DE2634751A1

DE2634751A1 - Potentiometer

Info

Publication number: DE2634751A1
Application number: DE19762634751
Authority: DE
Inventors: Shinichiro Fujino; Saburo Numata
Original assignee: Fuji Photo Optical Co Ltd
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 1975-08-06
Filing date: 1976-08-02
Publication date: 1977-02-10
Also published as: JPS5219246A; DE7624305U1; US4060788A

Description

PATENTANWÄLTE

DIPL-IMG. MARTIN LICHT 2 6 3 A 7 5 1

DR. REINHOLD SCHMIDT
DIPL-WIRTSCH.-ING. HANSMANN
DlPL-PHYS. SE3.

2. August 1976

Jj¹UJI PHOTO OPTICAL 00., LTD. 1-324 Uetake-cho
Omiya-shi, Japan

"Potentiometer"

Die vorliegende Erfindung bezieht sioh auf ein Potentiometer und insbesondere auf ein neuartiges Potentiometer mit zwei verschiedenartigen, parallel zueinander angebrachten Widerständen,

Bekannte Potentiometer bestehen aus einem einzigen Widerstand mit Anschlüssen an den beiden Enden und einem über den Widerstand gleitenden Schleifer. Wenn das Potentiometer häufig verwendet wird, ändert sich der Kontaktwiderstand zwischen dem Schleifer und der Widerstandsbahn. Besonders wenn ein Potentiometer sehr häufig verwendet wird, wie in Photokameras, in denen Potentiometer in automatischen Belichtungssteuerschaltungen zur Einstellung von Belich-

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tungswerten wie Blendengröße, Belichtungszeit und Filmempfindlichkeit benutzt werden, ändert sich der Kontaktwiderstand sehr rasch und die Lebensdauer des Potentiometers ist dementsprechend kurz. .

Angesichts der kurzen Lebensdauer bekannter Potentiometer ist es das Hauptziel der vorliegenden Erfindung, ein Potentiometer zu schaffen, das sich durch hohe Dauerhaftigkeit und lange Lebensdauer auszeichnet.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Potentiometer zu schaffen, bei dem die Oberfläche des vom Schleifer überstrichenen Widerstands sehr dauerhaft ist, sodaß dementsprechend der Kontaktv/iders tand sich nicht leicht verändert.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Potentiometer zu schaffen, das durch eine vernachlässigbar geringe Änderung des Kontaktwiderstands gekennzeichnet ist.

Das erfindungsgemäße Potentiometer ist dadurch gekennzeichnet, daß ein erster, niederohmiger Widerstand neben einem zweiten hochohmigen Widerstand angeordnet und in Kontakt mit ihm ist. Der erste, niederohmige Widerstand hat Anschlüsse an seinen beiden Enden. Ein Schleifer gleitet über den ersten und zweiten Widerstand und ist in gleitendem Kontakt mit dem zweiten, hochohmigen Widerstand.

Da der Schleifer auf dem zweiten, hochohmigen Widerstand gleitet, ist der durch die Kontaktstelle fließende elektrische Strom schwach und dementsprechend werden die Ober-

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fläche des zweiten Widerstands und die Kontaktstelle des Schleifers nicht stark abgenutzt und haben damit eine lange Lebensdauer.

Die obigen Ziele, weitere Kennzeichen und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung vorzugsweiser Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.

Figur 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Potentiometers.

Figur 2 ist eine Aufsicht auf das in Figur 1 dargestellte Potentiometer·

Figur 3 ist eine Aufsicht auf eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Potentiometers.

Figur 4 ist das Ersatzschaltbild des erfindungsgemäßen Potentiometers.

Figur 5 zeigt schließlich ein Beispiel einer elektrischen Schaltung, in der das erfindungsgemäße Potentiometer verwendet wird.

Figur 1 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Potentiometers mit nebeneinander und parallel zueinander angebrachten, geradlinig verlaufenden Widerständen. Das in Figur 1 dargestellte Potentiometer besteht aus einem ersten, verhältnismäßig niederohmigen Widerstand 1, einem zweiten, parallel neben dem ersten Widerstand 1 angeordneten, verhältnismäßig hochohmigen Widerstand 2 und einem beweglichen Schleifer 3, der über die beiden Widerstandsbahnen gleitet

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und im Schleifkontakt mit dem zweiten, hochohmigen Widerstand ist. Der erste, niederohmige Widerstand 1 hat an seinen beiden Enden die Anschlüsse 11 und 12.

Der erste Widerstand 1 und der zweite Widerstand 2 sind auf einer isolierenden Grundplatte 10 angeordnet. Widerstände 1 und 2 bestehen beispielsweise aus eingebrannter Widerstandspaste oder im Vakuum verdampften Material, das nebeneinander in der in Figur 1 dargestellten Weise auf die Oberfläche der isolierenden Grundplatte 10 aufgebracht wurde. Zwei leitende Abschnitte 13 und 14» die aus leitendem Material wie beispielsweise Silberpaste hergestellt sind, sind auf der Grundplatte 10 angebracht und in Kontakt mit den Enden 1a und 1b des ersten Widerstands 1. Die Anschlüsse 11 und 12 sind mit den leitenden Abschnitten 13 bzw. H verbunden.

Der Schleifer 3 hat einen Kontaktpunkt 3a, der mit der Oberfläche des zweiten, hochohmigen Widerstands in gleitendem Kontakt ist und an einem beweglichen Block 4 befestigt ist. Block 4 ist in Schraubverbindung mit einer Gewindestange 5, die parallel zu Widerständen 1 und 2 verläuft, und längs der sich Block 4 bei der Umdrehung der Gewindestange bewegt. Block 4 liegt ferner gleitend an einer Führungsschiene 6 an, die parallel zur Gewindestange 5 verläuft. Block 4 ist aus einem isolierenden Material hergestellt und hat einen Ausgangsanschluß 15, der elektrisch mit dem Schleifer 3 verbunden ist.

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Figur 3 zeigt eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Potentiometers. In dieser Ausführungsform sind alle den in Figur 1 dargestellten Bestandteilen äquivalenten Bestandteile mit den gleichen Bezugsnummern gekennzeichnet. In der zweiten Ausführungsform sind der erste Widerstand 1 und der zweite Widerstand 2 gebogen und ein Schleifer 3 kann sich um eine Achse drehen. Die anderen Teile und der Rest der Anordnung gleichen der ersten, in Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsform.

Die elektrischen Kenngrößen der oben beschriebenen, in Figuren 1 bis 3 dargestellten Potentiometer lassen sich durch das in Figur 4 dargestellte Ersatzschaltbild wiedergeben, in dem die Figuren 1 bis 3 entsprechenden Teile mit den in diesen Figuren verwendeten Bezugsnummern gekennzeichnet sind. In Figur 4 ist ein Widerstand R1 zwischen zwei Anschlüssen 11 und 12 angeschlossen. Ein Schleifer 3, der einen Ausgangsanschluß 15 an einem Ende trägt, ist mit einem zweiten Widerstand R2 am Kontaktpunkt A verbunden. Der zwischen dem Ausgangsanschluß 15 und dem Verbindungspunkt A eingezeichnete Widerstand RO stellt den Kontaktwiderstand zwischen dem Kontaktpunkt 3a des Schleifers 3 und der Oberfläche des zweiten Widerstands 2 dar. Bin zweiter Widerstand R2 liegt zwischen Verbindungspunkt A und einem Punkt B auf dem ersten Widerstand R1. Der Punkt B stellt den Punkt auf der Seite des ersten Widerstands 1 dar, der im Kontakt mit dem zweiten Widerstand 2 ist und der in der Stellung nächst dem

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Kontaktpunkt 3a des Schleifers ist. Diese Punkte A und B sind in Figur 2 dargestellt. Der Punkt B bewegt sich längs der Kante des ersten Widerstands 1, wenn der Schleifer 3 über den zweiten Widerstand 2 gleitet. Der in Figur 4 dargestellte zweite Widerstand R2 stellt damit den Widerstand eines Teils des zweiten Widerstands 2 dar, nämlich den Widerstand, der zwischen Kontaktpunkt 3a (oder Punkt A) und Punkt B liegt.

In dem in Figur 4 dargestellten Ersatzschaltbild ändert sich der zweite Widerstand R2 nicht, da der Abstand zwischen dem Kontaktpunkt 3a des Schleifers 3 und der Kante des ersten Widerstands 1 unverändert bleibt, wenn der Schleifer 3 über den zweiten Widerstand 2 gleitet. Der Kontaktwiderstand RO zwischen dem Kontaktpunkt 3a des Schleifers 3 und der Oberfläche des zweiten Widerstands 2 verändert sich etwas, wenn der Schleifer 3 über die Oberfläche des zweiten Widerstands gleitet. Da jedoch der Kontaktwiderstand RO viel kleiner als der zweite Widerstand R2 ist, kann die Veränderung des Kontaktwiderstands RO vernachlässigt werden. Wie außerdem weiter unten noch erläutert, sind der Kontaktwiderstand RO und der Widerstandswert des zweiten Widerstands R2 vernachlässigbar gegenüber der geteilten Spannung, die sich durch die Teälerwirkung des ersten Widerstands R1 und Verwendung eines Verstärkers mit hoher Eingangsimpedanz ergibt; dieser Verstärker ist an den Ausgangsanschluß 15 des Potentiometers angeschlossen.

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In den in der Praxis verwendeten Schaltungen hat der erste Widerstand R1 Werte von einigen Hundert bis einigen Tausend Ohm; der Widerstand R2 hat Werte von einigen Hundert Kiloohm bis einigen Megohm, während der Kontaktwiderstand RO Werte von einigen Milliohm bis einigen Ohm annimmt. Der Kontaktwiderstand RO ist deshalb vernachlässigbar klein gegenüber dem Widerstandswert des zweiten Widerstands R2. Wenn außerdem die Ausgangssignale des Potentiometers mit

einem Verstärker mit einer hohen Eingangsimpedanz von 10^

10
bis 10 Ohm verstärkt werden, sind die Widerstandswerte des zweiten Widerstands R2 und des Kontaktwiderstands RO vernachlässigbar klein.

Bin Beispiel einer elektrischen Schaltung, in der das erfindungsgemäße Potentiometer verwendet wird, wird nun unter Bezugnahme auf Figur 5 beschrieben. Die beiden Anschlüsse 11 und 12 des ersten Widerstands R1 sind mit den positiven und negativen Anschlüssen einer Stromquelle 7 verbunden. Der Ausgangsanschluß 15 des Potentiometers ist mit einem Eingangsanschluß 8a eines Verstärkers 8 mit hoher Eingangsimpedanz verbunden. Die am Ausgangsanschluß 15 auftretende Ausgangespannung des Potentiometers gelangt damit an den Ausgangsanschluß 8b des Verstärkers 8. Da die Eingangsimpedanz des Verstärkers 8 viel größer ist als der Widerstandswert des zweiten Widerstands R2 und der Kontaktwiderstand RO, können diese Widerstandswerte vernachlässigt werden.

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In dem erfindungsgemäßen Potentiometer gleitet Schleifer 3 über den zweiten, hocholunigen Widerstand. Es fließt deshalb ein schwacher Strom durch die Kontaktstelle zwischen dem Schleifer und dem zweiten Widerstand. Die Oberfläche des Widerstands und die Oberfläche des Kontakts werden damit nicht durch Funken beschädigt und haben große Dauerhaftigkeit.

Verstärker 8 mit hoher Eingangsimpedanz läßt sich leicht herstellen durch Anschluß einer SpannungsQuellen-Folge schaltung eines leldtransistors an den Eingangsanschluß eines Verstärkers. Verschiedene andere Transistor-Verstärker mit hoher Eingangsimpedanz sind an sich bekannt.

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Claims

PATE M TA H SPRÜCHE

\ 1y Potentiometer, gekennzeichnet durch einen ersten Widerstand (1) mit Anschlüssen (11, 12) an beiden Enden und einer zwischen den Anschlüssen verlaufenden Seitenkante; einen zweiten, längs der Seitenkante des ersten Widerstands (1) verlaufenden Widerstand (2), dessen eine Seite in Linienkontakt mit der Kante des ersten Widerstands (1) ist; einen Widerstandswert des ersten Widerstands (1), der bedeutend geringer als der Widerstandswert des zweiten Widerstands (2) ist; und einen Schleifer (3), der längs der Kante des ersten Widerstands (1) in G-leitkontakt mit dem zweiten Widerstand (2) verschiebbar ist und einen Ausgangsanschluß (15) trägt.
2. Potentiometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Widerstand (1 bzw. 2) gerade sind und parallel zueinander verlaufen.
3. Potentiometer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Schleifer (3) längs einer geraden Führung (6) verschiebbar ist,
4. Potentiometer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleifer mit einem beweglichen Teil (Block 4) verbunden ist, das in Schraubverbindung mit einer 6-ewindestange (5) steht und längs derselben durch deren Drehung verschoben werden kann.
5. Potentiometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Widerstand (1) und der zweite Widerstand

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(2) bogenförmig sind und konzentrisch zueinander verlaufen.
6. Potentiometer nach. Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleifer (3) um eine Achse gedreht werden kann, die durch den Mittelpunkt der beiden gebogenen V/iderstände (1, 2) verläuft.

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