere auf einen variablen Spannungsdämpfer mit einem Potentiometer, welches eine im wesentlichen lineare Änderung des Widerstandes als Funktion einer Kontaktarm- oder Schleiferbewegung hat und so ausgelegt ist, daß ein Eingangssignal in ein Ausgangssignal mit nicht linearer Änderung als eine Funktion der Schleiferbewegung überführt wird.

Bekanntlich haben bei bestimmten Verwendungen von Potentiometern, beispielsweise bei der Lautstärkenregelung von Radios, Fernsehern oder Plattenspielern, die verwendeten Potentiometer eine nicht lineare, gewöhnlich logarithmische Widerstandsänderung als Funktion einer Kontaktarmbewegung entsprechend der Bauweise der Schaltungsverbindung des Potentiometers. Diese Eigenschaft wird ausgewählt, um eine Änderung der Ausgangsenergie zu erreichen, die der

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Fig-1 χ ^Α

Pig-3

77777771

Vu

■3 .

0,1 0,2 0,3 0,4 Q5 L\6 Q,7 0,8 Οβ 1

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Leerfeite

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsklemmen die Enden des zusätzlichen Widerstandes (6) sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsklemmen die dritte Klemme (5), die mit dem Schleifer (4) des Potentiometers (1) verbunden ist, und die Endklemme (3) des PotentiometerwiderStandes sind, mit welchem der zusätzliche Widerstand(6) nicht verbunden ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der vorher gewählte Wert für χ im wesentlichen dem in der Mitte liegenden Punkt seines Änderungsbereiches entspricht.

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PATENTANSPRÜCHE

Variable Spannungsdämpfungsvorrichtung für Tonfrequenzverstärker mit einem linearen Potentiometer, welches aus einem Potentiometerwiderstand mit zwei Endklemmen und einem Schleifer mit einer dritten Klemme besteht, gekennzeichnet durch einen zusätzlichen Widerstand (6), der zwischen die dritte Klemme (5) und eine der Endklemmen (3 oder 2) geschaltet ist, wobei der zusätzliche Widerstand (6) einen ohmschen Widerstand R₂, abhängig von dem ohmschen Widerstand R. des Potentiometerwiderstandes entsprechend der Gleichung

R₂ - 1 R₁ (D

hat, c eine Konstante, abgeleitet von der Gleichung

-ex +ex+1

ist und χ proportional der Verschiebung des Schleifers (4) sowie y proportional zu dem Verhältnis zwischen der Spannung Vi, die an di.e beiden Endklemmen (2, 3) des Potentiometers (1) angelegt ist, und der Spannung Vu parallel zum zusätzlichen Widerstand (6) ist, der für einen vorher gewählten Wert von χ eingeschlossen in seinem Änderungsbereich einen entsprechenden Wert von y hat, der gleich dem Wert ist, den man für den gleichen Wert von χ bei einem idealen logarithmischen Potentiometer erhält.

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Diese Kurve nähert sich der geforderten Form mit zwei linearen Abschnitten an, die strichpunktiert eingezeichnet sind.

Ein Vergleich der drei Kurven von Fig. 2 zeigt, daß die Kurve B und C der idealen Kurve ziemlich grob angenähert sind, praktische Ergebnisse haben jedoch ein gutes Ansprechen an die physiologischen Forderungen bestätigt.

Darüber hinaus ist die Kurve C der Kurve B dadurch vorzuziehen, daß die Kurve C nicht die Diskontinuitäten hat, die bei der Kurve B vorliegen und die während der Justierung der Vorrichtung beobachtet v/erden können.

Bei der in Fig. 3 gezeigten Variante ist der zusätzliche Widerstand 6 zwischen die Klemmen 2 und 5 des Potentiometers 1 eingesetzt. Die Eingangsspannung Vi wird zwischen. den Klemmen 2 und 3 angelegt, die Ausgangsspannung Vu zwischen den Klemmen 5 und 3 abgenommen. Das Verhältnis Vu/Vi bei dieser variierten Schaltungsanordnung von Fig. ist als Funktion der Schleiferstellung eine Funktion vom inversen logarithmischen Typ. Das bedeutet, daß die Ausgangsspannung Vu als eine Funktion der Schleiferstellung eine Funktion der Art (1-y) ist.

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Für die "1o %-Kurve"; η = 1o, a = 9, k = 2,

Y =

81^X-1 8o

woraus sich ergibt:

(7)

Für die "5 %-Kurve":

n=2o, a=i9, k=2, woraus sich ergibt:

361^X-1 36o

(8)

Es soll nun die 1o %-Kurve näher betrachtet werden, die als Lautstärkenregelungskurve bei Radios und Fernsehern am häufigsten verwendet wird. Die für y angenommenen Werte sind durch die Gleichung (7) gegeben. Diese Funktion ist als Kurve A in Fig. 2 gezeigt.

Wenn beispielsweise die Funktion y, die man bei der Schaltungsanordnung von Fig. 1 erhält, mit der Kurve eines idealen Potentiometers mit logarithmischer Änderung bei 1o % an der Stelle χ = ο,5 zusammenfallen soll, so genügt es, in Gleichung (i) festzulegen, daß γ = o,1, wenn χ = o,5, um den Wert von c zu erhalten.

Schrittweise' erhält man so c = 16. Dann lautet Gleichung (2), wenn man eine Annäherung an eine 1o %-Kurve erreichen will:

y =

1-T6x(x-1)

(9)

Gleichung (9) ist graphisch als Kurve B in Fig. 2 dargestellt.

In Fig. 2 ist als Kurve C die Kurve gezeigt, welche sich auf die Änderung von y bezieht, die man bei einem normalen logarithmischen Potentiometer der handelsüblichen Art erhält.

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sich gewöhnlich durch den Wert, der von der. Funktion y angenommen wird, wenn χ = ο,5.

Diese charakteristischen Kurven des Potentiometers bei 1o %, 2o % usw. sind Kurven, welche, wenn χ = ο,5, einen Wert für y haben, der gleich 1o %, 2o % usw. des Maximalwertes ist. Wenn nun in die Gleichung (i) eingesetzt wird:

x - £ und y - 1

dann erhält man:

^a ~¹ k

r = 1 Dies ergibt: .

„ = t a^k"^{r (4)}

r+1

In dem speziellen Fall, in welchem k = 2, erhält man:

a = n-1 - (5)

Setzt man den Wert für η (welcher 1/y ist) auf einen Punkt, im fraglichen Fall auf den Punkt x=o,5, y=2o% (oder 1o % oder 5 % usw.), so erhält man für die "2o %-Kurve":

n=5, a=4, k=2, woraus sich ergibt:

Y = l^il (6)

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Ein Eingangssignal, welches zur weiteren Erläuterung als eine konstante Spannung Vi dargestellt wird, wird zwischen den Klemmen 2 und 3 angelegt. Die Klemme 3 ist mit Masse verbunden. Ein Ausgangssignal, welches als Spannung Vu dargestellt wird, ändert sich entsprechend der Stellung des Schleifers 4 und wird zwischen den Klemmen 5 und 3 abgenommen. .

Die in Fig. 1 gezeigte Schaltungsanordnung nähert sich in zufriedenstellender Weise einem idealen logarithmischen Potentiometer hinsichtlich des Verhältnisses zwischen der Ausgangsspannung Vu und der Eingangsspannung Vi. Zur Ableitung mittels bekannter Gesetzte der Elektrizitätslehre genügt es, die überführungsfunktion zwischen Vu und Vi der Schaltung von Fig. 1 zu betrachten.

χ ^R1

R₁(I-X)₊I —U- i-cxix-ij

(X₊I)

Dabei sind χ die Stellung des Schleifers, dargestellt in Prozent des Bewegungsbereiches, und c das Verhältnis R₁/R₀·

Durch geeignete Wahl des Wertes der Konstante c kann man eine Kurve erhalten, die sich einer logarithmischen Kurve annähert. Im folgenden werden einige Betrachtungen hinsichtlich der Wahl der Konstante c angestellt.

Wie vorstehend erwähnt, ist die Kurve für die ideale Widerstandsänderung eines logarithmischen Potentiometers durch die Gleichung (i) gegeben. Die logarithmischen Funktionen, die als ideal für die Lautstärkenregelung einer Radio- und Fernsehanlage gefordert werden, unterscheiden

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Claims

abgeleitet wird, dabei ist χ proportional zur Verschiebung des Schleifers und y proportional zu dem Verhältnis zwischen der Spannung Vi, die an die beiden Endklemmen des Potentiometers angelegt wird, und der Spannung Vu parallel zum zusätzlichen Widerstand, der für einen vorher ausgewählten Wert von χ innerhalb seines Änderungsbereichs einen entsprechenden Wert von y hat, der gleich dem Wert ist, den man für den gleichen Wert von χ bei einem idealen logarithmischen Potentiometer erhält.

Anhand der beiliegenden Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch in einem Schaltbild eine erste Ausführungsform einer variablen Dämpfungsvorrichtung.

Fig. 2 zeigt in einem Diagramm die Eigenschaften der Schaltung von Fig. 1 verglichen mit denen eines idealen logarithmischen Potentiometers und denen eines tatsächlichen logarithmischen Potentiometers.

Fig. 3 zeigt schematisch ein Schaltbild einer Variante der Ausführungsform von Fig. 1.

Das in Fig. 1 gezeigte Potentiometer 1 von linearer Bauweise hat zwei Endklemmen 2 und 3 und einen Schleifer oder Kontaktarm 4, der an einer dritten Klemme 5 befestigt ist. Zwischen die Klemme 5 und die Klemme 3 ist ein zusätzlicher Widerstand 6 geschaltet.

Wenn die Klemme 5 abgeklemmt ist, hat das Potentiometer 1 einen ohmschen Widerstand R₁, gemessen zwischen den Klemmen 2 und 3. Der zusätzliche Widerstand 6 hat einen ohmschen Widerstand R₃.

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wobei χ die Lage des Schleifers dargestellt in Prozent des Gesamtbewegungsbereiches und a und k zwei Konstante sind, die so vorher festgelegt sind, daß sie eine eindeutig definierte Kurve innerhalb der Kurven festlegen, die zu der Familie der durch Gleichung (i) gegebenen Exponentialfunktionen gehören.

Wenn im folgenden auf ein ideales logarithmisches Potentiometer Bezug genommen wird, so bedeutet dies, daß es sich um ein Poetentiometer handelt, welches einen Widerstand hat, der sich mit der Schleiferposition gemäß Gleichung (i) ändert.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, einen Spannungsdämpfer der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei welchem die vorstehenden Nachteile vermieden sind.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer variablen Spannungsdämpfungsvorrichtung mit einem linearen Potentiometer, welches aus einem Potentiometerwiderstand mit zwei Endklemmen und einem Schleifer mit einer dritten Klemme besteht, dadurch gelöst, daß die Vorrichtung einen zusätzlichen Widerstand auf v/eist, der zwischen die dritte Klemme und eine der Endklemmen geschaltet ist. Der zusätzliche Widerstand hat einen ohmschen Widerstand R₂, der von dem ohmschen Widerstand R₁ des Potentiometerwiderstandes gemäß der Gleichung

R₂ - I R₁ (1)

abhängt, wobei c eine Konstante ist, die von der Gleichung

y - 2* ⁽²⁾

-ex +ex+1

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zwischen den verschiedenen Schichten des leitenden Lacks der Zusammenhang bzw. die Kontinuität fehlt, was beim Gebrauch des Potentiometers ein Rauschen entstehen läßt.

Bei einem solchen Potentiometer ergeben sich auch bei der Herstellung beträchtliche Schwierigkeiten. So kann bei der Herstellung von solchen logarithmischen Potentiometern das Aufbringen der Widerstandslackschichten und der Silberplattierung an den Endteilen des Trägers nicht in einem einzigen Arbeitsgang auf einem Isolationsmaterialstreifen ausgeführt v/erden. Zusätzlich ist ein weiterer Silberplattierungsgang erforderlich, der nicht in einem Schritt, sondern nur mit aufeinanderfolgenden Lackierungen der beiden Endteile des isolierenden Trägers ausgeführt werden kann. In zunehmendem Maße ist man insbesondere bei Farbfernsehern dazu übergegangen, mehrere, meistens geradlinige Potentiometerspuren bzw. -bahnen auf einem einzigen isolierenden Träger zusammenzufassen und dann die verschiedenen Schleifer an den jeweiligen Trägern anzuschließen. Beim Anordnen mehrerer Potentiometerspuren treten jedoch beträchtliche technische Schwierigkeiten auf, wenn eine oder mehrere der Spuren in mehrere Segmente aufzuspalten sind, die von dem elektrisch leitenden Lack mit verschiedenen Widerstandswerten gebildet werden. Dies zeigt die beträchtliche Komplexibilität, die bei der Herstellung von logarithmischen Potentiometern auftritt.

Ein ideales logarithmisches Potentiometer sollte eine Widerstandsänderung aufgetragen über der Lage des Schleifers haben, die durch folgende Gleichung wiedergegeben wird:

a- 1

y = 5 1 (i)

a - 1

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