DE2758379C2 - Berühungslos stufenweise einstellbares Potentiometer - Google Patents

Description

ίο Die Erfindung betrifft ein berührungslos stufenweise einstellbares Potentiometer mit einem entlang eines Meßweges bewegbaren Dauermagneten, mit einer flachen geraden Trägerleiste aus Isoliermaterial, mit mehreren einander gleichen auf der Vorderseite der Trägerleiste achsparallel zueinander aufgereihten Schutzgasschaltern, die jeweils aus einem in ein langgestrecktes Röhrchen mit Anschlußdrähten an beiden Röhrchenenden eingeschmolzenen magnetisch betätigbaren Schalter bestehen, von denen immer mindestens einer vom Feid des Dauermagneten geschlossen ist, mit mehreren Widerständen, die alle gleiche Außenabmessungen aufweisen und jeweils aus einem langgestreckten Widerstandskörper mit axialen Anschlußleitern bestehen und kürzer als die Röhrchen sind und die auf der Rückseite der Trägerleiste aufgereiht elektrisch in Reihe geschaltet sind, und mit einem Leitungsnetz, das aus einer auf die eine Seite der Trägerieiste aufkaschierten Leiterfoiie ausgeätzt ist und mit dem die abgewinkelten und durch Löcher der Trägerleiste hindurchgesteckten Anschlußleiter und Anschlußdrähte verlötet sind, wobei die insgesamt η Widerstandkörper mit ihren Anschlußleitern und die (n — 1) Röhrchen mit ihren Anschlußdrähten vollständig innerhalb der Grundrißkontur der Trägerleiste angeordnet sind und jeder der Verbindungspunkte zweier benachbarter Widerstände mit dem jeweils einen Anschlußdraht eines Schutzgasschalters verbunden ist, während die jeweiligen anderen Anschlußdrähte aller Schutzgasschalter mit einem gemeinsamen Leiter verbunden sind, der den einen Anschluß und die freien Anschlußleiter des ersten und des letzten Widerstandes die beiden anderen Anschlüsse des Potentiometers bilden.

Bei einem aus dem Schweizer Patent 5 75 591 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. Für 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.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Trägerleiste mit den aufmontierten Schutzgasschaltern und Widerstandselementen so auszugestalten, daß bei möglichst engem Querschnitt eine möglichst feinstufige Meßwertausgabe möglich ist.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß die Röhrchen achsparallel zur Trägerleistenlängsachse in mehreren einander parallelen Reihen und innerhalb der einzelnen Reihen koaxial und mit axialem Zwischenraum zueinander sowie in benachbarten Reihen in Achsrichtung gegeneinander versetzt angeordnet sind, wobei der axiale Abstand der Röhrchen in einer Reihe wesentlich größer ist als der Abstand der Röhrchen benachbarter Reihen, und daß die Löcher für die Anschlußdrähte der Schutzgasschalter und der

Anschlußleiter der Widerstände im jeweils angrenzenden Zwischenraum der gleichen Reihe angeordnet sind. 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 Verfugung. 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 :'is Röhrchen zuzüglich des für die Anschlüsse erforderlichen Platzes. 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 langer sein als im Querschnitt Platz zur Verfügung steht. 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 Pert.ianentmagneten 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 Meßwertausgabe begünstigt. Bei den kleinen Abmessungen der üblichen Schutzgasschalter fällt der Platzbedarf für die Lötstellen insgesamt ins Gewicht.

Eine vorteilhafte Weiterbildung ist dadurch gekennzeichnet, daß zwei Löcher für je einen Anschlußieiter zweier benachbarter Widerstände und ein Loch für den Anschlußdraht eines Schutzgasschalters zu einem Lochtripel zusammengefaßt sind und daß die Lochtripel jeweils im Bereich eines zusammenhängenden, abgegrenzten Leiterfolienstückes ausgebildet sind, und daß der gemeinsame Leiter der Anschlußdrähte aller Schutzgasschalter ein gemeinsames Leiterfolienstück bildet, das zwischen den Leiterfolienstücken der Lochtripel auf der Trägerleiste im Zickzack hin und her verläuft. Dadurch ist es möglich, den zur Verfügung stehenden freien Platz für die Lötstellen auszunutzen, und zwar so, daß diese möglichst gut zum Löten zugänglich sind.

In manchen Fällen hat sich eine Anordnung als besonders platzsparend und günstig für die Anbringung der Lötstellen erwiesen, die dadurch gekennzeichnet ist, daft die drei Löcher eines jeden Lochtripeis in einem zugeordneten Zwischenraum in axialer Richtung der zugehörigen Reihe aufgereiht sind.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels gemäß der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen als Füllstandsfühler ausgestalteten Meßwertgeber mit einem Potentiometer nach der Erfindung,

Fig. 2 den Schnitt 11-11 aus F ig. 1, F i g. 3 ein elektrisches Ersatzschaltbild zu F i g. 1,

Fig.4 das Potentiometer aus Fig. 1 in der gleichen Ansicht wie in Fig. 1, also auf die Schutzgasschalter gesehen,

Fig. 5 das Potentiometer aus Fig. 4 von der Rückseite gesehen, bestückt mit den Widerständen,

F i g. 6 die Trägerleiste in der gleichen Ansicht wie in F i g. 5, jedoch unbestückt,

F i g. 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Potentiometers nach der Erfindung, das auch in Verbindung mit dem Meßwertgeber nach Fig. 1 Verwendung Finden kann, von vorn gesehen,
F i g. 8 die Rückansicht zu F i g. 7, F i g. 9 die Trägerleiste aus F i g. 7 unbestückt, Fig. 10 ein weheres Ausführungsbeispiel eines Potentiometers nach der Erfindung, das auch in Verbindung mit dem Meßwertgeber nach Fig. 1 verwendbar ist, von vorn gesehen,

F i g. 11 die Rückansicht zu F i g. 10, und Fig. 12 die Trägerleiste aus Fig. 11 unbestückt. In F i g. 1 ist mit 1 ein flüssigkeitsdichtes Rohr aus nicht magnetisierbarem Material, zum Beispiel Edelstahl, bezeichnet, über das ein ringförmig ausgebildeter Schwimmkörper 2 gestülpt ist, in dem ein ringförmiger Permanentmagnet 3 untergebracht ist Der Permanentmagnet 3 umgibt das Rohr 1 und ist radial magnetisiert, wie aus F i g. 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 t und dem Schwimmkörper 2 besteht dafür ausreichendes Spiel.

In dem Rohr 1 ist eine elektrisch isolierende flache Trägerleiste 10 aus Kunststoff untergebracht, an der eine Vielzahl von Schutzgasschaltern 34 bis 43 angeordnet sind, die zusammen eine Schalterreihe 14 bilden. Außerdem sind ebenso viele ohmsche 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 1 eingesteckte Trägerleiste 10 ist zum mechanischen Schutz und auch zur elektrischen Isolierung in einen Isolierschlauch 23 gesteckt.

In der gezeichneten Stellung des Schwimmkörpers 2 befindet sich der Permanentmagnet 3 auf der Höhe der beiden Schutzgasschalter 35, 36, die dadurch beide geschlossen sind, während alle übrigen Schutzgasschalter sich in ihrer Ruhestellung befinden und geöffnet sind. Die Wirkung des Permanentmagneten 3 ist so breit, daß in jeder beliebigen Stellung des Permanentmagneten immer mindestens einer der Schutzgasschalter geschlossen ist. Wandert der Schwimmkörper 2 gemäß F i g. 1 nach un'en entlang des durch den Doppelpfeil 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 fo.l.

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 achsparal-IeI zur Trägerleistenlängsachse 55 in insgesamt vier Reihen 54, 57, 58, 59 angeordnet, und zwar in den einzelnen Reihen mit Zwischenräumen, zum Beispiel dem Zwischenraum 60, dazwischen und von Reihe zu Reihe einander überlappend und dicht aneinander, so dicht, daß sich die Glasröhrchen seitlich berühren. Der axiale Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Schutzgas:schaltem, also zum 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 Sehuizgasschaiier liegen innerhalb der Grundrißkontur der Trägerleiste 10.

Auf der Rückseite der Trägerleiste ist, wie aus F i g. 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. 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.

Die Löcher 73, 74, 77 bilden eine Lochtripel 78, das in ein gemeinsames Leiterfolienslück 79 einbezogen ist. Weitere Lochtripel sind mit 80 und 81 bezeichnet. In zwei Löcher eines jeden Lochtripeis sind die Anschlußdrähte benachbarter Widerstände gesteckt und im dritten Loch steckt ein Anschlußdraht eines zugehörigen Schutzgasschalters. Die zweiten 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.

Auf der dem Beschauer von F i g. 5 zugekehrten Seite sind über den Löchern Lötportionen oder Lötstellen angeordnet, die aber in allen Zeichnungen der Übersicht halber nicht mit eingezeichnet sind. Wie besonders gut aus Fig. 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.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fi g. 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 verschallet entsprechend wie im Text zu Fig.4 bis 6 erläutert. Ein Lochtripel ist mit 126 bezeichnet und das durchgehende, dem Leiterfoiienstuck 82 entsprechende Leiterfolienstück ist mit 127 bezeichnet.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 10 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 F i g. 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 Leiterfoiienstuck 82 entsprechende Leiterfoiienstuck bezeichnet. Bei diesem Ausführungsbeispiei befinden sich die Lötstellen 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 F i g. 11 ersichtlich, nur die Widerstände 150 bis 157 angeordnet.

Bei allen Ausführungsbeispielen ist die Trägerleiste abgebrochen gezeichnet. Sie ist in der Praxis wesentlich langer 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 F i g. 1 bis 9 ist das Leitungsnetz auf der Rückseite angeordnet, also da wo die Widerstände angeordnet sind.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Berührungslos stufenweise einstellbares Potentiometer mit einem entlang eines Meßweges bewegbaren Dauermagneten, mit einer flachen geraden Trägerleiste aus Isoliermaterial, mit mehreren einander gleichen auf der Vorderseite der Trägerleiste achsparaliel zueinander aufgereihten Schutzgasschaltern, die jeweils aus einem in ein langgestrecktes Röhrchen mit Anschlußdrähten an beiden Röhrchenenden eingeschmolzenen magnetisch betätigbaren Schalter bestehen, von denen immer mindestens einer vom Feld des Dauermagneten geschlossen ist, mit mehreren Widerständen, die alle gleiche Außenabmessungen aufweisen und jeweils aus einem langgestreckten Widerstandskörper mit axialen Anschlußleitern bestehen und kurzer als die Röhrchen sind und die auf der Rückseite der Trägerleiste aufgereiht elektrisch in Reihe geschaltet sind, und mit einem Leitungsnetz, das aus einer auf die eine Seite der Trägerleiste aufkaschierten Leiterfolie ausgeätzt ist und mit dem die abgewinkelten und durch Löcher der Trägerleiste hindurchgesteckten Anschlußleiter und Anschlußdrähte verlötet sind, wobei die insgesamt η Widerstandskörper mit ihren Anschlußleitern und die (n — 1) Röhrchen mit ihren Anschlußdrähten vollständig innerhalb der Grundrißkontur der Trägerleiste angeordnet sind und jeder der Verbindungspunkte zweier benachbarter Widerstände mit dem jeweils einen Anschlußdraht eines Schulzgasschalters verbunden ist, während die jeweiligen anderen Anschlußdrähte aller Schutzgasschalter mit einem gemeinsamen Leiter verbunden sind, der den einen Anschluß und die freien Anschlußleiter des ersten und des letzten Widerstandes die beiden anderen Anschlüsse des Potentiometers bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhrchen (26) achsparaliel zur Trägerleistenlängsachse (25) in mehreren einander parallelen Reihen (54, 57, 58, 59) und innerhalb der einzelnen Reihen koaxial und mit axialem Zwischenraum zueinander sowie in benachbarten Reihen in Achsrichtung gegeneinander versetzt angeordnet sind, wobei der axiale Abstand der Röhrchen in einer Reihe wesentlich größer ist als der Abstand der Röhrchen benachbarter Reihen, und daß die Löcher für die Anschlußdrähte der Schutzgasschalter und der Anschlußleiter der Widerstände im jeweils angrenzenden Zwischenraum der gleichen Reihe angeordnet sind.

2. Potentiometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Löcher (73,74) für je einen Anschlußleiter zweier benachbarter Widerstände (44, 45) und ein Loch (77) für den Anschlußdraht eines Schutzgasschalters (35) zu einem Lochtripel (78) zusammengefaßt sind, daß die Lochtripel (78) jeweils im Bereich eines zusammenhängenden, abgegrenzten Leiterfolienstückes (79) ausgebildet sind und daß der gemeinsame Leiter der Anschlußdrähte aller Schutzgasschalter ein gemeinsames Leiterfolienstück (82) bildet, das zwischen den Leiterfolienstücken der Lochtripel auf der Trägerleiste (10) im Zickzack hin und her verläuft.

3. Potentiometer nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Löcher eines jeden Lochtripeis (140) in einem zugeordneten Zwischenraum (137) in axialer Richtung der zugehörigen Reihe aufgereiht sind.

4. Potentiometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß über die mit den Schutzgasschaltern (34—43) und Widerständen (44—53) bestückte Trägerleiste (10) ein Isolierschlauch (23) gezogen ist