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Amtliches Aktenzeichen: Neuanmeldung
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Bezeichnung: Potentiometer
Die Erfindung betrifft
ein durch einen entlang eines Meßweges bewegten Permanentmagneten beruhrungslos
betätigbares Potentiometer mit einer flachen geraden Trägerleiste aus Isoliermaterial,
mit mehreren Schutzgasschaltern, die einander gleichen und jeweils aus einem in
ein langgestrecktes Röhrchen mit Ableitungsdrähten an beiden Röhrchenenden eingeschmolzenen
magnetisch betätigbaren Schalter bestehen und die auf der Vorderseite der Trägerleiste
achsparallel zueinander aufgereiht sind; mit mehreren Widerständen, die einander
äußerlich gleichen und jeweils aus einem langgestreckten Widerstandskörper mit Ableitungsdrähten
an beiden Enden bestehen und die auf der Rückseite der Trägerleiste achsparallel
zueinander aufgereiht und kürzer als die Pchrchen sind; und mit einem aus einer
auf die eine Seite der Trägerleiste aufkaschierten Leiterfolie ausgeätzten Leitungsnetz,
mit dem die Enden der Ableitungsdrähte, die abgewinkelt durch Löcher der Trägerleiste
hindurchgesteckt sind, verlötet sind.
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Bei Potentiometern dieser Art bilden die Widerstände eine Reihenschaltung,
die von dem jeweils magnetisch betätigten Schaltkontakt abgegriffen wird. Der Widerstandswert
des Abgriffes dient als Meßwert für die Stellung beziehungsweise den zurückgelegten
Weg eines permanentmagnetischen Stellgliedes. Im Interesse einer möglichst feinstufigen
Messung ist es wünschenswert, möglichst viele Schaltkontakte auf der Längeneinheit
der Trägerleiste unterzubringen.
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Deshalb sind bei den bekannten Potentiometern die Röhrchen schräg
zur Trägerleistenlängsachse und einander überlappend angeordnet.
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Bei einem aus dem Schweizer Patent 575 591 vorbekannten Potentiometer
dieser Art ist die Trägerleiste in einem geschlossenen Rohr aus nicht magnetisierbarem
Material untergebracht, das als Führungsrohr für einen aufgesteckten ringförmigen
permanentmagnetischen Schwimmer dient. FUr solche und andere Anwendungen ist es
wünschenswert, den Querschnitt der Trägerleiste möglichst klein zu halten, damit
diese auch bei beengten Raumverhältnissen, zum Beispiel in einem engen Rohr, Platz
findet.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Trägerleiste mit den aufmontierten
Schutzgasschaltern und Widerstandselementen so auszugestalten, daß bei möglichst
engem Querschnitt eine möglichst feinstufige Meßvertausgabe möglich ist.
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Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Röhrchen achsparallel
zur Trägerleistenlängsachse in mehreren Reihen innerhalb der einzelnen Reihen koaxial
mit Zwischenraum dazwischen und von Reihe zu Reihe dicht nebeneinander und in Achsrichtung
versetzt zueinander vollständig innerhalb der Grundrißkontur der Trägerleiste angeordnet
sind, und daß die Löcher'für die Anschlußdrähte der Schutzgasschalter im jeweils
angrenzenden Zwischenraum der gleichen Reihe paarweise angeordnet sind.
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Während bei der bekannten schrägen Anordnung der Röhrchen in Verlängerung
beider Enden der Röhrchen ein dreieckiger Zwickel der Trägerleistenfläche ungenutzt
bleibt, steht bei der erfinderischen Anordnung der ganze Zwischenraum für die erforderlichen
Anschlüsse zur Verfügung. Einen solchen ungenutzten dreieckigen Zwickel vermeidet
man auch bei Anordnung der Röhrchen senkrecht zur Trägerleistenlängsachse. Eine
solche Anordnung erfordert aber einen Querschnitt so breit wie die Röhrchen zuzüglich
des für die Anschlüsse erforderlichen Platzes sind und so viel Platz steht in vielen
Anwendungsfällen nicht zur Verfügung, es sei denn, man setzt sehr kleine Schutzgasschalter
ein, die sehr teuer sind. Nach der Erfindung dagegen können die Röhrchen länger
sein als im Querschnitt Platz zur Verfügung steht.
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Es hat sich auch gezeigt, daß bei einer nach der Erfindung vorgesehenen
Achsorientierung der Schutzgasschalter diese exakter in Abhängigkeit von der jeweiligen
Stellung des ansteuernden Permanentmagneten schalten als bei anderer Achsorientierung,
insbesondere bei schräger Achsorientierung. Das gilt besonders, wenn, wie im Zuge
der Massenfertigung üblich, die Schutzgasschalter hinsichtlich ihrer Drehstellung
um ihre eigene Längsachse statistisch unterschiedlich angeordnet sind. Durch den
genaueren Schalteinsatz wird die Genauigkeit der Meßvertausgabe begünstigt.
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Bei den kleinen Abmessungen der üblichen Schutzgasschalter fällt der
Platzbedarf für die Lötstellen insgesamt ins Gewicht.
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Einer Weiterbildung der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den
zur Verfügung stehenden freien Platz für die Lötstellen auszunutzen, und zwar so,
daß diese möglichst gut zum Löten zugänglich sind. Diese Weiterbildung ist dadurch
gekennzeichnet, daß zwei Löcher für je einen Anschlußdraht zweier benachbarter Widerstände
und ein Loch für den einen Anschlußdraht eines Schutzgasschalters zu einem Lochtripel
zusammengefaßt sind und daß die Lochtripel jeweils in ein zusammenhängendes, abgegrenztes
Leiterfolienstück einbezogen sind, und daß die anderen Anschlußdrähte aller Schutzgasschalter
in ein gemeinsarlies Leiterfolienstück einbezogen sind, das zwischen den Leiterfolienstücken
der Lochtripel auf der Trägerleiste im Zickzack hin und her verläuft.
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In manchen Fällen hat sich eine Anordnung als besonders platzsparend
und günstig für die Anbringung der Lötstellen erwiesen, die dadurch gekennzeichnet
ist, daß die drei Löcher eines jeden Lochtripels in einem zugeordneten Zvischenraum
in Richtung der zugehörigen Reihe aufgereiht sind.
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Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung nAher erläutert.
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In der Zeichnung zeigt: Figur 1 einen als Füllstandsfühler ausgestalteten
Meßwertgeber mit einem Potentiometer nach der Erfindung, Figur 2 den Schnitt II
- II aus Figur 1, Figur 3 ein elektrisches Ersatzschaltbild zu Figur 1, Figur 4
das Potentiometer aus Figur 1 in der gleichen Ansicht wie in Figur 1, also auf die
Schutzgasschalter gesehen, Figur 5 das Potentiometer aus Figur 4 von der Rückseite
gesehen, bestückt mit den Widerständen, Figur 6 die Trägerleiste in der gleichen
Ansicht wie in Figur 5, jedoch unbestückt, Figur 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel
eines Potentiometers nach der Erfindung, das auch in Verbindung mit dem Meßwertgeber
nach Figur 1 Verwendung finden kann, von vorn gesehen, Figur 8 die Rückansicht zu
Figur 7, Figur 9 die Trägerleiste aus Figur 7 unbestückt, Figur 1o ein weiteres
Ausführungsbeispiel eines Potentiometers nach der Erfindung, das auch in Verbindung
mit dem Meßwertgeber nach Figur 1 verwendbar ist, von vorn gesehen, Figur 11 die
Rückansicht zu Figur 10, und Figur 12 die Trägerleiste aus Figur 11 unbestückt.
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In Figur 1 ist mit 1 ein flüssigkeitsdichtes Rohr aus nicht magnetisierbarem
Material, zum Beispiel Edelstahl, bezeichnet, über das ein ringförmig ausgebildeter
Schwimmkdrper 2 gestülpt ist, in dem ein ringförmiger Permanentmagnet 3 untergebracht
ist. Der Permanentmagnet 3 umgibt das Rohr 1 und ist radial magnetisiert, wie aus
Figur 2 ersichtlich. Der Schwimmkörper 2 folgt den Bewegungen des Spiegels 11 der
Flüssigkeit, in die das Rohr 1 eingetaucht ist, und wird dabei durch das Rohr 1
geführt. Zwischen dem Rohr 1 und dem Schvimmkörper 2 besteht dafür ausreichendes
Spiel.
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In dem Rohr 1 ist eine elektrisch isolierende flache Trägerleiste
10 aus unststoff untergebracht, an der eine Vielzahl von Schutzgasschaltern 34 bis
43 angeordnet sind, die zusammen eine Schalterreihe 14 bilden. Außerdem sind ebenso
viele ohm'sche Widerstände 44 bis 53 auf der Rückseite der Trägerleiste 10 angeordnet,
die zusammen eine Widerstandsreihenschaltung 15 bilden. Die Widerstandsreihenschaltung
15 ist an ihren beiden Enden an je eine Anschlußleitung 16, 17 angeschlossen und
weist zwischen je zwei Widerständen 44 bis 53 einen Abgriff auf, zum Beispiel den
Abgriff 18. Mit 19 ist eine Meßleitung bezeichnet, an die sämtliche Schutzgasschalter
34 mit 43 mit ihrem einen Anschlußdraht, zum Beispiel dem Anschlußdraht 20, angeschlossen
sind. Mit ihren anderen Anschlußdrähten, zum Beispiel dem Anschlußdraht 21, sind
die Schutzgasschalter in der Reihenfolge ihrer räumlichen Anordnung entlang der
Trägerleistenlängsachse 5 - die auch der Bezugsziffernzählung entspricht - an die
Abgriffe 18 ... der Widerstandsreihenschaltung 15 angeschlossen. Die beiden Anschlußleitungen
16 und 17 und die Meßleitung 19 sind abgedichtet aus dem im übrigen flüssigkeitsdicht
ausgeführten Rohr 1 zu einem Anzeigeinstrument 7 . Das Anzeigeinstrument 7 ist an
eine Stromquelle 22 angeschlossen. Die in das Rohr eingesteckte Trägerleiste 10
ist zum mechanischen Schutz und auch zur elektrischen Isolierung in' einen Isolierschlauch
23 gesteckt.
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In der gezeichneten Stellung des. Schwimmkörpers 2 befindet sich der
Permanentmagnet 3 auf der Höhe der beiden Schutzgasschalter 35, 36, die beide dadurch
geschlossen sind, während alle übrigen Schutzgasschalter sich in ihrer. Ruhestellung
befinden und geöffnet sind.
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Die Wirkung des Permanentmagneten 3 ist so breit, daß in jeder
beliebigen
Stellung des Permanentmagneten immer mindestens einer der Schutzgasschalter geschlossen
ist. Wander der Schwi.mmkörper 2 gemäß Figur 1 nach unten entlang des durch den
Doppeipfeil 24 angezeigten Meßweges, dann gerät zunächst der Schutzgasschalter 35
aus dem Wirkungsbereich des Permanentmagneten und öffnet und kurz danach schließt
der Schalter 37, dann öffnet der Schutzgasschalter 36, worauf der Schutzgasschalter
38 schließt und so fort.
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Die Schutzgasschalter sind jeweils in ein Glasröhrchen 26 mit an beiden
Enden herausgeführten Anschlußdrähten 20 beziehungsweise 21 eingeschmolzen. Das
Glasröhrchen ist mit Schutzgas gefüllt. Die Anschlußdrähte 20 und 21 sind abgewinkelt
und durch zugehörige Löcher, zum Beispiel die Löcher 55, 56 hindurchgesteckt. Die
Schutzgasschalter sind achsparallel zur Trägerleistenlängsachse 55 in insgesamt
vier Reihen 54, 57, 58, 59 angeordnet, und zwar in den einzelnen Reihen mit Zwischenräumen,
zum Beispiel dem Zwischenraum 6o, dazwischen und von Reihe zu Reihe einander überlappend
und dicht aneinander, so dicht, daß sich die Glasröhrchen seitlich beriihren.
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Der axiale Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Schutzgasschaltern,
also zwm Beispiel der für die Schutzgasschalter 34, 35 durch den Doppelpfeil 61
angezeigte Abstand, bestimmt eine Stufe der Meßwertausgabe und ist über die ganze
Länge der Trägerleiste gleich. Die Schutzgasschalter liegen innerhalb der Grundrißkontur
der Trägerleiste 10.
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Auf der Rückseite der Trägerleiste ist, wie aus Figur 5 und 6 ersichtlich,
ein Leitungsnetz 70 angeordnet, das aus einer aufkaschierten Leiterfolie aus Kupfer
ausgeätzt ist. Dieses Leitungsnetz 70 umgibt eine Vielzahl von Löchern, zum Beispiel
das Loch 55.
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Für jeden der Schutzgasschalter und jeden der Widerstände sind zwei
solche Löcher vorgesehen. Die Löcher 55 und 56 dienen für die Anschlußdrähte des
Schutzgasschalters 34, die Löcher 72, 73 für die Anschlußdrähte des Widerstandes
44 und die Löcher 74, 75 für die Anschlußdrähte des Widerstandes 45 und die Löcher
77 und 76 dienen für die Anschlußdrähte des Schutzgasschalters 35. Die fraglichen
Anschlußdrähte sind abgewinkelt und durch die zugehörigen Löcher hindurchgesteckt.
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Die Löcher 73, 74, 77 bilden ein Lochtripel 78, das in ein gemeinsames
Leiterfolienstück 79 einbezogen ist. Weitere Lochtripel sind mit 80 und 81 bezeichnet.
In zwei Löcher eines jeden Lochtripels sind die Anschlußdrähte benachbarter Widerstände
gesteckt und im dritten Loch steckt ein Anschlußdraht eines zugehörigen Schutzgasschalters.
Die zeiten Anschlußdrähte der Schutzgasschalter sind in Löcher gesteckt, die alle
zusammen in ein langgestrecktes Leiterfolienstück 82 einbezogen sind, das von der
einen Seite der Trägerleiste zur anderen hin und her verläuft und an die Anschlußleitung
17 angeschlossen ist.
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Auf der dem Beschauer von Figur 5 zugekehrten Seite sind über den
Löchern Lötportionen der Lötstellen angeordnet, die aber in allen Zeichnungen der
Ubersicht halber nicht mit eingezeichnet sind. Wie besonders gut aus Figur 5 ersichtlich
sind durch die gewählte Anordnung sämtliche Lötstellen leicht zugänglich und die
Schutzgasschalter sind extrem platzsparend angeordnet, so daß man bei vorgegebenen
Abmessungen der Schutzgasschalter mit einer extrem schmalen Trägerleiste auskommt.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 7 bis 9 ist die Trägerleiste
mit 110 und die Schutzgasschalter sind mit 111 bis 116 bezeichnet. Die Schutzgasschalter
sind in drei Reihen achsparallel zur Trägerleistenlängsachse 117 angeordnet, und
zwar innerhalb der Reihen mit Zwischenraum, zum Beispiel dem Zwischenraum 118, und
von Reihe zu Reihe dicht und einander berührend nebeneinander und auf Lücke, so
daß der axiale Abstand, der die Meßschritte definiert, über die ganze Trägerleistenlänge
der gleiche ist. Auf der Rückseite sind Widerstände 119 bis 125 angeordnet. Die
Teile sind verschaltet entsprechend wie im Text zu Figur 4 bis 6 erläutert. Ein
Lochtripel ist mit 126 bezeichnet und das durchgehende, dem Leiterfolienstück 82
entsprechende Leiterfolienstück ist mit 127 bezeichnet.
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eei Q«m Ausführungsbeispiel nach Figur 1o bis 12 ist mit 130 die Trägerleiste
bezeichnet, auf deren Vorderseite die Schutzgasschalter 131 bis 136 in zwei Reihen
nebeneinander angeordnet sind. Die Schutzgasschalter sind innerhalb der Reihe mit
Zwischenraum, zum Beispiel dem Zwischenraum 137, und von Reihe zu Reihe auf Lücke
und dicht einander berührend angeordnet. Das Leitungsnetz ist bei diesem Ausführungsbeispiel
auf der in Figur 7 sichtbaren Vorderseite aufgebracht und so angeordnet, daß sämtliche
Lötstellen in den Zwischenräumen, zum Beispiel dem Zwischenraum 137, liegen,.und
zwar etwa entlang der Achsen 138, 138' der zugehörigen Röhrchen, die parallel sind
zur Trägerleistenlängsachse 139. Mit 140 ist ein Lochtripel bezeichnet und mit 141
ist das dem Leiterfolienstück 82 entsprechende Leiterfolienstück bezeichnet. Bei
diesem Ausführungsbeispiel befinden sich die Lötportionen wie bei allen Ausführungsbeispielen
auf der Seite des Leiternetzes, hier also auf der Vorderseite, auf der auch die
Schutzgasschalter angeordnet sind. Auf der Rückseite sind, wie aus Figur 11ersichtlich,
nur die Widerstände 150 bis 157 angeordnet.
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Bei allen Ausführungsbeispielen ist die Trägerleiste abgebrochen gezeichnet.
Sie ist in der Praxis wesentlich länger und mit einer großen Anzahl von Schutzgasschaltern,
zum Beispiel zwanzig, dreißig oder vierzig Stück bestückt. Bei allen Ausführungsbeispielen
liegen die Schutzgasschalter innerhalb der Grundrißkontur der zugehörigen Trägerleiste,
die die Schutzgasschalter nur um einen geringen Toleranzbetrag seitlich überragt.
Bei den Ausführungsformen nach Figur 1 bis 9 ist das Leitungsnetz auf der Rückseite
angeordnet, also da wo die Widerstände angeordnet sind.
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L e e r s e i t e