DE2834207C2 - Sicherheitswiderstand - Google Patents

Description

a) die metallischen Bahnen (2, 3) sind auf der ,5 gleichen Fläche einer isolierenden Trägerplatte (1) angebracht,

b) die Mäanderschleifen der beiden Bahnen (2,3) greifen ineinander, und

c) das Widerstandsmaterial (4) ist auf und zwischen den Bahnen (2,3) auf die Trägerplatte (1) aufgeschichtet.

2. Widerstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (A) in Dickschichttechnik hergestellt ist

3. Widerstand nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte (1) so dimensioniert ist, daß sie aufgrund einer Differenz der theirmischen Ausdehnungskoeffizienten der Trägerplal:te (1) und-des Widerstandsmaterials (4) zerbricht, wenn die dem Widerstand (A) zugeführte Leistung während einer längeren "Leu den Nennwert überschreitet.

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Die Erfindung betrifft einen Sicherheitswiderstand gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Derartige Sicherheitswiderstände werden in verschiedenen elektrischen Schaltungen, insbesondere in Schaltungen mit Widerstandsteilern und in Schaltungen mit Widerstands-Gegenkopplung angewendet Die Sicherheitswiderstände sind derart angeordnet und verschaltet, daß beim Bruch eines Sicherheitswiderstandes, der durch irgendeine mechanische Ursache, wie Schwingungen, Beschleunigungen, Stöße, oder durch chemische Korrosion oder Hitzeeinwirkung hervorgerufen werden kann, das den Ausgangsklemmen des Sicherheitswiderstandes zugeführte Signal gegenüber seinem Betriebsnennwert ansteigt Das Ausmaß dieses Anstiegs, beispielsweise des Stroms, hängt natürlich von der Art der Schaltung ab, in welcher der zerbrechende Widerstand angeordnet ist. Dieser Signalanstieg führt zu eirwr Fehlfunktion des elektrischen Systems, insbesondere der an die Ausgangsklemmen des Sicherhdtswiderstands angeschalteten Last.

Bei bestimmten Anwendungen derartiger Schaltungen, z. IJ. im Gebiet der Eisenbahn-Signaltechnik, ist es erforderlich, aus Sicherheitsgründen beim Bruch des Widerstandes das dem Ausgang zugeführte Signal zu unterdrücken.

Ein iiiicherheitswiderstand der eingangs genannten Gattung ist in der DE-AS 14 65 535 beschrieben. Dieser bekannte Widerstand ist als Nebenschlußwiderstand zu einem elektrischen Empfangsglied ausgebildet, und umfaßt auf beiden Seiten eines aus Widerstandsmaterial bestehenden dünnen Plättchens mäanderformige metallische Bahnen, die jeweils das zugeordnete Paar von Anschlüssen verbinden. Es handelt sich dabei also um einen Widerstand mit zwei Paaren von Eingangs- und Ausgangsanschlüssen, der als ausfallgeschützter Sicherheitswiderstand parallel zu einer Last geschaltet wird. Bei einer derartigen Ausgestaltung können sich in der Praxis erhebliche Probleme ergeben, die den Zweck des Sicherheitswiderstandss als Sicherungselemeni in Frage stellen. Wenn nämlich beispielsweise im Betrieb am Widerstand eine Wärmeentwicklung auftritt, können eine oder sogar beide metallische Bahnen von der Widerstandsplatte wenigstens teilweise abgelöst werden. Dadurch erhöht sich der Widerstand zwischen den Bahnen, so daß das parallel geschaltete Empfangsglied in gefährlicher Weise mit einem erhöhten Strom beaufschlagt wird. Im schlimmsten Fail können sich eine oder sogar beide Bahnen völlig von den Widerstandsplättchen lösen, so daß der Nebenschlußwiderstand unendlich groß wird.

Ferner ist es in der Praxis durchaus möglich, daß sich das Widerstandsplättchen im wesentlichen in seiner Ebene zwischen den beiden Flächen spaltet, wodurch ebenfalls der Widerstand zwischen den Bahnen, also der erwünschte Nebenschlußwiderstand, in gefährlicher Weise erhöht wird. Die Vermutung, daß die Wahrscheinlichkeit für -iin derartiges Ergeignis gering ist, ändert nichts an der Tatsache, daß die Sicherheit des Widerstands hohen Anforderungen nicht genügen kann.

Ferner ist aus der DE-PS 9 27 278 ein elektrischer Schichtwiderstand kleinen Widerstandswertes beschrieben, bei dem angestrebt wird, daß der niedrige Widerstandswert bei guter elektrischer Belastbarkeit rasch und präzise hergestellt werden kann. Es handelt sich also um einen bekannten Schichtwiderstand mit mäanderförmig ineinandergreifenden Anschlußelektroden.

In der US-PS 28 50 681 ist ebenfalls ein herkömmlicher Schichtwiderstand beschreiben, bei dem die Widerstandsschicht die auf einem Substrat angebrachten Anschlußelektroden teilweise überdeckt

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, einen Sicherheitswiderstand der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Gattung zu schaffen, der eine erhöhte Sicherheit dagegen bietet, daß bei eingeprägtem Gesamtstrom der in die Last fließende Strom bei Ausfall des der Last parallel geschalteten Widerstandes ansteigt

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Durch diese besondere erfindungsgemäße Ausgestaltung des Sicherheitswiderstandes wird erreicht, daß bei einem Bruch des Trägers mit größter Sicherheit wenigstens eine der metallischen Leitbahnen unterbrochen wird, so daß der Strom an die Last unterbrochen wird, also nicht ansteigen kann, auch wenn gleichzeitig der durch das Widerstandsmaterial gebildete Nebenschlußwiderstand unterbrochen wird.

Besonders bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigt Fig. 1 eine Draufsicht eines Sicherheitswiderstandes;

F i g. 2 einen Schnitt entlang der Linie IMI der F i g. 1 und

Fig.3 ein Prinzipschaltbild mit einem Sicherheitswideretand gemäß den F i g. 1 und 2.

Der in den Fig. 1 und 2 gezeigte Sicherheitswider-

stand A ist insgesamt in Hybridschaltungs-Dickschichttechnik hergestellt

Der Sicherheitswiderstand A umfaßt eine keramische Trägerplatte 1, auf der zwei metallische Bahnen 2 und 3 in Mäanderform derart angebracht sind, daß die Mäanderschleifen ineinandergreifen. Die beiden metallischen Bahnen 2 und 3 sind mit Ausnahme ihrer Endstücke durch ein Widerstandsmaterial 4 miteinander galvanisch verbunden. Die Endbereiche 2a, Ib, und 3a, 3b die vom Widerstandsmaterial 4 nicht bedackt sind, bilden die Anschlüsse zur elektrischen Verbindung des Widerstandes mit einer Schaltung.

Wie die F i g. 3 zeigt, ist der Sicherheitswiderstand A in einen Widerstandsteiler-Stromkreis eingeschaltet, der einen üblichen Widerstand R enthält und dessen Eingangs- und Ausgangsspannungen mit Vl und Vi bezeichnet sind.

Da die beiden metallischen Bahnen 2, 3 als

ineinandergreifende Mäanderschleifen ausgebildet sind, ergibt sich bei einem Bruch des Sicherheitswiderstandes A immer eine Unterbrechung der metallischen Bahnen 2 und 3, denn es ist praktisch unmöglich, daß die Bruchlinie als Mäanderlinie zwischen den beiden Bahnen verläuft Die Ausgangsspannung V₂ verschwindet daher bei einem Zerbrechen des SicherheitswidT-standes. Zweckmäßigerweise ist die keramische Trägerplatte 1 so dimensioniert, daß sie aufgrund einer Differenz zwischen ihrem eigenen thermischen Ausdehnungskoeffizienten und dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Widerstandsmaterials 4 bricht, falls die am Sicherheitswiderstand auftretende Leistung den Nennwert überschreitet Hierdurch wird verhindert, daß ein unerwünschter Anstieg der Ausgangsspannung V₂ entsteht, wenn der Sicherheitswiderstand längere Zeit einer höheren als der Nennleistung ausgesetzt wird, wodurch das Widerstandsmaterial 4 verdampfen würde.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1.. Sicherheitswiderstand mit einer zerbrechlichen Platte mit daran angebrachten zwei Paaren von jeweils über eine metallische Bahn elektrisch verbundenen Anschlüssen, wobei die beiden metallischen Bahnen elektrisch und mechanisch mittels eines Widerstandsmaterials miteinander verbunden und jeweils derart mäanderförmig gestaltet und angeordnet sind, daß ein Bruch des Widerstandes die durch die Bahnen gebildete elektrische Verbindung unterbricht, gekennzeichnet durch die Gesamtheit der folgenden Merkmale: