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Potentiometer
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Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einem Potentiometer nach
der Gattung des 11auptanspruchs. Potentiometer und Schiebewiderstände sind in vielfältiger
Form bekannt; sie umfassen üblicherweise eine eine räumliche Erstreckung aufweisende
Widerstandsbahn, die punkt- oder linienförmig von einem Abgriff abgetastet wird,
dessen jeweilige Stellung ein Maß für den sich hierdurch ergebenden Widerstand ist.
Es ist bekannt, Potentiometer als Drehpotentiometer auszuführen, wobei die Widerstandsgleitbahn
konzentrisch
in einem mehr oder weniger stark geschlossenen Kreis um einen Mittelpunkt laufend
angeordnet ist und beide Enden der Widerstandsbahn Anschlußfahnen aufweisen zur
Verbindung mit der elektrischen Schaltung. Der Abgriff der Widerstandsbahn erfolgt
über einen im Mittelpunkt befestigten, üblicherweise metallischen, federnd auf dieser
aufliegenden Abgriff. Üblicherweise sind solche Drehpotentiometer als fertiges Bauteil,
beispielsweise in Form der bekannten Einstellwiderständz oder Trimmer ausgebildet
und werden als Ganzes auf einem Lagerelement befestigt, welches beispielsweise auch
eine Leiterplatte sein kann. Die Befestigung erfolgt bei größeren Drehpotentiometern
auf der Leiterplatte mechanisch, auch durch Schraubverbindung u. dgl., während bei
kleineren Einheiten wie Trimmer u. dgl. eine ausreichend feste Verbindung schon
erzielt werden kann, wenn nur die Anschlußfahnen des Potentiometers mit der Leiterplatte
verlötet sind.
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Aus der DE-OS 25 21 789 ist ein Schiebepotentiometer bekannt, bei
dem mindestens einige der das Potentiometer bildenden Bauelemente unmittelbar mit
der sie tragenden Leiterplatte verbunden sind, wodurch die Leiterplatte selbst ein
tragendes Teil des Potentiometers selbst ist.
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Es besteht Bedarf nach einem Drehpotentiometer, welches in integraler
Verbindung mit der gegebenenfalls weitere Schaltungselemente tragenden Leiterplatte
einfach und sicher aufgebaut ist, aus nur wenigen Einzelteilen besteht und auch
bei häufiger Betätigung über eine hohe Zuverlässigkeit und Lebensdauer verfügt.
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Vorteile der Erfindung Das erfindungsgemäße Potentiometer mit den
kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß eine schnelle
Montage im Verlauf der üblichen Bestückungsarbeiten an der Leiterplatte möglich
ist und die Fixierung der einzelnen Potentiometer-Bauelemente ebenfalls im Zuge
der Bestückung und Montage der Leiterplatte erfolgen kann; beispielsweise sind die
vorzunehmenden Anschlüsse des Potentiometers durch Lötvorgänge möglich, die die
Anschlußfahnen der Potentiometerbauteile unmittelbar mit den stromleitenden Leiterbahnen
(normalerweise Kupferkaschierung) der Leiterplatte verbinden. Bei den Lötvorgängen
kann es sich um übliches punktuelles Löten oder auch um einen Tauchlötvorgang handeln.
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Obwohl die Einzelteile des Potentiometers unmittelbar mit dem tragenden
Element der Leiterplatte, die in einer gewünschten Form für das Potentiometer ausgeschnitten
sein kann, angebracht sind, ist das Potentiometer durch einen zusätzlichen Gehäuseteil,
der im wesentlichen den gesamten Baubereich des Potentiometers umgibt, geschützt.
Dabei kann dieses umhüllende Gehäuseteil gleichzeitig so ausgebildet sein kann,
daß es dann selbst wieder das tragende Teil der das Potentiometer tragendenLeiterplatte
ist, so daß sich ein integraler Regel-oder Steuerbaustein ergibt, der in eine geeignete
Aufnahmeöffnung an einem einer elektrischen Steuerung oder Regelung zugänglichen
Gerät eingeschoben und an diesem, vorzugsweise durch Verrastung, befestigt werden
kann. Es ergibt sich so eine einheitliche Ausführungsform eines Drehpotentiometers,
wobei die die Potentiometerbauteile tragende Leiterplatte gleichzeitig auch noch
die restlichen elektrischen bzw. elektronischen Bauelemente aufnimmt, die zur Vervollständigung
eines Regel-oder Steuerbausteins erforderlich sind.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte
Weiterbildungen und Verbesserungen des im IIauptanspruch angegebenen Potentiometers
möglich. Besonders vorteilhaft ist, daß das Betätigungsrad für die Verstellung des
Schleifers durch eine auffällige Farbgebung, beispielsweise eine schräg über das
Betätigungsrad laufende schwarz-rote Trennlinie für den Betrachter sofort angibt,
in welcher Position sich das Drehpotentiometer in etwa befindet, da sich durch die
schräge Trennung der Farbkomponenten sofort ein Überwiegen einer derselben erkennen
läßt, woraus sich dann wieder die annähernde Stellung des Drehpotentiometers ableiten
läßt. Ein solchermaßen ausgebildetes Betätigungsrad besteht bevorzugt aus Kunststoff,
wobei die unterschiedliche Farbgebung auf zwei verschiedene, das Betätigungsrad
bildende Kunststoffmaterialien verschiedener Farbe zurückzuführen ist. Besonders
vorteilhaft ist hierbei, daß das Betätigungsrad zwar insofern einstückig ist; es
jedoch keiner umständlichen Spritz- und Gießtechniken bei seiner Herstellung bedarf,
denn die beiden farbigen Materialteile werden getrennt hergestellt, beispielsweise
gespritzt und dann durch einen einzigen Handgriff zusammengedrückt, wobei Verrastungseinrichtungen
vorgesehen sind, die eine spätere Trennung sicher verhindern.
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Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Teil des Potentiometers bei abgenommener Gehäuseabdeckung
und entferntem Betätigungsrad, Fig. 2 die Darstellung der Fig. 1 im Schnitt längs
der Linie 2-2,Fig. 3 die Darstellung der Fig. 1 in einer Seitenansicht, wobei der
Schleifer völlig von der Widerstandsbahn weggedreht ist, Fig. 4 in Draufsicht das
Potentiometer,
vervollständigt durch das Betätigungsrad und das
übergestülpte Gehäuse, Fig. 5 die Darstellung der Fig. 4 im Schnitt längs der Linie
5-5, Fig. 6 das Potentiometer mit Gehäuse und Betätigungsrad in einer Ansicht von
oben und die Figuren 7a, 7b sowie 8a, 8b Teile des Betätigungsrades, jeweils in
Draufsicht und Seitenansicht.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele Der Grundgedanke vorliegender
Erfindung besteht darin, einen ein Drehpotentiometer umfassenden Steuer- oder Regelbaustein
zu schaffen, der stufenlos die Einstellung bestimmter physikalischer Größen, beispielsweise
Drehzahl, Temperatur u. dgl.
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ermöglicht und bevorzugt in Haushaltsgeräten, Kleinmaschinen u. dgl.
eingesetzt werden kann. Die gesamten Teilelemente zur Bildung des Steuer- bzw. Regelbausteins
sind auf einer Leiterplatte vorgegebener Abmessungen montiert, wobei die Leiterplatte
eine solche Form aufweist, daß sie, bevorzugt an ihrem einen Ende, gleichzeitig
Teil, und zwar formgebendes und lagerndes Teil des Potentiometers ist. Das Potentiometer
besteht aus einer auf der Leiterplatte aufgebrachten Widerstandsbahn aus geeignetem
Material und dem Schleifer, der konzentrisch zur Widerstandsbahn auf einer vorspringenden
Zunge der Leiterplatte mit Hilfe eines Bolzens gelagert ist, der gleichzeitig das
Betätigungsrad für den Schleifer lagert. Diese se wenigen Elemente werden dann noch
von einem darübergestülpten Gehäusebauteil abgedeckt, wobei dieses Gehäuse die Bauelemente
des Potentiometers auch zueinander fixieren kann, mindestens das Einstellrad halten
kann und gleichzeitig den gesamten, so gebildeten Steuer- oder Regelbaustein vervollständigt
und jetzt seinerseits, da das Gehäuse, im Gegensatz etwa zur Leiterplatte, eine
stärker ausgeprägte, dreidimensionale Form hat, den so gebildeten Baustein zu lagern
vermag, etwa in
einem geeigneten Ausschnitt des mit einem solchen
Baustein zu bestückenden Geräts.
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In Fig. 1 ist die Leiterplatte mit 1 bezeichnet; sie ist sowohl als
integrales Träger- und Bauelementeteil für das Potentiometer als auch als Trägerteil
für die elektronischen Bauelemente ausgelegt und daher auf ihrer Rückseite 1b mit
Leiterbahnen, gebildet aus üblicher Kupferkaschierung, versehen. Die in Fig. 1 sichtbare
Bauelementenseite nimmt in dem mit 1c bezeichneten, umrandeten Teil beliebige Elektronik-Bauteile
auf, die im Zusammenwirken mit dem Potentiometer den Steuer- oder Regelbaustein
bilden; der Endbereich der Leiterplatte 1 trägt dann das eigentliche Potentiometer.
So ist zunächst die Widerstandsbahn 3 auf der Leiterplatte unmittelbar befestigt,
beispielsweise mittels zweier Rohrnieten 3a, 3b auf der Leiterplatte aufgenietet.
Diese beiden Rohrnieten 3a, 3b, die durch die Leiterplatte 1 geführt sind, stellen
gleichzeitig auf der die Cu-Leiterbahnen aufweisenden Rückseite 1b die Kontaktierung
zwischen den beidseitigen Anschlüssen der Widerstandsbahn 3 und den Leiterbahnen
her; die Rohrnieten 3a, 3b können zusätzlich auf der Leiterbahnseite 1b verlötet
sein.
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Die Leiterplatte 1 verfügt weiterhin über eine etwa mittig von dem
die Widerstandsbahn 3 tragenden Endbereich ausgehende Verlängerung oder Zunge 2,
die einen Lagerbolzen oder Lagerstift 5 sowie den Schleifer 4 des Potentiometers
trägt.
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Zur drehbaren Lagerung des Schleifers 4, der die Form einer Kontaktzunge
aufweist, verfügt der Lagerbolzen 5 über. eine Verjüngung bzw. einen (angedrehten)Bund
5a, der dann seinerseits wieder in ein sich weiter verjüngendes Mittelteil Sb übergeht,
mit welchem der Lagerbolzen 5 in einer Aufnahmeöffnung 6 der Leiterplatte 1 befestigt
ist. Der mittlere Teil 5b des Lagerbolzens 5 kann rohrnietenartig ausgebildet sein
und dem
Einnieten des Lagerbolzens 5 in der Aufnahmeöffnung 6 der
Leiterplatte 1 dienen, wie bei 7 angedeutet. Hierdurch erhält der Lagerbolzen 5
einen festen unverrückbaren Sitz, wobei der Schleifer 4 dadurch drehbar am Bund
5a des Lagerbolzens 5 gehalten ist, daß die öhe des Bundes 5a die Materialdicke
des Schleifers 4 übersteigt und die Aufnahmebohrung des Schleifers 4 so ausreichend
bemessen ist, daß sich der Schleifer 4 im Bund 5a frei bewegen kann. Da die den
Schleifer 4 bildende Kontaktzunge aus einem federnden Material besteht, kann man
ihr eine solche Biegeform verleihen (s. Fig. 3 , bei welcher der Schleifer 4 sich
in einer von der Widerstandsbahn 3 abgehobenen Position befindet), daß sich beim
Aufliegen der Kontaktwarze 4a des Schleifers auf der Widerstandsbahn 3 die erforderliche
Kontaktkraft ergibt. Gleichzeitig ergibt sich hierdurch und aufgrund der bekannten
IIebergesetze eine vergleichsweise sehr hohe Anpreß- oder Kontaktkraft zwischen
dem am inneren Bund 5a des Lagerbolzens 5 anliegenden Teil des Schleifers 4b, so
daß sich eine sichere Kontaktierung zwischen dem jeweils abgegriffenen Punkt der
Widerstandsbahn 3 über den Schleifer 4, den Kontaktbereich bei 4b, den Lagerbolzen
5 mit Verlängerung 5b schließlich zur Leiterseite 1b der Leiterplatte 1 und zu der
mit dem Lagerbolzen 5 vernieteten oder verlöteten, dort befindlichen Cu-Leiterbahn
ergibt.
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Der Lagerbolzen 5 dient mit seinem vorderen verdickten Teil gleichzeitig
zur drehbaren Lagerung des den Schleifer 4 längs der Widerstandsbahn verstellenden
Betätigungsrades 8, wie aus Fig. 4, Fig. 5 sowie den Figuren 7a, 7b und 8a, 8b ersichtlich.
Das mit 8 bezeichnete Betätigungsrad ist mit einer zentralen Bohrung 8a versehen
und mit dieser auf den Lagerbolzen 5 aufgeschoben; da sich der Schleifer 4 in seinem
mittleren Bereich, also--zwischen der Kontaktwarze 4a und dem Kontaktbereich 4b
zum Bund 5a, wie aus Fig. 2 ersichtlich, nach oben
von der Widerstandsbahn
3 wegwölbt, ergibt sich hier ein Bereich, all welchem der Schleifer 4 beidseitig
von geeigneten Vorsprüngen 9a, 9b am Betntigungsrad 8 erfaßt und so gehalten werden
kann, daß sich der Schleifer bei Drehen des Bettitigungsrades 8 auf dem Lagerbolzen
5 über die Widerstandsbahn 3 bewegt.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel verfügt das Betätigungsrad
über angespritzte Nocken 9a, 9b oder, wie in Fig. 7a gezeiyt, über einen inneren
Randwulst 10, der die zentrale Öffnung 8a umgibt und in zwei nach unten offene Stege
10a, 10b ausläuft, die zwischen sich den Schleifer aufnehmen. Mit dem Randwulst
10 kann das Betätigungsrad 8 auf dem den Lagerbolzen 5 umgebenden Material der Leiterzunge
2 aufliegen. Das i3etätigungsrad d für den Schleifer 4 ist in etwa kreisrund und
verfügt über die im Querschnitt der Fig. 5 erkennbare Form; bevorzugt ist aber das
Betätigungsrad 8 wegen der weiter vorn schon erwähnten unterschiedlichen Farbgebung
komplizierter aufgebaut und besteht aus zwei Materialteilen, wie anhand der Figuren
7a, 7b, 8a, 8b weiter unten noch erläutert wird.
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Auf jeden Fall verfügt das Betätigungsrad 8 iiber zwei anqespritzte
Schrägen 11a, 11b (s. Fig. 4), die in den jeweiligen Endstellungen durch Anschlag
an die Seitenflächen 12a, 12b der Leiterplattenzunge 2 den Betätigungsbereich begrenzen.
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Außerdem ist auf der zur Widerstandsbahn 3 zeigenden Seite des Betätigungsrades
8 ein Nocken 13 angespritzt, mit weichem ein zusätzlich auf der Leiterplatte 1 angebrachter
Schalter betatigt werden kann. Ein solcher Schalter kann beispielsweise so ausgebildet
sein, wie in dem Gebrauchsmuster 78 Ol 399 der Anmelderin beschrieben und als Schnappschalter
ausgebildet.
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Es ist das in diesem Gebrauchsmuster mit 23 bezeichnete Betätigungselement
welches mit dem Nocken 13 des Betätigungsrades
8 in Wirkverbindung
treten kann, so daß, beispielsweise zum Einschalten zunächst der Schnappschalter
betätigt und anschließend durch weitere Verdrehung des Betätigungsrades 8 die gewünschte
Steuer- oder Regelposition eingenommen wird.
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Es ist weiter vorn schon erwähnt worden, daß über den'bisher geschilderten
Aufbau eines Potentiometers noch ein Gehäuse 14 geschoben ist, welches eine im wesentlichen
rechteckförmige, unten offene und oben mit einer Durchbrechung 14c versehene Form
aufweist. Durch diese Durchbrechung ragt ein Teil des Betätigungsrades 8 über die
obere Gehäuseabmessung hinaus und ist zur leichteren Handhabung mit einer Rändelung
15 versehen.
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Der Darstellung der Fig. 1 läßt sich entnehmen, daß seitlich an dei
Leiterplatte 1 Rastnasen 16a, 16b vorgesehen sind, die bei aufgeschobener Endstellung
des Gehäuses 14 in Ausnehmungen 17a, 17b von sich nach unten erstreckenden Gehäuselappen
18a, 18b eingreifen und das Gehäuse in dieser Position an der Leiterplatte fest
verankern. Das Gehäuse deckt mit einer Vorderwand 14a, einer Rückwand 14b sowie
Seitenwänden 19 und 20 wesentliche Teilbereiche des Potentiometeraufbaus ab und
verhindert mit seiner Vorderwand 14a gleichzeitig, daß das Betätigungsrad 8 vom
Lagerbolzen 5 abgenommen werden kann.
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Zur weiteren Verankerung des Gehäuses kann dieses an seiner Vorder-
und/oder Rückwand 14a, 14b noch über Verriegelungsnasen 40 verfügen (in Fig. 5 ist
lediglichrnderRückwand 5 eine Verriegelungsnase dargestellt), die in eine Hinterschneidung
21 am Betätigungsrad 8 eingreift. Da das Gehäuse aus vergleichsweise steifem Kunststofftiaterial
besteht und im oberen Teil über verstärkende Querrippen 22, 23 verfügt, ist hierdurch
auch bei Abspreizen der Aufnahmeöffnungen 17a, 17b von den Rastnasen 18a, 18b der
Leiterplatte 1 eine Abnahme des Cchäuses
nicht mehr möglich, da
dieses sich mit seiner Rückwand 1Ab an dem Betätigungsrad 8 festhält. Im wesentlichen
aus elektrischen Sicherheitsgründen, aber auch zur weiteren Abdeckung und zum Schutz
des Betätigungsrads 8 kann das Gehäuse angrenzend an die äußeren Seiten des Batätigungsrades
8 noch kreissegmentartig ausgeschnittene Abdeckungen 24a, 24b aufweisen (siehe Figuren
4 und 5).
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Es ist schon erwähnt worden, daß das Betätigungsrad zur optischen
Anzeige vorzugsweise nur in seinem gerändelten Bereich zweifarbig ausgeführt ist.
Hierzu ist das Betätigungsrad aus zwei Teilen unterschiedlicher Farbe gefertigt.
Beide Teile werden durch entsprechend ausgebildete Rastnasen zusammengehalten.
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Die Figuren 7a, 7b zeigen einen ersten Teil 25 des Betätigungsrades;
der den Rändelungsbereich vervollständigende zweite Teil ist in den Figuren 8a,
8b dargestellt und mit 26 bezeichnet. Die beiden Teile sind so ausgebildet, daß
jeder über einen sich verjüngenden, farbigen Rändelungsbereich 27, 28 verfügt (s.
Figur 6), wobei einer der Teile, nämlich beim dargestellten Ausführungsbeispiel
die Halbkreis form der Fig. 8a, 8b über einen halbkreisförmigen Vorsprung 29 verfügt,
der in eine entsprechend ausgebildete Ausnehmung 30 am anderen Teil 25 des Rändelrads
8 eingreift. Dabei schiebt sich ein die Ausnehmung 30 außen konzentrisch umgebender,
ebenfalls halbkreisformiger Vorsprung 31 am Rändelradteil 25 in eine entsprechende
Ausnehmung 32 am anderen Rändelradteil 26. Durch dieses in etwa doppelte, teleskopartigelneinandergleiten
läßt sich ohne jeden Absatz zwischen den einzelnen Teilen ein einheitliches Betätigungsrad
8 herstellen, welches die gewünschte unterschiedliche Farbteilung aufweist. An der
inneren Flache des halbkreisförr.ligen Vorsprungs 29 befinden sich dann noch Rastnasen
33, die an den in Fig. 7a gestrichelt gezeichneten Stellen 33a
des
Betätigungsradteils 8 zu liagen kommen und einen dortigen Materialring 34 hintergreifen.
Dieser Materialring 34 ist an den Stellen, wo die Rastnasen zu liegen kommen, mit
Durchbrechungen 35 versehen, so daß die betreffenden, der Verriegelung dienenden
Stegteile des Materialrings 34 etwas elastisch sind und unter dem Druck der Rastnasen
33 zurückweichen und diese dann hintergreifen.
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Schließlich weist das Gehäuse an seinen Seitenwänden 19 und 20 Rastnasen
36, 37 auf, die eine Steckmontage des Bausteins in Frontplatten ermöglichen. Die
Rastnasen 36, 37 bestehen aus nach Art schiefer Ebenen nach außen verlaufenden Stegen,
die elastisch beim Eindrücken in den Frontplattenausschnitt nachgeben und diesen
dann beidseitig hintergreifen.
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