DE3246246A1 - Potentiometer - Google Patents
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Abstract
Description
Potentiometer Potentiometer
Die Erfindung betrifft ein Potentiometer mit einem elektrischen Widerstand konstanten Querschnitts, der an einem Körper befestigt ist und sich in Form einer Bahn längs einem gegebenen Weg erstreckt, und mit einer Stellmarke, die mitgenommen wird von einem Läufer, der in oder an dem Körper entlang dieses Widerstands geführt ist, um die elektrische Spannung so zu teilen, daß eine Ausgangsspannung erzeugt wird, die proportional zur Verschiebungsamplitude dieser Stellmarke längs dieses Widerstands ist.The invention relates to a potentiometer with an electrical resistor constant cross-section, which is attached to a body and is in the form of a Web extends along a given path, and with a marker that is taken is led by a runner who is in or on the body along this resistance is to divide the voltage so that an output voltage is generated which is proportional to the displacement amplitude of this positioning mark along this Resistance is.
Bei bekannten Potentiometern dieser Art, die auf verschiedenen Gebieten der Technik verwendet werden, z.B.In known potentiometers of this type, which are used in various fields in the art, e.g.
bei Fernmessung und -steuerung, ist die Stellmarke an dem Läufer durch eine mechanische Verbindung befestigt, deren Funktion darin besteht, sie elastisch gegen den elektrischen Widerstand anzulegen, um einen ausreichend sicheren Kontakt zu gewährleisten. Damit der Reibungswiderstand der Stellmarke auf der Oberfläche des elektrischen Widerstands nicht zu Deformierungen führt, welche die Präzi- 5ion der gewonnenen Information beeinträchtigen würden, ist die Elastizität dieser mechanischen Verbindung auf eine einzige Richtung begrenzt, die senkrecht zu der Ebene oder der Tangente dieser Oberfläche ist, um jegliches Nachgeben in der Bewegungsrichtung der Stellmarke bei Umkehrungen ihrer Bewegungsrichtung zu verhindern.in the case of remote measurement and control, the positioning mark on the runner is through attached a mechanical connection, the function of which is to make it elastic against the electrical resistance to ensure a sufficiently secure contact to ensure. So that the frictional resistance of the positioning mark on the surface of the electrical resistance does not lead to deformations, which the precision 5ion of the information obtained is the elasticity of this mechanical Connection limited to a single direction perpendicular to the plane or the Tangent to this surface is to allow for any yielding in the direction of movement to prevent the positioning mark from reversing its direction of movement.
Die für eine optimale Funktion derartiger Potentiometer gestellten Bedingungen werfen Probleme auf.The ones provided for an optimal function of such potentiometers Conditions pose problems.
Die Reibung der Stellmarke auf dem elektrischen Widerstand führt zu einer fortschreitenden Abnutzung dieser beiden Elemente und zur Bildung von leitfähigem Staub, wodurch die einwandfreie elektrische Funktion des Potentiometers beeinträchtigt wird; wenn ferner die Stellmarke einen Punktkontakt mit der Oberfläche des elektrischen Widerstands bilden soll, was erforderlich ist, um eine ausreichende Präzision zu erhalten, so kann dieser Verschleiß schlecht in Grenzen gehalten werden. Zu diesem Zweck müssen Werkstoffe verwendet werden, die möglichst abriebfest sind und eine sehr glatt polierte Kontaktoberfläche aufweisen.The friction of the positioning mark on the electrical resistance leads to a progressive wear and tear of these two elements and the formation of conductive Dust, which impairs the proper electrical function of the potentiometer will; Furthermore, when the positioning mark makes point contact with the surface of the electrical Resistance is supposed to form what is required to achieve sufficient precision received, this wear can be kept within limits. To this Purpose, materials must be used that are as abrasion-resistant as possible and a have a very smooth polished contact surface.
Die Begrenzung der Elastizität der mechanischen Verbindung zwischen der Stellmarke und dem Läufer auf nur eine Richtung zwingt zu einer genauen, spielfreien mechanischen Montage oder zu komplizierten Formen der verwendeten Federn, insbesondere wenn diese die eigentliche Verbindung bilden.Limiting the elasticity of the mechanical connection between the positioning mark and the runner in only one direction forces an exact, backlash-free mechanical assembly or too complicated shapes of the springs used, in particular when these form the actual connection.
Aufgabe der Erfindung ist die Behebung dieser Schwierigkeiten bei gleichzeitiger Milderung der durch den Verschleiß des elektrischen Widerstands und der Stellmarke auftretenden Probleme und vollständiger Vermeidung der Schwierigkeiten, die durch herkömmliche Verbindungen zwischen diesen beiden Teilen auftreten.The object of the invention is to overcome these difficulties simultaneous mitigation of the wear and tear of the electrical resistance and the problems encountered by the positioning mark and completely avoiding the difficulties, which occur through conventional connections between these two parts.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungsgemäße Potentiometer dadurch gekennzeichnet, daß es eine elektrische Kontaktbahn konstanten Querschnitts aufweist, die an dem Körper befestigt ist und sich längs des elektrischen Widerstands in konstantem Abstand von diesem erstreckt, und einen an dem Läufer gegenüber dem Raum zwischen dem Widerstand und der Kontaktbahn befestigten Magnet umfaßt, und daß die Stellmarke durch ein leitfähiges, einen Umdrehungskörper bildendes Teil gebildet ist, das von jeder mechanischen Verbindung frei ist und allein durch die magnetische Kraft des Magneten in Rollkontakt mit dem elektrischen Widerstand und mit der Kontaktbahn diese überbrückend gehalten wird, wobei die Kontaktbahn den Ausgang dieses Potentiometers bildet.The potentiometer according to the invention is capable of solving this problem characterized in that it has an electrical contact path of constant cross section, which is attached to the body and is constant along the electrical resistance Distance from this extends, and one on the runner opposite the space between the resistor and the contact track includes attached magnet, and that the setting mark is formed by a conductive part forming a body of revolution, which is formed by any mechanical connection is free and solely through the magnetic force of the Magnets in rolling contact with the electrical resistance and with the contact track this is held bridging, the contact track the output of this potentiometer forms.
Auf diese Weise entfällt die Reibung der Stellmarke auf dem elektrischen Widerstand und wird durch ein einfaches Abrollen ersetzt, wodurch der Abrieb dieser beiden Elemente und die Bindung von leitfähigem Staub verhindert wird, so daß nur ein minimaler Verschleißeffekt verbleibt, der allein aufgrund des Rolldruckes der Stellmarke verursacht wird, welcher aber praktsich als vernachlässigbar angesehen werden kann. Das Entfallen jeglicher mechanischer Verbindung zwischen der Stellmarke und dem Läufer, deren Funktiondarin bestehen soll, sie elastisch in Anlage zu halten, und das Ersetzen dieser Verbindung durch lediglich die magnetische Kraft eines'Magneten führen zur Vermeidung der oben dargelegten Probleme, die bei derartigen Verbindungen auftreten.In this way there is no friction between the positioning mark and the electrical one Resistance and is replaced by a simple rolling, reducing the abrasion of this both elements and the binding of conductive dust is prevented, so only a minimal wear effect remains, which is solely due to the roll pressure of the Position mark is caused, but which is considered to be negligible in practice can be. The elimination of any mechanical connection between the positioning mark and the runner, the function of which is to keep them elastically in contact, and replacing this connection with just the magnetic force of a magnet lead to the avoidance of the problems set out above, which are associated with such connections appear.
Weitere Vorteile undMerkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird.Further advantages and features of the invention will emerge from the following Description of exemplary embodiments and from the drawing, to which reference is made will.
In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 einen teilweise im Schnitt gezeigten Aufriß einer ersten Ausführungsform; Fig. 2 eine Teil-Draufsicht; Fig. 3 einen im Aufriß gezeigten Teilschnitt einer zweiten Ausführungsform; Fig. 4 eine Seitenansicht eines Meßgerätes mit einem erfindungsgemäßen Potentiometer; Fig. 5 eine Schnittansicht längs Linie I-I in Fig. 4.In the drawing show: Fig. 1 is a partially in Sectional elevation of a first embodiment; Fig. 2 is a partial plan view; Fig. 3 is a partial section, shown in elevation, of a second embodiment; Fig. 4 is a side view of a measuring device with a potentiometer according to the invention; FIG. 5 is a sectional view taken along line I-I in FIG. 4.
Das in den Figuren 1 und 2 zum leichteren Verständnis vergrößert dargestellte Potentiometer ist ein Drehpotentiometer. Es weist einen Körper 1 auf, der aus drei aufeinandergefügten und durch vier Schrauben 2 zusammengebauten Elementen besteht, nämlich einer Fußplatte 3 aus Metall, einer isolierenden Platine 4 aus Plastikmaterial und einer Metalihaube 5. Die Fußplatte 3 umfaßt zwei zu ihrer Befestigung bestimmte Laschen 6.That shown enlarged in Figures 1 and 2 for easier understanding Potentiometer is a rotary potentiometer. It has a body 1, which consists of three consists of elements that are joined and assembled by four screws 2, namely a base plate 3 made of metal, an insulating board 4 made of plastic material and a metal hood 5. The base plate 3 comprises two intended for its attachment Tabs 6.
Bei der in Figur 2 gezeigten Draufsicht sind zur Vereinfachung nur die Platine und ihr Inhalt dargestellt.In the plan view shown in Figure 2 are only for simplification the board and its contents are shown.
Die Platine 4 umfaßt eine kreisbogenförmige Rille 7, die einen rechtwinkligen konstantennach oben offenen Querschnitt aufweist und im oberen Bereich ihrer beiden senkrechten Wandungen mit zwei Auskehlungen 8 versehen ist, die ebenfalls kreisbogenförmig sind und konstanten Querschnitt aufweisen sowie kreissektorförmig sind; in diese Auskehlungen 8 sind elastisch eingesetzt: zum einen ein elektrischer Widerstand 9 konstanten Querschnitts und mit konstantem spezifischen Widerstand und andererseits eine elektrische Kontaktbahn 10, die ebenso wie der elektrische Widerstand einen kreisförmigen Querschnitt aufweist.The circuit board 4 comprises a circular arc-shaped groove 7 which is a right-angled has constant cross-section open at the top and in the upper region of both of them vertical walls are provided with two grooves 8, which are also circular arc-shaped are and have a constant cross-section and are circular sector-shaped; in these Grooves 8 are inserted elastically: on the one hand, an electrical resistance 9 constant cross-section and with constant specific resistance and on the other hand an electrical contact track 10, which like the electrical resistance one Has circular cross-section.
Dieser Widerstand 9 und diese Kontaktbahn 10 befinden sich durch diese Anordnung über die gesamte nutzbare Länge des Verschiebeweges in gleicher Entfernung voneinander.This resistor 9 and this contact track 10 are located by this arrangement over the entire usable length of the displacement path in the same Distance from each other.
Die beiden Enden des Widerstands 9, die dazu bestimmt sind, an die zwei Pole einer elektrischen Stromquelle angeschlossen zu werden, sind abgeflacht und durch zwei Rohrniete 11 am Boden einer Aussparung 12 der Platine 4 auf der Höhe der Auskehlungen 8 befestigt. Ein Ende der Kontaktbahn 10, das dazu bestimmt ist, an eine Schaltung für die Verarbeitung des elektrischen Ausgangssignals des Potentiometers angeschlossen zu werden, ist in gleicher Weise am Boden dieser Aussparung 12 durch einen dritten Rohrniet 13 befestigt, während das andere Ende dieser Kontaktbahn frei gelassen ist.The two ends of the resistor 9, which are intended to be connected to the to be connected to two poles of an electrical power source are flattened and by two tubular rivets 11 at the bottom of a recess 12 in the board 4 at the height of the grooves 8 attached. One end of the contact track 10, which is intended to to a circuit for processing the electrical output signal of the potentiometer to be connected is in the same way at the bottom of this recess 12 through a third tubular rivet 13 attached, while the other end of this contact track is left free.
In der Rille 7 ist ein als Umdrehungskörper ausgebildetes, leitfähiges Teil 14 eingeschlossen, welches bei der gezeigten Ausführungsform eine Metallkugel aus einer Eisenlegierung ist und die Stellmarke, d.h. den Schleifer dieses Potentiometers bildet. Der Durchmesser dieser Metallkugel muß größer sein als der den Widerstand 9 von der Kontaktbahn 10 trennende Abstand E, damit der Durchgang der Metallkugel zwischen diesen beiden Elementen verhindert und die Kontaktbildung an diesen ermöglicht wird.In the groove 7 is designed as a body of revolution, conductive Part 14 included, which in the embodiment shown is a metal ball is made of an iron alloy and the setting mark, i.e. the wiper of this potentiometer forms. The diameter of this metal ball must be larger than the resistance 9 from the contact track 10 separating distance E, so that the passage of the metal ball prevents between these two elements and allows the formation of contact on them will.
In der Metallhaube 5 ist über ein Lager 17, das koaxial zur kreisbogenförmigen Rille 7 der Platine 4 ist, eine Antriebswelle 15 drehbar gelagert, welche einen Antriebsvierkant 16 aufweist. Diese Welle 15 ist axial durch eine Schulter 18 und eine Haltescheibe 19 gesichert. Am Innenende dieser Welle ist mittels einer Mutter 20 und einer Spannscheibe 21 ein Läufer 22 aus Metall befestigt, der bei der gezeigten Ausführungsform als starrer Arm rechtwinkligen Querschnitts gebildet ist, dessen Form bei der in Figur 2 gezeigten Draufsicht dünn strichpunktiert dargestellt ist.In the metal hood 5 is a bearing 17, which is coaxial with the circular arc Groove 7 of the board 4 is rotatably mounted a drive shaft 15, which one Has drive square 16. This shaft 15 is axially through a shoulder 18 and a retaining disk 19 secured. At the inner end of this shaft is by means of a nut 20 and a tensioning disk 21, a runner 22 made of metal is attached, which in the case of the shown Embodiment is formed as a rigid arm of rectangular cross-section, the Shape is shown in the plan view shown in Figure 2 thin dash-dotted lines.
Die Drehung der Antriebswelle 15 ist in beiden Richtungen durch Anschläge 23 für den Läufer 22 begrenzt, wobei diese Anschläge 23 in die Platine 4 eingeschraubt sind.The rotation of the drive shaft 15 is in both directions by means of stops 23 limited for the rotor 22, these stops 23 being screwed into the plate 4 are.
Ein Magnet 24, der bei der gezeigten Ausführungsform ein natürlicher Permanentmagnet vom Magnetit-Typ ist, ist an den Läufter 22 gegenüber dem Raum E zwischen dem Widerstand 9 und der Kontaktbahn 10 über eine Gewindehülse 25 aus isolierendem Plastikmaterial befestigt, in welcher dieser Magnet durch Einpressen gehalten ist.. Die wirksame Fläche dieses Magneten 24 muß von jeder Berührung und Reibung mit der Umgebung frei sein. Die Durchmesser der kugelförmigen Stellmarke 14, des Widerstandes 9 und der Kontaktbahn 10 sowie die Höhe der Auskehlungen 8 in der Rille 7 müssen aufeinander so abgestimmt sein, daß diese Stellmarke sich genügend nahe an dem Magneten 24 befindet, um der Anziehungskraft desselben ausgesetzt zu sein.A magnet 24, which in the embodiment shown is a natural one Permanent magnet of the magnetite type is on the rotor 22 opposite the space E. between the resistor 9 and the contact track 10 via a threaded sleeve 25 made of insulating Plastic material attached, in which this magnet is held by pressing. The effective area of this magnet 24 must be protected from any contact and friction with the Environment be free. The diameter of the spherical positioning mark 14, the resistor 9 and the contact track 10 and the height of the grooves 8 in the groove 7 must be coordinated so that this positioning mark is sufficiently close to the magnet 24 is located to be exposed to the attraction of the same.
Auf diese Weise ist die kugelförmige Stellmarke 14 sowohl gegen den Widerstand 9 als auch gegen die Kontaktbahn 10 angelegt und wird durch den Läufer 22 entlang dem durch diese beiden Elemente gebildeten Verschiebeweg mitgenommen, wenn die Antriebswelle 15 betätigt wird. Dabei tritt keine Reibung auf, die zu einem Verschleiß dieser Teile und zur Bildung von leitfähigem Staub führen würde. Da ferner der Magnet 24 starr an dem Läufer 22 befestigt ist, ist die relative Lage zwischen der Stellmarke 14 und diesem Läufer im Rahmen der wirksam werdenden Kräfte unveränderlich, da weder ein funktionsbedingtes Spiel noch Elastizitätserscheinungen bei dieser Verbindung wirksam sind, was insbesondere auch für die Bewegungsumkehrungen des Läufers zutrifft.In this way, the spherical positioning mark 14 is against both the Resistance 9 as well as against the contact track 10 and is applied by the runner 22 taken along the displacement path formed by these two elements, when the drive shaft 15 is actuated. There is no friction that leads to one Wear these parts and lead to the formation of conductive dust. Since furthermore the magnet 24 is rigidly attached to the rotor 22, the relative position between the positioning mark 14 and this runner cannot be changed within the framework of the forces that become effective, there is neither a function-related play nor elasticity phenomena in this case Connection are effective, which is especially true for the reversal of movement of the Runner applies.
Der Grad der Oberflächenqualität der miteinander in Kontakt befindlichen Abrollflächen sowie das Verhältnis zwischen der Anziehungskraft des Magneten und der Massenträgheit der Stellmarke sind von dem Grad der Präzision abhängig, die hinsichtlich der Erzeugung des elektrischen Ausgangssignals des Potentiometers gefordert wird, sowie von den Betriebsbedingungen abhängig. In diesem Zusammenhang ist zu beachten, daß die Stellmarke, nachdem sie z.B.The degree of surface quality of those in contact with each other Rolling surfaces as well as the relationship between the attraction force of the magnet and the inertia of the positioning mark are of the degree of precision addicted, those relating to the generation of the electrical output signal of the potentiometer is required, as well as depending on the operating conditions. In this context it should be noted that the positioning mark, after e.g.
durch ein hartes Anstoßen des Geräts sich befreit hat, durch die Anziehungskraft des Magneten automatisch während dessen Bewegung entlang der kreisförmigen Rille 7 wieder eingefangen wird.has freed itself through a hard push on the device, through the force of attraction of the magnet automatically as it moves along the circular groove 7 is recaptured.
Durch die kreisförmigen Querschnitte des Widerstandes 9 und der Kontaktbahn 10 sowie durch die Kugelform der Stellmarke 10 wird ferner erreicht, daß der Kontakt zwischen diesen Elementen stets rein punktförmig ist, wodurch eine maximale Präzision sowie ein minimaler Rollverschleiß gewährleistet sind.Due to the circular cross-sections of the resistor 9 and the contact track 10 and the spherical shape of the setting mark 10 is also achieved that the contact between these elements is always purely punctiform, which ensures maximum precision and minimal rolling wear are guaranteed.
Bei der zweiten Ausführungsform, die in Figur 3 teilweise dargestellt ist, unterscheidet sich nur die mit 40 bezeichnete Platine von der Platine 4- der zuvor beschriebenen Ausführungsform.In the second embodiment, which is partially shown in FIG is, only the board marked 40 differs from the board 4 of the previously described embodiment.
Diese Platine 40 weist bei der zweiten Ausführungsform eine Rille 70 auf, die mit der Fußplatte 3 des Körpers eine geschlossene Kammer bildet, um diese wenigstens über ihre gesamte Nutzlänge gegen Staub abzudichten. Zu diesem Zweck ist die Rille 70 in bezug auf die Rille 7 der zuvor beschriebenen Ausführungsform umgekehrt, d.h. zur Unterseite hin geöffnet, so daß sie an der Oberseite zwischen der Stellmarke 14 und dem Magneten 24 eine Trennwand bildet und eine der Fußplatte 3 gegenüberliegende oberseitige Wandung 26 aufweist.This circuit board 40 has a groove in the second embodiment 70, which forms a closed chamber with the footplate 3 of the body in order to to seal them against dust at least over their entire useful length. To this The purpose is the groove 70 in relation to the groove 7 of the previously described embodiment reversed, i.e. open towards the bottom so that they are between the positioning mark 14 and the magnet 24 forms a partition and one of the footplate 3 has opposite top wall 26.
Bei dieser Ausführungsform ist auch die in Figur 3 nicht gezeigte Aussparung 12 der zuvor anhand von Figur 2 beschriebenen Ausführungsform umgekehrt, und -ihre Staubabdichtung kann durch elektrische Anschluß teile gewährleistet sein, die normalerweise an dieser Aussparung enden.In this embodiment, the one not shown in FIG. 3 is also not shown Recess 12 of the embodiment previously described with reference to Figure 2 reversed, and their dust sealing can be guaranteed by electrical connection parts, which usually end at this recess.
Die beschriebenen Ausführungsformen können weiter variiert werden. Insbesondere können die Querschnitte des elektrischen Widerstandes 9 und der Kontaktbahn 10 anders als kreisförmig ausgebildet sein. Um den Widerstandswert zu erhöhen, ist es ferner möglich, einen aufgewickelten Widerstand zu verwenden, der auf seinem Nutzbereich mit einem resistiven Material durchgehender Oberfläche beschichtet ist. Ferner kann die Stellmarke 14 eine andere Form als Kugelform aufweisen, vorausgesetzt, daß es sich um einen Umdrehungskörper handelt, der längs des Widerstandes 9 und der Kontaktbahn 10 abrollen und durch diese beiden Elemente geführt werden kann. Bei dem Magneten 24 kann es sich um einen künstlichen, z.B. Elektromagneten handeln.The embodiments described can be varied further. In particular, the cross sections of the electrical resistor 9 and the contact track 10 may be formed other than circular. To increase the resistance value is it is also possible to use a wound resistor that is on his Usable area is coated with a resistive material of a continuous surface. Furthermore, the positioning mark 14 can have a shape other than spherical, provided that that it is a revolving body that runs along the resistor 9 and the contact web 10 can roll off and be guided through these two elements. The magnet 24 can be an artificial one, for example an electromagnet.
Die Erfindung ist auch auf Schiebepotentiometer anwendbar, bei denen der Verschiebeweg des Läufers längs des Widerstandes geradlinig ist.The invention is also applicable to slide potentiometers in which the displacement path of the runner along the resistance is straight.
In den Figuren 4 und 5 ist eine solche Anwendung dargestellt, nämlich bei einem Meßinstrument zur Messung linearer Größen, mit einem ersten, an einem Bezugskörper befestigten Fühler und einem zweiten Fühler, der an einem Läufer befestigt ist, welcher in dem Körper oder an diesem bewegbar ist.Such an application is shown in FIGS. 4 and 5, namely in a measuring instrument for measuring linear quantities, with a first, on one Reference body attached sensor and a second sensor which is attached to a runner is, which is movable in the body or on this.
Das in den Figuren 4 und 5 gezeigte Meßinstrument ist eine Schublehre, deren Bezugskörper in üblicher Weise durch eine geradlinige Stange 27, die einen ersten Fühler 28 mit einem Außentaster 29 und einem Innentaster 30 aufweist, und aus einem Läufer gebildet ist, der aus einem Gleitstück 31 besteht, welches spielfrei gleitend anf der Staub ge 27 gehalten ist und einen zweiten Fühler 32 aufweist, der ebenfalls einen Außentaster 33 und einen Innentaster 34 umfaßt, welche gegenüber den Tastern 29 und 30 der Stange 27 angeordnet sind.The measuring instrument shown in Figures 4 and 5 is a slide gauge, the reference body in the usual way by a straight rod 27, the one has first sensor 28 with an external button 29 and an internal button 30, and is formed from a runner which consists of a slider 31 which is free of play sliding Anf the dust ge 27 is held and has a second sensor 32, which also includes an outside button 33 and an inside button 34, which opposite the buttons 29 and 30 of the rod 27 are arranged.
Durch eine Spannschraube 35 kann das Gleitstück 31 blokkiert werden. Eine Halteplatte 36 verhindert das Freikommen des Gleitstücks 31. Mittels eines Rädchens 37 kann das Gleitstück 31 manuell auf der Stange bewegt werden. Ferner ist in ebenfalls herkömmlicher Weise dem Gleitstück 31 ein Taster 38 für Tiefenmessungen zugeordnet.The slider 31 can be blocked by a clamping screw 35. A retaining plate 36 prevents the slide 31 from coming free by means of a With the small wheel 37, the slider 31 can be moved manually on the rod. Further is in a conventional manner, the slider 31 is a probe 38 for depth measurements assigned.
Das erfindungsgemäße Potentiometer wird bei dieser Schublehre angewendet, um ein elektrisches Signal mit einer Spannung zu erzeugen, die proportional der Verschiebungsamplitude des Gleitstücks 31 längs der Stange 27 ist, um also ein Signal zu erzeugen, welches den Abstand zwischen den Tastflächen der Fühler 28 und 32 darstellt.The potentiometer according to the invention is used in this slide gauge, to generate an electrical signal with a voltage proportional to the Displacement amplitude of the slider 31 along the rod 27 is, therefore, a signal to generate, which represents the distance between the touch surfaces of the sensors 28 and 32.
Zu diesem Zweck ist die Schiebebahn 39 der Stange 27, in welcher der Fühler 38 für Tiefenmessungen gleitet, mit größerer Breite vorgesehen, um darin ferner eine Platine 41 aufzunehmen, die als Profilteil aus isolierendem Plastikmaterial hergestellt ist und eine Längsrille 42 aufweist, die auf der Bodenwand der Schiebebahn 39 nach unten offen ist, wobei an den Seitenwänden dieser Längsrille 42 ein geradliniger elektrischer Widerstand 43 rechtwinkligen Querschnitts und eine ebenfalls geradlinige Kontaktbahn 44 rechtwinkligen Querschnitts durch Ankleben befestigt sind. Der elektrische Widerstand 43 und die Kontaktbahn 44 verlaufen zueinander parallel, und ihre Querschnitte bilden miteinander einen nach unten offenen Winkel.For this purpose, the sliding track 39 of the rod 27, in which the Probe 38 for depth measurements slides, with greater width provided to inside also to include a circuit board 41, which is a profile part made of insulating plastic material is made and has a longitudinal groove 42 on the bottom wall of the sliding track 39 is open at the bottom, with a straight line on the side walls of this longitudinal groove 42 electrical resistance 43 rectangular cross-section and also a rectilinear one Contact track 44 rectangular cross-section are attached by gluing. The electric one Resistor 43 and contact track 44 run parallel to one another, and their cross-sections together form an angle that is open at the bottom.
Die Platine 41 weist zwei seitliche Flügel 45, 46 auf, die an der Stange 27 angeklebt sind, so daß ihre Längsrille 42 mit dem Boden der Schiebebahn 39 dieser Stange eine über ihre gesamte Länge geschlossene Kammer bildet.The board 41 has two side wings 45, 46, which on the Rod 27 are glued so that their longitudinal groove 42 with the bottom of the sliding track 39 of this rod forms a closed chamber over its entire length.
Die Stellmarke des Potentiometers ist bei dieser Aus führt rungsform ebenfalls eine elektrisch leitfähige Metallkugel 14, die in der Längsrille 42 eingeschlossen ist und deren Durchmesser so bemessen ist, daß sie nach oben hin nur mit dem Widerstand 43 und der Kontaktbahn 44 in Berührung kommen kann.The setting mark of the potentiometer is in this form of leads also an electrically conductive metal ball 14, which are in the Longitudinal groove 42 is included and the diameter is such that it only come into contact with the resistor 43 and the contact track 44 towards the top can.
Gegenüber dem Raum zwischen diesem Widerstand und dieser Kontaktbahn ist der Permanentmagnet 24, der in seine Gewindehülse 25 eingepreßt ist, an dem Gleitstück 31 über ein brückenförmiges Halterungsteil 47 befestigt, das seinerseits durch zwei Niete 48 an dem Gleitstück befestigt ist und eine Aufnahme 49 aufweist, in die diese Hülse eingeschraubt ist.Opposite the space between this resistor and this contact path is the permanent magnet 24, which is pressed into its threaded sleeve 25, on which Slider 31 attached via a bridge-shaped bracket part 47, which in turn is attached to the slider by two rivets 48 and has a receptacle 49, into which this sleeve is screwed.
Der Fühler 38 für Tiefenmessungen ist mit diesem brückenförmigen Halterungsteil 47 durch einen Mitnehmerzapfen 50 verbunden, so daß er dem Gleitstück 31 bei dessen Verschiebungen folgt.The sensor 38 for depth measurements is with this bridge-shaped holder part 47 connected by a driving pin 50 so that it is the slider 31 when Shifts follows.
Die Längsrille 42 der isolierenden Platine 41 ist an der Halteplatte 36 verschlossen und mündet auf der anderen Seite in einem Gehäuse 51, das durch zwei weitere mechanische Niete 48 an dem Fühler 28 der Stange 27 befestigt ist, Die elektrischen Anschlüsse des Widerstandes 43 und der Kontaktbahn 44, die zur Vereinfachung nicht dargestellt sind, enden in diesem Gehäuse 51, das eine stabilisierte elektrische Spannungsquelle zur Speisung des Widerstandes 43 und eine Verarbeitungs- und Formgebungsschaltung für das von der Kontaktbahn 44 abgegebene Signal umfaßt, welches an einem digitalen Anzeigefeld 52 angezeigt wird, das ähnlich den bekannten Schaltungsanordnungen ausgebildet ist, die alle zum Filtern, Verstärken, Analog/Digital-Umsetzen und zum Nullabgleich des Instrumentes erforderlichen Elemente enthalten.The longitudinal groove 42 of the insulating board 41 is on the holding plate 36 closed and opens on the other side in a housing 51, which through two further mechanical rivets 48 are attached to the feeler 28 of the rod 27, The electrical connections of the resistor 43 and the contact track 44, which for Simplification are not shown, end in this housing 51, which is a stabilized electrical voltage source for feeding the resistor 43 and a processing and shaping circuitry for the signal emitted by the contact track 44, which is displayed on a digital display panel 52, which is similar to the known Circuit arrangements are designed, all for filtering, amplifying, analog / digital conversion and contain the elements required to zero the instrument.
Die Verwendung des erfindungsgemäßen Potentiometers bei einem solchen Meßinstrument bietet beträchtliche Vorzüge.The use of the potentiometer according to the invention in such a Measuring instrument offers considerable advantages.
Der so gebildete Meßwandler wirft, im Geaensatz zu den bei solchen Instrumenten bisher verwendeten, herkömmlichen Meßwandlern, keinerlei Probleme hinsichtlich Brüchen auf, die durch Stöße verursacht werden, z.B. bei mechanischen Ubertragungen an Lehren mit Zeigerskala. Wie bereits erwähnt wurde, befreit sich zwar die Stellmarke, wenn Stöße auftreten, wird jedoch automatisch von dem Magneten wieder eingefangen, wenn das Instrument bewegt wird. Es treten keinerlei Nullagefehler bei Umkehrungen der Verschiebungsrichtung des Gleitstücks auf der Stange und keinerlei Probleme auf, die auf den Verschleiß der Wandlerelemente zurückzuführen wären, da jegliche Reibung entfällt. Eine Abdichtung kann ferner nicht nur gegen Staub, sondern auch gegen Flüssigkeiten gewährleistet werden, was für Anwendungen in einem agressiven Milieu von Vorteil ist, z.B. an Herstellungsmaschinen in mechanischen Werkstätten bei der Kontrolle von Teilen im Verlaufe ihrer Herstellung.The transducer formed in this way throws, in contrast to those of such Instruments previously used, conventional transducers, no problems with regard to Breakages caused by impacts, e.g. in the case of mechanical transmissions of gauges with a pointer scale. As already mentioned, the marker is released, if shocks occur, but is automatically caught again by the magnet, when the instrument is moved. There are no zero position errors when reversing the direction of movement of the slider on the rod and no problems whatsoever on, which would be due to the wear of the transducer elements, as any There is no friction. A seal can also be used not only against dust can be guaranteed against liquids, which is suitable for applications in an aggressive Environment is advantageous, e.g. on manufacturing machines in mechanical workshops in the control of parts in the course of their manufacture.
Die Anwendung des erfindungsgemäßen Potentiometers ist natürlich nicht auf Schublehren beschränkt, die lediglich als Beispiel a-ngegeben sind. Vielmehr kann es in vergleichbarer Weise an jeglichem Meßinstrument zur Messung von linearen Größen verwendet werden, das einen Bezugskörper, dem der Widerstand unddiexontaktbahn zugeordnet werden, und einen auf diesem Körper oder in diesem beweglichen Läufer, welchem der Magnet zugeordnet wird, umfaßt.The use of the potentiometer according to the invention is of course not limited to slide calipers, which are only given as an example. Much more it can be used in a comparable way on any measuring instrument for measuring linear Sizes are used that have a reference body to which the resistance and the contact path be assigned, and one on this body or in this movable runner, which the magnet is assigned includes.
Hierunter fallen insbesondere auch Mikrometer, Lehren zur Tiefenmessung, Winkelmesser, ebenso wie, in analoger Anwendung, Vorratsmesser jeglicher Art und Stellungsdetektoren zur Bestimmung der Relativstellung von zwei Elementen bei automatischen Steuerungen von Werkzeugmaschinen und Arbeitsmaschinen sowie bei radioelektrischen FernsteUerungen. Der Begriff der Bewegung zwischen dem Läufer und dem Körper ist auch in dem Sinne zu verstehen, daß das als Läufer bezeichnete Element ruht, während das als Bezugskörper bezeichnete Element beweglich ist.This includes in particular micrometers, gauges for depth measurement, Protractors, as well as, in analog use, stock cutters of all kinds and Position detectors for determining the relative position of two elements in automatic Controls of machine tools and work machines as well as radio-electric Remote controls. The concept of movement between the runner and the body is also to be understood in the sense that the element referred to as the runner rests while the element referred to as the reference body is movable.
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Claims (6)
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