DE2848482C2 - Langgestreckter Trimmerwiderstand - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen langgestreckten Trimmerwiderstand gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Hierzu kennt man aus der DE-AS 18 12 287 einen Schiebewiderstand, der sowohl als Spannungsteiler, als auch als Trimmerwiderstand benutzbar ist. Bei der letztgenannten Benutzungsart würden nur jeweils ein Anschluß der Widerstandsbahn und der Leiterbahn benötigt. Damit liegen diese beiden Anschlüsse entweder sehr eng benachbart auf einer Geraden senkrecht zur Längsrichtung der Trägerplatte, oder sehr weit entfernt auf einer Geraden im spitzen Winkel zur Längsrichtung der Trägerplatte. Da das Rastermaß dem Abstand der vorstehend genannten beiden Anschlußstifte entspricht, würde der Schiebewiderstand nach dieser Vorveröffentlichung nach dem Einstecken der Anschlußstifte in die Leiterplatte sich senkrecht zur Geraden zwischen diesen beiden Anschlußstiften bzw. im spitzen Winkel dazu erstrecken. Damit kann er nicht in gedruckten Leiterplatten gegen übliche Schichtwiderstände ausgetauscht werden, ohne daß dazu wesentliche Änderungen an der Leiterplatte notwendig wären. Es ist ersichtlich, daß dies bei den heute üblichen gedruckten Leiterplatten mit einer hohen Packungsdichte an elektronischen Elementen nicht zu verwirklichen ist. Nachteilig ist bei diesem vorbekannten Schiebewiderstand außerdem sein verhältnismäßig komplizierter Aufbau, so daß er schon deswegen nicht in einer Kleinausführung mit Rastermaßen entsprechend denen von Festwiderständen, z.B. nach DlN 44 051 herstellbar ist.

Ferner kennt man langgestreckte Potentiometer, bei denen mittels eines Schraubenziehers von der Seite her in einen Schraubschlitz einer Spindel eingegriffen und durch Verdrehen dieser Spindel ein Schleifer zwischen Anfang und Ende des Widerstandes verschoben wird. Wegen der hierfür erforderlichen freien Zugängigkeit des Widerstandes von der Seite her eignen sich solche Widerstände nur schlecht oder gar nicht für die Anwendung auf gedruckten Leiterplatten mit einer hohen Packungsdichte an elektronischen Elementen. Solche Widerstände könnten daher nur am Rand der entsprechenden Platine angeordnet werden, was aber den Anwendungsbereich der Widerstände in einem nicht vertretbaren Maß einschränkt. Außerdem sind diese mittels einer Schraubspindel zu betätigenden langgestreckten Potentiometer mit relativ hohen Herstellungskosten belastet.

Um die vorstehend erörterten Probleme zu umgehen, vermeiden viele Schaltungshersteller den Einsatz von

bj Potentiometern oder Trimmern und gehen auf die Notlösung über, ihre Schaltungen durch ein unter Umständen mehrfach zu wiederholendes, versuchsweises Ein- und Auslöten von ausgemessenen Festwider-

ständen abzugleichen. Die hierbei anfallenden Materialkosten sind zwar gering, jedoch entstehen sehr hohe Lohnkosten.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Trimmerwiderstand nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 so auszubilden, daß er in gedruckten Leiterplatten gegen übliche Schichtwiderstände, insbesondere solche nach den Bauformen nach DIN 44 051 austauschbar ist, ohne daß dazu Änderungen an der Leiterplatte notwendig wären.

Diese Aufgabe wird, ausgehend vom Oberbegriff des Anspruches 1, durch die Merkmale des Kennzeichens des Anspruches 1 gelöst Die Punkte, durch welche die Anschlußstifte gehen, liegen auf einer zur Längsrichtung der Trägerplatte parallelen Geraden. Damit ist dieser Trimmerwiderstand in der Länge des Rastermaßes zwischen zwei entsprechenden Öffnungen der Trägerplatte vorzusehen und daher gegen die genannten Schichtwiderstände austauschbar. Im Gegensatz zu dem weiteren, erläuterten Stand der Technik kommt man mit zwei Anschlußstiften aus. Die Betätigung des Trimmerwiderstandes kann von oben erfolgen, so daß er an beliebiger Stelle der Trägerplatte einsetzbar ist. Die Stifte bilden zusammen mit der Trägerplatte und der Achse einen Rahmen. Ein solcher Rahmen ist nicht nur konstruktiv einfach und damit in der Herstellung billig, sondern er gibt dem Trimmerwiderstand trotz seiner Kleinheit eine relativ große Stabilität. Die Anschlußstifte haben also neben ihrer Steckfunktion noch die Zusatzfunktionen des Tragens der Trägerplatte u:.d der Achse und der Bildung des genannten Rahmens. Die vorgenannte Stabilität des Rahmens ermöglicht es ferner, den notwendigen Anpreßdruck zwischen dem Schleifer und der Widerstandsbahn wirken zu lassen, ohne die Teile des Widerstandes mechanisch übermäßig zu belasten, da die Richtung der vorgenannten Andruckkraft in der vom Rahmen gebildeten Ebene verläuft. Auch diese Merkmale und Vorteile sind der DE-AS 18 12 287 nicht zu entnehmen. Vielmehr werden dort die Schleifbahn und die Isolierstoffplatte von der Seite her, also etwa U-förmig vom Schieber umgriffen. Aus dem DE-GM 71 05 743 ist zwar ein rahmenartiger Schiebepotentiometer bekannt, bei dem die langen Rahmenseiten von einer Trägerplatte und einer den Schleiferbock tragenden Achse gebildet werden. Zur Bildung der kurzen Rahmenseiten dienen aber nicht die Anschlußstifte, sondern mit der Trägerplatte einstückig gespritzte Kunststoffteile. Ein solches Potentiometer verlangt nicht nur höhere Herstellungskosten. Auch sind die genannten Kunststoffteile nicht so stabil wie aus Metall bestehende Anschlußstifte. Seitlich benötigt der Trimmerwiderstand nach der Erfindung nicht mehr an Raum als die bekannten Schichtwiderstände. Deswegen und auch aus den vorgenannten Gründen eignet er sich für Printplatten mit hoher Packungsdichte, da er für seine Unterbringung und für seine Bedienung, die einwandfrei und leicht möglich ist, nicht mehr an Platz benötigt als die bekannten Festwiderstände. Nach Einstellung des gewünschten Widerstandswertes kann diese Stellung des Schleiferbockes mittels eines dauerhaften Klebers (z. B. auf der Basis der Cyanoacrylate) fixiert werden. Auch wäre eine Fixierung mittels eines nicht voll aushärtenden Klebers oder Kittes möglich, so daß man später bei Bedarf eine neue Einstellung vornehmen kann. Es sind vielfältige Gestaltungsmöglichkeiten des Abgleichbereiches und der Widerstandskurvenform möglich. So kann z. B. die Kurve des Widerstandswertes über den Verschiebebereich einen angenäher: exponemiellen oder logarithmischen Verlauf mit Knickpunkten aufweisen, sofern man mehrere in Reihe liegende lineare Teilstrecken mit verschiedenen Flächenwidersländen vorsieht Durch Zuschaltung eines Parallelwiderstandes ist dagegen eine Widerstandskurve erreichbar, deren Steigung bis zum Endwert kontinuierlich abnimmt. Die Abgleichgenauigkeit ist sehr hoch, ohne daß aber hierdurch die Herstellungskosten des Trimmerwiderstandes merklich

ίο erhöht werden.

Aus dem DE-GM 18 78 453 kennt man ein rundes Kleinpotentiometer mit zwei Anschlußstiften für den Einsatz in gedruckten Schaltungen und zwar für ein Rastermaß zwischen 5 und 15 mm. Hiermit können aber nicht schmale, feste Widerstände ersetzt werden, da beim Einsatz im gleichen Rasiermaß ein solcher Rundpotentiometer eine weitaus größere Fläche als der Widerstand nach der Erfindung beanspruchen würde.

In den Unteransprüchen ist der Trimmerwiderstand nach der Erfindung vorteilhaft weitergebildet.

Mit den Merkmalen des Anspruches 2 wird die Stabilität der Trägerplatte verstärkt. Außerdem ist die Möglichkeit gegeben, nach den Verfahren der sogenannten Dickschicht- oder Dünnschichttechnik Widerstands- und Leiterbahnen mit hoher Abriebsfestigkeit, sowie großer Langzeitkonstanz und geringer Temperaturabhängigkeit der Widerstandswerte herzustellen.

Die Reihenschaltung eines Begrenzungswiderslandes mit einem variablen Widerstand ist aus der eine

so Leiterplatte mit eine:- gedruckten Schaltung betreffenden DE-OS 25 34 126 für sich bekannt. Demgegenüber beinhalten die Merkmale des Anspruches 3 eine vorteilhafte räumliche Anordnung des Festwiderstandes und des einstellbaren Widerstandes im Wirkungsbe-

3·ι reich des Schleifers.

Mit den Merkmalen des Anspruches 4 sind die Leiterbahn, das Leiterbahnstück, der einstellbare und der feste Widerstand auf der selben Seite der Trägerplatte vorgesehen. Dies ermöglicht eine Anordnung, die sich in Längsrichtung der Trägerplatte erstreckt, jedoch in deren Querrichtung wenig Raum in Anspruch nimmt, wobei die Leiterbahn, der einstellbare Widerstand und das Leiterbahnstück im Bereich des Schleifers liegen.

Die Merkmale des Anspruches 5 ermöglichen bei einer solchen Kleinausführung eine noch bessere Einstellung der Widerstandskurve. In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, daß man aus der DE-PS 9 62 000 für sich keramische Widerstände aus einzelnen, miteinander verbundenen Widerstandsstükken aus Metallkeramik unterschiedlicher spezifischer Widerstände kennt. Die einzelnen Widerstandsstücke haben sich ändernde Querschnitte, um hiermit eine bestimmte Widerstandskurve zu erzielen.

Um weiter die Widerstandskurve ändern bzw. einem gewünschten Verlauf anpassen zu können, sind die Merkmale des Anspruches 6 vorgesehen. Die Anordnung einer Schleiferbahn und einer Widerstandsbahn auf beiden Seiten einer Trägerplatte ist für sich aus dem

bo DE-GM 70 38 240 bekannt. Im übrigen zeigt diese Vorveröffentlichung nicht die Merkmale der Erfindung. Insbesondere beinhaltet sie eine konstruktiv aufwendige U-förmige seitliche Umgreifung der die Leiterbahn und die Widerstandsbahn tragenden Platte. Eine solche

fa5 Anordnung ist in Kleinausführung konstruktiv nicht zu verwirklichen und würde darüber hinaus im Falle eines Einsteckens in gedruckte Leiterplatten seitlich zu viel Platz beanspruchen.

Die Merkmale des Anspruches 7 erleichtern die Betätigung dieses Trimmerwiderstandes, vor allem bei Ausgestaltung in Kleinausführung.

Insbesondere bei einem solchen Trimmerwiderstand in Kleinausführung empfehlen sich die Merkmale des Anspruches 8, um genügend Platz für die Aufnahme der Achse zu haben.

Das bereits erläuterte DE-CM 71 05 743 weicht in nachteiliger, nämlich umständlicher und damit in der Herstellung teueren Anordnung vom Gegenstand der Erfindung ab und zeigt auch nicht die Merkmale des Anspruches 9. Diese Merkmale ergeben unter Beibehaltung der vorteilhaften Anordnung gemäß dem Anspruch 1 die erforderliche Isolierung.

Die Merkmale des Anspruches 10 beinhalten eine Ausführung, mit der die bereits genannte Leiterbahn in ihrer elektrischen Funktion durch die den Schieber tragende Achse ersetzt wird. Dies dient der weiteren Vereinfachung des Trimmerwiderstandes.

Der nachfolgenden Beschreibung und dazugehörigen Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung zu entnehmen. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 einen Trimmerwiderstand nach der Erfindung in der Seitenansicht,

F i g. 2 die dazugehörige Stirnansicht,

F i g. 3 die dazugehörige Draufsicht in einem Schnitt gemäß der Linie HI-HI.

F i g. 4 bis 7 verschiedene Schaltungen der Widerstände.

Eine Trägerplatte 1, die fuis Gründen der mechanischen Festigkeit bevorzugt aus Keramik bzw. einem Keramiksubstrat besteht, enthält im normgemäßen Rastermaß zwischen 5 und 15 mm. bevorzugt in einem Rastermaß von 7.5 oder 10 mm metallisierte Aufnahmelöcher 9, in welche die Anschlußstifte 2 eingelötet sind. Diese Anschlußstifte bilden den Eingang 2(E) und den Ausgang 2(A) des Trimmerwiderstandes. Aufgrund der vorgenannten Rastermaße ist ein solcher Trimmerwiderstand an die Stelle eines Festwiderstandes in eine Printplatte einsetzbar.

Zur Schaffung der Trimmöglichkeit ist ein Schleiferbock 5 mit Schleifer 6 vorgesehen, der auf einer bevorzugt metallischen Achse 4 gleiten kann, wobei die Achse 4 parallel zur Trägerplatte 1 in deren Längsrichtung verläuft. Im Falle der Ausführung aus Metall ist die Achse 4 über isolierende Kunststoffbuchsen 3 in Bohrungen 10 oder oberen Enden der Anschlußstifte 2 gelagert und dort gehalten, z. B. durch Anquetschungen 11. Der oberhalb der Trägerplatte 1 gelegene Teil 2' der Anschlußstifte 2 ist gegenüber derer, unterem Stccktci! verbreitert (siehe F i g. 2Y Die Teile 1, 2(E), 4 und 2(A) bilden einen in sich geschlossenen Rahmen.

Der Schleiferbock 5 besitzt eine untere Aussparung oder Nut 6' zum Befestigen, ζ. Β. Einlöten oder Einkleben des Schleifers 6, sowie eine obere Nut oder Schlitz 7, in die ein Werkzeug, z. B. ein kleiner Schraubenzieher von oben her bzw. von schräg oben her einsetzbar ist Somit kann der mit Gleitsitz auf der Achse 4 geführte Bock 5 in deren Längsrichtung verschoben werden.

Auf der isolierenden Trägerplatte 1 sind an deren Oberseite 1' und gegebenenfalls auch an deren Unterseite 1" Widerstandsbahnen aufgebracht Dieses Aufbringen kann mit dem Verfahren der Dickschichttechnik, der Dünnschichttechnik oder der Kolloidkohletechnik geschehen.

Das bevorzugte Ausführungsbeispiel ist konstruktiv in F i g. 3 und in seiner elektrischen Prinzipschaltung in Fig. 5 dargestellt. Die Dimensionierung der Teile, insbesondere des Schleiferbockes 5 und des Schleifers 6 ist derart, daß in der in Fig.3 rechten Endstellung des ■> Schleiferbockes 5. d. h. in Richtung des Ausganges A der Schleifer 6 auf einem Leilerbahnstück 12 aufliegt, das sich zwischen einem einstellbaren Widerstand (R₁) und einem Festwiderstand (Rt) befindet. Ferner ist eine Leiterbahn 13 vorgesehen, die parallel zum Widerstand

ίο Ry verläuft und sich bis in den Bereich des Leiterbahnstückes 12 erstreckt, nicht aber bis in den Bereich des fixen Widerstandes Ri gelangt. Der Schleifer 6 ist so dimensioniert, daß er über seinen gesamten Verschiebebereich sowohl die Leiterbahn 13, als auch das parallel dazu verlaufende Leiterbahnstück 12 bzw. den Widerstand Ry überstreicht. Die Leiterbahn 13 ist mit der eingangsseitigen (E) Leiterfläche 14 elektrisch einstükkig, bzw. damit elektrisch verbunden und hat hiermit elektrischen Kontakt zum Stift 2(E). Der fixe Widerstand Rf dagegen ist einerseits mit dem Leiterbahnstück

12 und andererseits mit einer Leiterfläche 15 elektrisch verbunden, wobei diese Leiterfläche 15 elektrischen Kontakt zum ausgangsseitigen Stift 2(A) hat.

An Stelle der erläuterten elektrischen Kontaktgabe zum ausgangsseitigen Stift 2(A) mittels der Leiterbahn

13 könnte man auch vom Schleifer 6 über einen metallischen Schleiferbock 5, eine metallische Achse 4 und durch Weglassen des in F i g. 1 links oben dargestellten Kunststofflagers 3 eine direkte Leiterverbindung vom Schleifer 6 zum Stift 2f£7schaffen.

Wird der Schleiferbock 6 aus seiner Position gemäß F i g. 3 entlang der Achse 4 nach links bewegt, so erhöht sich der an den Anschlußstiften 2(E) und 2(A) meßbare Widerstand entsprechend der vom Schleifer zurückgelegten Wegstrecke. Die hier möglichen Widerstandskurvenformen sind bereits erläutert worden.

Zur Vereinfachung der Darstellung sind die Widerstands- und Leiterbahnen in den F i g. 1 und 2 nicht dargestellt. Wie erwähnt, kann auf der Unterseite 1" der Platte 1 eine Widerstandsschicht R_p aufgebracht sein, die in einer elektrischen Parallelschaltung mit den auf der Oberseite Γ vorgesehenen Leiter- oder Widerstandsbahnen verbunden ist.
Verschiedene Schaltungsmöglichkeiten sind in den Fig.4 bis 7 dargestellt. Fig.4 zeigt die einfachste Ausführungsform, bei der eine einzige Widerstandsbahn Ry vorgesehen ist, mittels des Schleifers 6 abgegriffen werden kann und den einstellbaren Widerstand darstellt. Im Beispiel der Fig. 5 ist zu diesem

so einstellbaren Widerstand R₁ ein Festwiderstand Rf in Reihe geschaltet. Dies ist die o. g. bevorzugte Ausführungsform, die auch in den F i g. 1 bis 3 dargestellt ist Gemäß den F i g. 6 und 7 kann nun dem Widerstand Rv, bzw. der Reihenschaltung aus den Widerständen R, und Rf der obengenannte Widerstand R_p parallel geschaltet sein. Ein verhältnismäßig kleiner Widerstand R_r im Verhältnis zum festen Widerstand R_f ergibt eine hohe Abgleichgenauigkeit des Trimmerwiderstandes. Dies ist aber nur dann sinnvoll, wenn der Wert des Festwider-Standes Rf bereits in der Herstellung sehr eng toleriert werden kann und zwar enger als der Anteil des einstellbaren Widerstandes Ry. Dazu kann der Widerstand Rf z. B. mit Lasertrimmsystemen oder ähnlichen Verfahren, auf Toleranzen unterhalb ± 1 % abgeglichen werden.

Der einstellbare Widerstand Ä_vkann aus mehreren, in "Reihe liegenden linearen Teilstrecken mit verschiedenen Flächenwiderständen bestehen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

1 Patentansprüche:

1. Langgestreckter Trimmerwiderstand mit einer aus einem isolierenden Werkstoff bestehenden Trägerplatte, auf der eine sich in Längsrichtung erstreckende Widerstandsbahn angeordnet ist und zu der parallel verlaufend eine Leiterbahn vorgesehen ist, die beide jeweils mit einem sich senkrecht zur Längsrichtung der Trägerplatte erstreckenden Anschlußstift elektrisch verbunden sind, wobei der Abstand zwischen den beiden Anschlußstiften dem Rastermaß von gedruckten Leiterplatten entspricht, und mit einem in Längsrichtung der Trägerplatte verstellbaren aus Isolierstoff bestehenden Schleiferbock, der an einem parallel zur Trägerplatte und mit Abstand zu dieser verlaufenden Führungsseil durch eine im spitzen Winkel zu diesem wirkende Kraft verstellbar angeordnet ist und dessen federnder Schleifer auf der Widerstands- und der Leiterbahn gleitend diese elektrisch miteinander verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Anschlußstifte (2) mit Abstand voneinander auf einer parallel zur Längsrichtung der Trägerplatte (1) verlaufenden Geraden liegen und die mechanisch starre Trägerplatte (1) senkrecht durchsetzend jeweils zu beiden Seiten der Trägerplatte Verlängerungen bilden, von denen die auf der die Widerstandsbahn (R_v) tragende Seite der Trägerplatte liegenden Verlängerungen (2') das als Achse (4) ausgebildete Führungsteil tragen, auf der der Schleiferbock (5) in Gleitsitz verschiebbar ist, während die anderen Verlängerungen (2") zur Befestigung in der Leiterplatte vorgesehen sind.

2. Trimmerwiderstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte (1) aus einer Keramik besteht.

3. Trimmerwiderstand nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der die Widerstandsbahn (I') tragenden Seite der Trägerplatte (1) in deren Längsrichtung ein nicht vom Schleifer (6) überstrichener und mit dem einstellbaren Widerstand elektrisch in Reihe liegender Festwiderstand (Rf) angeordnet ist.

4. Trimmerwiderstand nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahn (13) auf der gleichen Seite der Trägerplatte wie die Widerstandsbahn angeordnet ist und ein Leiterbahnstück (12) vorgesehen ist, welches den einstellbaren Widerstand (R_t) mit dem Festwiderstand (R) verbindet.

5. Trimmerwiderstand nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der einstellbare Widerstand (R₁) aus mehreren in Reihe hintereinander liegenden Teilwiderständen besteht, die jeweils verschieden hohe Flächenwiderstände aufweisen.

6. Trimmerwiderstand nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zum einstellbaren Widerstand (R₁), oder zur Reihenschaltung des einstellbaren Widerstandes (R₁) mit dem Festwiderstand (Rr) ein fester Widerstand (R_p) parallel geschaltet ist, der auf der dem einstellbaren Widerstand (R₁) gegenüberliegenden Seile (1") der Trägerplatte (1) aufgetragen ist.

7. Trimmerwiderstand nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleiferbock (5) eine Nut oder einen Schlitz (7) zum Einsetzen eines Betätigungswerkzeuges aufweist.

8. Trimmerwiderstand nach einem der Ansprü-

ehe 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (4) in verbreiterten Verlängerungen (2') der Anschlußstifte (2) gelagert ist.

9. Trimmerwiderstand nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse aus Metall besteht und über isolierende Lager (3) in den Verlängerungen (2') gelagert ist

10. Trimmerwiderstand nach einem der Ansprüche 1,3 oder 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (4) aus Metall besteht und nur gegen den einen Stift (2A) isoliert ist, mit dem anderen jedoch leitend verbunden ist.