DE734149C

DE734149C - Regelbarer elektrischer Widerstand mit logarithmischer Widerstandskennlinie

Info

Publication number: DE734149C
Application number: DES109049D
Authority: DE
Inventors: Dr Fritz Beyerlein
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1933-04-14
Filing date: 1933-04-14
Publication date: 1943-04-09

Description

Regelbarer elektrischer Widerstand mit logarithmischer Widerstandskennlinie Für Rundfunkgeräte und ähnliche Zwecke «-erden häufig regelbare Widerstände oder Potentiometer verwendet, bei denen sich der Widerstandsbetrag nach einer vorgegebenen, zweckmäßig logarithmischen Funktion beim Bewegen des Stromabnehmers ändert. Solche Widerstandsänderungen lassen sich z. B. dadurch erzielen, daß Widerstandsdraht mit ganz verschiedenem Abstand auf einen Träger aufgewickelt wird, dessen Breite außerdem nach einer Seite hin zunehmen kann. Es kann dazu auch Widerstandsdraht verwendet werden, der stückweise aus Drähten verschieden großen Querschnitts zusammengesetzt ist.
Aus konstruktiven Gründen, und zwar wegen Schwierigkeiten bei der Unterbringung einer genügend großen Drahtlänge, ist es aber insbesondere bei Drehwiderständen oder Potentiometern besagter Art kaum möglich, zwischen der Steigung des Anfangswertes der Regelkurve und der des Endwertes ein größeres Verhältnis als z : q. zu erzielen.
Bei den hauptsächlich verwendeten Reglern, deren Widerstandselement aus einer schlecht leitenden Schicht besteht, kann man zur Erzielung einer logarithmischen Widerstandskennlinie verschiedene Wege beschreiten. Zunächst kann man .sich einer den Drahtwiderständen ähnlichen Ausführung bedienen, bei welcher die Widerstandsschicht in Richtung der Widerstandsvergrößerung in ihrem Querschnitt laufend abnimmt, wobei die Ouerschnittsverringerung durch abnehmende Breite bei gleichmäßiger Stärke der Schicht oder aber durch abnehmende Stärke bei gleichmäßiger Breite oder sogar einer Kombination daraus erzielt werden kann. Die gleichzeitige Abnahme der Breite und der Stärke der Schicht ergibt das größte Steigungsverhältnis, jedoch reicht dies, abgesehen von der schwierigen Herstellung des Widerstandselementes, nicht für alle Bedürfnisse aus.

Eine andere Möglichkeit, einen logarithmischen Verlauf der Widerstandskennlinie zu erzielen, besteht darin, mehrere Schichten verschieden großen, spezifischen Widerstandes nacheinander von dem Stromabnahmeorgan befahren zu lassen, wobei die einzelnen Widerstandsschichten teilweise übereinanderliegend oder nur aneinander anstoßend auf die nichtleitende 'Unterlage aufgebracht sein können. Dieses Verfahren ist aber ebenfalls verhältnismäßig umständlich und gestattet vor allem, auch nur eine angenähert logarithmische Kennlinie zu erzielen, da sie sich aus einzelnen Abschnitten zusammensetzt, die mehr oder weniger große Sprünge irü Kurvenverlauf zeitigen.

Daneben liat nian bereits Regelwiderstände

Init soge11211111ten kleinen -e-

fertigt. bei welchen der Anfang cler @@ idel--

standsschicht finit gut leitenden hörperli i11

Berührung steht. hierdurch wird bei geeig-

neter _@ttsbildung der Berührungslinie iiljer

eilen gen-issen "heil des Drehbereiches eile

nur lan-sanIes -ansteigen des Widerstands-

wertes erreicht. Die Berührungslinie zwi-

schzn der Schicht und dein gut leitenden Kö r-

1)er Ist auch 15Ereits in 1'orln einer einem

logaritliinischen Gesetz iolgcnrlen Linie aus-

,(:bildet v:orden. ,iedoeli kann eine an einem

solchen V@ itler-,tan<t aufgenommene 1,',ege1-

i;urve nicht logarithmisch verlaufen, viel-

milir setzt sie siAi aus einem logarithmisch

;ins, -gebildeten Anfangsteil und einem daran

aliscl1liel;,en,lei1 linearen feil zusammen.

@\'ürrle man die -ut leitende Schicht will An-

fang bi: zum Ende <fier Widerstandsschicht

:tls `@ebenschluß mit einer logarithmisch ver-

laufenden Berührungslinie ausbilden, so

Uiinte inan zwar eine stetig verlaufende

logarithmische heniiliilie des Widerstandes

erhalten, jedoch ist dann wiederum nur ein

verhältnismäßig kleines Steigungsverhältnis

zu erhalten.

Durch die Erfindung wird dieseln Cllel-

stand abgeholfen, und es gelingt in fertigungs-

technisch sehr einfacher Wise, Regelwid.er-

_.tiinde herzustellen, tvelche @teigungsver@üilt-

nisse von i : j,3, i : 22 und mehr mit vor-

gegebener stetiger logarithmischer Wider-

staii,lscharakteristik auf%,-eisell.

Gemäß der Erfindung; erhält nian einen

regelbaren elektrischen Widerstand mit log-

aritlimischer Wiclerstandskennl:nie, bei wel-

clieiii ein Stromabnehmer über eine einzige

an jeder Stelle aus gleicher Widerstands-

masse bestehend.-, auf einer isolierenden L"Il-

terlage aufgetragene Widerstandsschicht glei-

tet. welche auf einem Teil ihrer Län"enaus-

(lehnung mit einem mit dein Anfangskontakt

in Verbindung stehenden gut leitenden Kör-

per längs einer einem logaritlnnischen Gesetz

entsprechenden Linie in Berührung steht,

dadurch, daß inan an das Ende der Berüh-

rungslinie unmittelbar eine die Breite der

\`t'iderstandsscliicht bis ztt Ende bestimmende,

ebenfalls einem logaritliniischen Gesetz fol-

gende, jedoch gegeninnig verlaufende De-

grenzungslinie anschließen läßt, so daß die

1@reite der Widerstandsschicht in Richtung

cler Widerstandsvergröllerung bis zu einem

:Afa--irnnm anwächst und anschließend sich

#u-iecler verjüngt.

Der Widerstandswert des erfindungsge-

niäßen Verfahrens weist dadurch also einen

stetigen. sprungfreien, einem logarithmischen

%Gesetz folgenden Verlauf über den gesamten

:@ndrrungsbereich auf, wahrend gleichzeitig

das Verhältnis zwischen der Steigung des

Anfangs- und des Endwerte: der 1\'-egelktirve

@"erliältnisniäl:iig sehr groß gehalten werden

kann, was bei Anwendung von nur einer der

leiden die Charakteristik bestimmenden

Maßnahmen nicht möglich ist.

In dieser kombinierten Wirkung liegt der

hauptwert des erfindungsgeniiißen Peglers.

der außerdem noch den Vorteil hat. in ein-

fachster Weise-gefertigt «-erden zu k@innen.

Die @@'iclerstäncle oder Potentionieter nach

der Erfindung sind in der Weise ausgebildet,

dalJl auf einen isolierenden Trägerkiii'per eine

einzige Widerstandsschicht aufgetragen ist,

die von einer besser leitenden und finit e11101,

.-,Inschlußelektrode des Widerstandes in \'er-

liindung stehenden Schicht auf einem Teil

ihrer größten Längenausdehnung berührt

wird. Dabei können die beiden Schichten

nebeneinander angeordnet sein orler sich iin

Bereich der besser leitenden Schicht über-

decken. Als Beriiliruiigsliilie verwendet inan

eine logarithmische Linie, die einen logaritli-

niischen Verlauf der Widerstandskennlinie

zunächst vom Anfang bis ungefähr zum Ende

der gut leitenden Schicht ergibt.

Das von der Berührung mit der gut leiten-

den Schicht freie Stück der Widerstands-

schicht wird durch eine Linie begrenzt, die

sich unmittelbar an die Berührungslinie an-

schlief.4t und ebenfalls einem logarithinisclicn

Gesetz folgt, nur mit dein Unterschied, daß

sie gegensiiiiiig verläuft und dadurch eine in

Richtung' der @\'iderstandsvergrößeruiig dau-

ei-n:l abnehmende Breite der Widerstaucls-

sch:clit bedingt, was auch einen logaritlinii-

schell Verlauf der Charakteristik des zweiten

'Feiles des Widerstandes zur Folge hat. Die

Widerstandsschicht ninmit also in Richtung

der Widerstandsvergrößerung in ihrer Breite

laufend zu bis zu einer maximalen Breite und

be-iniit sich von diesem Punkt ab wieder zu

@"c'1'j1lI1gW1.

Die Begrenzung des zweiten Teile; der \\'i-

derstanclssciiiclit kann beispielsweise dadurch

erfolgen, daß die dem logarithmischen Gesetz

folgende Linie in die gleich breit aufgetra-

gene Widerstandsschicht bis auf die nichtlei-

tende Unterlage eingraviert wird, oder aber

dadurch, daß die Widerstandsschicht mittels

einer entsprechend geformten Schablone auf-

getragen wird.

Zur Vergrößerung des Kegelbereiches kann

schließlich noch die Schichtdicke der Wider-

standsschicht in Richtung der Widerstands-

vergrößerun- vermindert werden.

Die Erfindung kann beispielsweise für

handförmige Widerstände mit geradliniger

Schleifbahn angewendet werden. Auf dem

rechteckigen Isolierträger ergeben dann die

beiden Grenzlinien in der Draufsicht einen

Kurvenzug mit einem mittleren Maximum. Unterhalb des Kurvenzuges befindet sich die Widerstandsschicht, die dicht oberhalb ihrer Unterkante die Schleifbahn trägt. Der Träger aus Isoliermaterial tritt zum Beispiel rechts oben offen zutage, während er links oben in dem durch die Kurse entstehenden angenähert dreieckigen Flächenteil von der besser leitenden Schicht bedeckt ist.

In der Zeichnung ist ein schematisches Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes in Form eines Drehwiderstandes dargestellt.
Der Flächenteil i stellt den unbedeckten Isolierträger dar. Der von den Kurven z und 3 umschlossene Flächenteil :I ist mit Widerstandsmaterial bedeckt. Der Flächenteil ist mit einer Schicht besser leitenden Materials als die Widerstandsschicht bedeckt. Über die Zuleitungen 6, 6' und die Kontakte oder Anschlußelektroden 7, 7' wird der elektrische Strom dem Widerstandskörper zugeleitet. Eine Anzapfleitung 8 führt zu dem Kontaktarm 9, der - um eine senkrecht zur Fläche gerichtete Achse io drehbar ist und auf der punktiert angedeuteten Schleifbahn i i der Widerstandsschicht schleift. Wenn die Anordnung nicht als Potentiometer, sondern als einfacher Widerstand benutzt werden soll, so wird der Strom durch die Leitung 6 zugeführt und durch die Leitung 8 abgeleitet. In diesem Falle wäre natürlich auch die leitende Elektrodenschicht 7' entbehrlich.
In der abgebildeten Stellung des Kontaktarmes 9 verläuft der abgezweigte Strom von der Leitung 8 über den Kontaktarm 9 in die @Viderstandsschicht 4, in der der mittlere Stromverlauf etwa längs der mit 1z bezeichneten strichpunktierten Linie nach der Stoßlinie 3 erfolgt, wo die gut leitende Schicht 5 erreicht wird. Über diese wird die Verbindung zum Kontakt 7 und damit zur Zuleitung 6 hergestellt. Die Schicht 5 kann beispielsweise aus Graphit oder Metall, z. B. Glanzplatin, bestehen. In der gezeigten Ausfiihrtungsform könnte die Widerstandsschicht auch so ausgebildet sein, daß sie von links nach rechts bzw. im Sinne der Drehung des Uhrzeigers schwächer wird.

Claims

PXTENTANSPRÜCHE i. Regelbarer elektrischer Widerstand mit logarithmischer Widerstandskennlinie, bei -welchem ein Stromabnehmer über eine einzige, an jeder Stelle aus gleicher Widerstandsmasse bestehende, auf einer isolierenden Unterlage aufgetragene Widerstandsschicht gleitet, «-elche auf einem Teil ihrer Längenausdehnung mit einem mit dem Anfangskontakt in Verbindung stehenden gut leitenden Körper längs einer einem= logarithmischen Gesetz entsprechenden Linie in Berührung steht, dadurch gekennzeichnet, daß sich an das Ende der Berührungslinie unmittelbar eine die Breite der Widerstandsschicht bis zu Ende bestimmende, ebenfalls -einem logarithmischen Gesetz folgende, jedoch gegensinnig verlaufende Begrenzungslinie anschließt, so daß die Breite der Widerstandsschicht in Richtung- der Widerstandsvergrößerung bis zu einem @Iaximrini anwächst und anschließend sich wieder verjüngt.
2. Widerstand nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden logarithmischen Linien (z, 3) sich am Rande des ringscheibenförmigen Isolierkörpers (i) schneiden.
3. Widerstand nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet. daß die Schichtdicke des Widerstandsmaterials in Richtung der Widerstandsvergrößerung abnimmt. 4.. Widerstand nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß sich die gut leitende Schicht und. die Widerstandsschicht überdecken.