DE8527683U1 - Magnetisch betätigbares Potentiometer - Google Patents

Description

Unimess

Meßtechnische Geräte GmbH 6308 Butzbach 6

Magnetisch betätigbares Potentiometer

Die Erfindung betrifft ein magnetisch betätigbares Potentiometer -, insbesondere zum Messen eines Flüssigkeitsstandes, mit einer geraden Trägerleiste aus Isoliermaterial, mit mehreren Schutzgasschaltern, die einander gleichen und jeweils aus einem in ein langgestrecktes Röhrchen mit Anschlußdrähten an seinen beiden Enden eingeschmolzenen, magnetisch betätigbaren Schalter bestehen und die auf der Vorderseite der Trägerleiste achsparallel zueinander und unter einem Winkel zur Längsachse der Trägerleiste einander überlappend aufgereiht sind, mit einer Kette aus mehreren Widerständen, die einander äußerlich gleichen und jeweils aus einem langgestreckten Widerstandskörper mit Anschlußdrähten an beiden Enden bestehen und die auf der Trägerleiste auf-

reiht und kurzer als die Röhrchen sind, und mit auf die Rückseite der Trägerleiste aufgebrachten Leiterbahnen, mit denen die Enden der Anschlußdrähte verlötet sind, die abgewinkelt durch Löcher in der Trägerleiste hindurchgesteckt sind*

Bei Potentiometern dieser Art bilden die Widerstände eine Reihenschaltung, die zwischen jedem Widerstand von einem magnetiscn cetaLiyten οί;ιΐαχι.Λυιιι.αΐ\υ auv|c>ji.j.j.i.cii r»j.j.^.. ww^. Widerstandswert des Abgriffes dient als Meßwert für die Stellung oder den zurückgelegten Weg eines permanentmagnetischen Stellgliedes, das bei der Messung eines Flüssigkeitsstandes von einem Schwimmer getragen wird.Um eine möglichst feinstufige Messung zu erzielen, ist man bestrebt, den Abstand der Schaltkontakte in der Bewegungsrichtung dfiis magnetischen Stellgliedes,d.h. der Richtung der Längsachse der Trägerleiste möglichst klein zu halten. Bei bekannten Potentiometern sind deshalb die Röhrchen der Schutzgasschalter in einem Winkel zur Längsachse der Trägerleiste und einander überlappend angeordnet.

Bei Potentiometern zur Anzeige eines Flüssigkeitsstand (DE-OS 27 58 379) ist es üblich, die Trägerleiste in einem geschlossenen Rohr aus nicht magnetisierbarem Material unterzubringen, das in die Flüssigkeit eingetaucht wird und als Führungsrohr für einen ringförmigen, permanentmagnetischen Schwimmer dient. Hierbei ist man bestrebt, den Querschnitt der Trägerleiste möglichst klein zu halten, damit diese auch bei beengten Raumverhältnissen in einem engen Rohr Platz findet.

Ein Kompromiß zwischen diesen beiden gegensätzlichen Forderungen einem möglichst engen Querschnitt und einer möglichst feinstufigen Meßwertausgabe wird bei dem bekannten Potentiometer dadurch zu erreichen versucht, daß die Röhr-

chen achsparallel zur Trägerleistenlängsachse in mehreren Reihen und innerhalb der einzelnen Reihen koaxial mit Zwischenraum dazwischen und von Reihe zu Reihe dicht nebeneinander und in Achsrichtung versetzt zueinander vollständig innerhalb der Grundrisskontur der Trägerleiste angeordnet sind, wobei sich die Widerstände auf der Rückseite der Trägerleiste befinden. Diese bekannte Ausbildung des Potentiometers hat den Nachteil, daß beide Oberflächen der Trägerleiste mit elektrischen Bauelementen bestückt sind, so daß die Anschlußdrähte der Bauelemente nur in Einzelleitung mit den Leiterbahnen verlötet werden können. Die Herstellung des bekannten Potentiometers ist daher sehr aufwendig.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Potentiometer der eingangs genannten Art zu schaffen, das bei feinstufiger Meßwertausgabe und geringen Querschnittsabmessungen eine sehr einfache Herstellung ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Widerstände auf der Vorderseite der Trägerleiste koaxial in einer Reihe parallel zur Längsachse der Trägerleiste angeordnet sind, daß die Röhrchen in Längsrichtung den gleichen Mittenabstand haben wie die Widerstände und jeweils ein Widerstandskörper einem Röhrchen auf gleicher Höhe benachbart ist und daß die an die Widerstandskette angeschlossenen Enden der Anschlußdrähte der Schutzgasschalter jeweils in dem sich durch die Schrägstellung der Röhrchen ergebenden Zwickel zwischen dem nächsten Röhrchen und dem nächsten Widerstand in ein Loch in der Trägerleiste greifen.

Das erfindungsgemäße Potentiometer hat den Vorteil, daß die Trägerleiste nur auf einer Seite mit elektrischen Bauelementen, wie Schutzgasschaltern und Widerständen bestückt ist, so daß die Anschlußdrähte der Bauelemente auf der Rückseite der Trägerleiste durch besonders einfache Verfahren,

■ ·· ■ Il ■ ·■··■

·■ »·· I I I I · · I I

till ft ■· ti Ii mi

beispielsweise durch Schwallöten mit den Leiterbahnen ver- ?

lötet werden können. Die bei bekannten Trägerleisten erfor- < derliche Einzellötung der Anschlußdrähte entfällt. Weiterhin kann die erfindungsgemäße Trägerleiste automatisch mit den elektrischen Bauelementen bestückt werden. Die Schutz- _; gasschalter und die Widerstände sind dabei sehr raumsparend \ angeordnet, so daß die Trägerleiste bei der erforderlichen Feinstufigkeit der Messung sehr schmal ausgeführt werden kann.

Vorzugsweise ist bei dem erfindungsgemäßen Potentiometer der Abstand der abgebogenen Enden der beiden Anschlußdrähte der einzelnen Schutzgasschalter wenigstens etwa doppelt so groß, wie der Abstand der beiden Enden der Anschlußdrähte der einzelnen Widerstände. Hierdurch wird eine verhältnismäßig große Länge der Anschlußdrähte der Schutzgasschalter erzielt, wodurch die Aufnahme des Magnetflusses begünstigt und die Schaltgenauigkeit erhöht wird.

Eine günstige Verteilung der Lötstellen und eine vorteilhafte Anordnung der Leiterbahn wird nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung dadurch erreicht, daß jeweils zwei Löcher für je einen Anschlußdraht zweier benachbarter Widerstände durch eine Leiterbahn auf der Rückseite der Träger- , leiste mit dem Loch für einen Anschlußdraht eines Schutzgasschalters verbunden sind und daß die Löcher für die an- ) deren Anschlußdrähte der Schutzgasschalter in eine gemein- j same zur Trägerleistenlängsachse parallele Leiterbahn mün- , den. Der sich dabei ergebende Abstand der einzelnen Lötstellen ist ausreichend groß, um ein defektes elektrisches Bauelement ohne Beeinträchtigung der Nachbarlötstellen austauschen zu können. Eine vor»- . .afte Weiterbildung des Potentiometers wird nach einem weiteren Vorschlag de; Erfindung dadurch erreicht, daß auf der Vorderseite der Trägerleiste bezogen auf ihre Längsachse symmetrisch zu den Wi-

·· · · It Il

<··· · «tll t *

-.sr

derständen der Widerstandskette eine zweite Reihe von Widerständen angeordnet ist, deren Widerstandskörper einander gleichen, wobei jeweils in dem Zwickel zwischen einem dieser Widerstandskörper und dem benachbarten Röhrchen der Anschlußdraht des jeweils nächsten Schutzgasschalters in ein Loch in der Trägerleiste eingreift. Obwohl bei dieser Weiterbildung die Breite der Trägerleiste nur geringfügig größer ist, als bei der zuvor beschriebenen Ausgestaltung des Potentiometers, läßt sich durch die erfindungsgemäße Anordnung die doppelte Anzahl von Widerständen unterbringen. Neben der durch die Schutzgasschalter abgreifbaren Widerstandskette kann somit ohne nennenswerten zusätzlichen Platzbedarf noch eine zweite Reihe von Widerständen vorgesehen sein, von denen jeweils ein Widerstand mit einem Schutzgasschalter in Reihe geschaltet wird, um eine besondere Meßcharakteristik mit feinerer Auflösung zu erzielen. Dabei ist vorteilhaft jeweils ein Anschlußdraht eines Widerstands in der zweiten Reihe und der in dem Zwikkel neben dem Widerstand liegende Anschlußdraht eines Schutzgasschalters mit einer kurzen Leiterbahn auf der Rückseite der Trägerleiste verlötet und die anderen Anschlußdrähte der Widerstände der zweiten Reihe sind mit einem kurzen, quer zur Längsachse der Trägerleiste verlaufenden Steg einer weiteren Leiterbahn verlötet, die sich in der Mitte zwischen den Löchern für die Anschlußdrähte über die Länge der Trägerleiste erstreckt.

Weiter Merkmale und Vorteile E findung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Potentiometers zur Anzeige des Füllstands in einem Behälter und

• ·■■.· ·· ·»·( Jl I

• · I · Il I

• · » · I I I I I

• · · · I I I

■ Ill Il

■ ι ■ ■ ~* au T" ·

Fig. 2 einen Abschnitt einer bestückten Trägerleiste eines erfindungsgemäßen Potentiometers.

Fig, 1 zeigt einen etwa zur Hälfte mit Flüssigkeit gefüllten Behälter 1 mit einem Deckel 2, der eine Verschraubung 3 einer Füllstands-Anzeigevorrichtung 4 trägt. An der Verschraubung 3 ist ein zum Innenraum des Behälters 1 hin verschlossenes Rohr 5 aus einem antimagnetischen Material befestigt, das bis zum Behälterboden reicht und eine Führung für einen auf das Rohr 5 aufgesteckten ringförmigen Schwimmer 6 bildet, in dem ein ringförmiger Permenentmagnet 7 untergebracht ist. Im Innern des Rohres 5 befindet sich ein durch den Permanentmagneten 7 berührungslos betätigbares Potentiometer 8, das mit seinem elektrischen Schaltplan in Fig. 1 wiedergegeben ist. Die bauliche Ausgestaltung des Potentiometers 8 ergibt sich aus Fig. 2.

Das Potentiometer 8 besteht aus einer flachen Trägerleiste aus einem isolierenden Material vorzugsweise Kunststoff, die auf ihrer in der Zeichnung nach oben weisender Vorderseite eine Vielzahl von Schutzgasschaltern 10 und Widerständen 11, 12 trägt. Die Schutzgasschalter 10 sind in der Mitte der Trägerleiste 9 in regelmäßigem Abstand und unter einem Winkel zur Trägerleistenlängsachse angeordnet. Sie bestehen jeweils aus einem zylindrischen Glasröhrchen, in das zwei Anschlußdrähte 13, 14 eingeschmolzen sind, die im Innern des Glasröhrchens einen magnetisch betätigbaren Schalter bilden. Die Widerstände 11 sind koaxial zueinander in einer Reihe parallel zur Längsachse der Trägerleiste 9 neben den Schutzgasschaltern 10 derart angeordnet, daß, die Endbereiche der Trägerleiste 9 ausgenommen, jedem Glasröhrchen ein Widerstandskörper benachbart ist. Die Widerstände 12 sind symmetrisch zu den Widerständen 11 auf der anderen Seite der Schutzgasschalter 10 auf der Trägerleiste 9 angeordnet. Da die Röhrchen der Schutzgasschal-

ter 10 schräg, die Widerstandskörper hingegen parallel zur Längsachse der Trägerleiste 9 ausgerichtet sind, ergibt sich auf beiden Seiten der Röhrchen ein spitzwinkeliger, freier Zwickel, in den jeweils ein Anschlußdraht 13, 14 der beiden benachbarten Röhrchen eingreift. Die Enden der Anschlußdrähte 13, 14 sind abgebogen und jeweils durch ein Loch in der Trägerleiste im Bereich eines Zwickels gesteckt. Die Anschlußdrähte 15, 16 der Widerstände 11, 12 sind ebenfalls abgebogen und durch Löcher in der Trägerin'.ste 9 gesteckt.

Um die Anschlußdrähte 13, 14 de- Schutzgasschalter 10 und die Anschlußdrähte 15, 16 der Widerstände 11, 12 in der erforderlichen Weise miteinander zu verbinden, ist auf der Rückseite der Trägerleiste 9 ein Netz aus Leiterbahnen 17, 18, 19 aufgebracht. In F±g. 2 sind die Umrißlinien der Leiterbahnen 17, 18, 19 sichtbar dargestellt, um ihre Zuordnung zu den Schutzgasschaltern 10 und den Widerständen 11, 12 zeigen zu können. Die Leiterbahnen 17 verbinden jeweils 2 benachbarte Anschlußdrähte 15 zweier Widerstände 11 mit dem Anschlußdraht 14 eines Schutzgasschalters 10. Die Widerstände 11 bilden hierdurch eine Widerstandskette, die jeweils zwischen zwei Widerständen 11 mit Hilfe eines Schutzgassche.lters 10 abgreifbar ist. Die Anschlußdrähte der Schutzgasschalter 10 sind jeweils über eine Leiterbahn 18 mit einem Anschlußdraht 16 eines Widerstands 12 verbunden, dessen anderer Anschlußdraht 16 an die durchgehende Leiterbahn 19 angeschlossen ist. Die Schi'tzgasschalter 10 und die Widerstände 12 sind somit parallel zueinander an die Leiterbahn 19 angeschlossen wie der Schaltplan gemäß Fig. 1 zeigt. Die elektrisch leitendG Verbindung zwischen den Enden der Anschlußdrähte 13 bis 13 und den Leiterbahnen 17, 18, 19 wird in üblicher Weise durch Verlöten beispielsweise nach dem einfachen Schwallötverfahren erzielt.

• It ·

< Il · I t I -1 8 T It! I* ti ti φ · ··.

Das Potentiometer 8 wird wie in Fig. 1 gezeigt an eine Spannungsquelle 20 und ein Anzeigeinstrument 21 angeschlossen. Die beiden Pole der Spannungsquelle 20 sind durch Leiter 22/ 23 mit den Enden der aus den Widerständen 11 gebildeten Widerstandsketten 24 verbunden. Parallel dazu ist das Anzeigeinstrument durch einen Leiter 25 mit der durchgehenden Leiterbahn 19 und einen Leiter 26/dem Minuspol der Spannungsquelle verbunden. Das Anzeigeinstrument 21 zeigt somit die jeweils durch Schließen der im Magnetfeld liegenden Schutzgasschalter an der Widerstandskette abgegriffene Spannung an, die mit steigendem Flüssigkeitsstand zunimmt.

Die Breite des ringförmigen Permanentmagneten 7 ist so bemessen, daß durch das Megnetfeld je nach Stellung des Schwimmers entweder zwei oder drei Schutzgasschalter gleichzeitig geschlossen werden. Hierdurch ergibt sich ein Schaltsprung/ der dem halben Mittenabstand der Schutzgasschalter entspricht. Die Größe der Widerstände 11 und 12 sind dabei so aufeinander abgestimmt, daß wenn zwei benachbarte Schutzgasschalter 10 geschlossen sind, die von dem Anzeigeinstrument 21 erfaßte Spannung dem Wert in der Mitte zwischen den beiden Schutzgasschaltern entspricht. Wird durch eine Bewegung des Schwimmers zusätzlich ein dritter Schutzgasschalter 10 geschlossen, so wandert die angezeigte Spannung auf den Wert des mittleren Schalters. Die angezeigten Spannungsstufen entsprechen somit dem halben Mittenabstand der Schutzgasschalter 10.

Wie das besschriebene Ausführungsbeispiel zeigt, sind die Schutzgasschalter 10 und die Widerstände 11, 12 sehr platzsparend auf der Oberseite der Trägerleiste 9 angeordnet, so daß bei den vorgegebenen Abmessungen der Schutzgasschalter und der Widerstände eine sehr geringe Breite der Trägerleiste erreicht wird. Sämtliche Lötstellen sind durch die | gewählte Anordnung von der Unterseite der Trägerleiste zu-

• •»••••tat I

·»·»» · ι t ι * ti ■

• · ι ι n> '

gänglich und ermöglichen dadurch die Anwendung automatischer Lötverfahren. Auch die Montage der Schutzgasschalter und Widerstände kann automatisch vorgenommen werden. Das beschriebene Potentiometer läßt sich daher auch in großen Stückzahlen einfach und schnell herstellen_s

■ 11

Claims (3)

Unimess Meßtechnische Geräte GmbH 6308 Butzbach 6 Magnetisch betätigbares Potentiometer

1. Magnetisch betätigbares Potentiometer, insbesondere zum Messen eines Flüssigkeitsstandes, mit einer geraden Trägerleiste aus Isoliermaterial, mit mehreren Schutzgasschaltern, die einander gleichen und jeweils aus einem in ein langgestrecktes Röhrchen mit Anschlußdrähten an seinen beiden Enden eingeschmolzenen, magnetisch betätigbaren Schalter bestehen und die auf der Vorderseite der Trägerleiste achsparallel zueinander und unter einem Winkel zur Längsachse der Trägerleiste einander überlappend

Sf-*

· aufgereiht sind, mit einer Kette aus mehreren Widerstän-

den, die einander äußerlich gleichen und jeweils aus einem langgestreckten Widerstandskörper mit Anschlußdrähten an beiden Enden bestehen und die auf der Trägerleiste aufgereiht und kürzer als die Röhrchen sind, und mit auf die Rückseite der Trägerleiste aufgebrachten Leiterbahnen, mit denen die Enden der Anschlußdrähte verlötet sind, die abgewinkelt durch Löcher in der Trägerleiste hindurchgesteckt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstände (11) auf der Vorderseite der Trägerleiste (9) koaxial in einer Reihe parallel zur Längsachse der Träger leiste (9) angeordnet sind, daß die Röhrchen ilO) in Längsrichtung den gleichen Mittenabstand haben wie die Widerstände (11) und jeweils ein Widerstandskörper (11) einem Röhrchen (10) auf gleicher Höhe benachbart ist und daß die an die Widerstände (11) angeschlossenen Enden der Anschlußdrähte (14) der Schutzgasschalter (10) jeweils in dem sich durch die Schrägstellung der Röhrchen ergebenden Zwickel zwischen dem nächsten Röhrchen und dem nächsten Widerstand ein Loch in der Träqerleiste (9) durchgreifen.

2. Potentiometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der abgebogenen Enden der beiden Anschlußdrähte (13, 14) der einzelnen Schutzgasschalter (IC) wenigstens etwa doppelt so groß ist wie der Abstand der beiden Enden der Anschlußdrähte (15) der einzelnen Widerstände.

3. Potentiometer nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei Löcher für je einen Anschlußdraht (15) zweier benachbarter Widerstände (11) durch eine Leiterbahn (17) auf der Rück.,«ite der Trägerleiste (9) mit dem Loch für einen Anschlußdraht (14) eines Schutzgasschalters (10) verbunden sind und

41 ti t» *»··

Il ( III · ( · *

* t «ft Λ ·

«ι ι * —« · J ·ντ*

daß die Löcher für die anderen Anschlußdrähte (13) der Schutzgasschalter (10) in eine gemeinsame zur Längsachse der Trägerleiste parallele Leiterbahn (19) münden.

Potentiometer nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Vorderseite der Trägerleiste (9) bezogen auf ihre Längsachse symmetrisch zu den Widerständen (11) der Widerstandskette eine zweite Reihe von Widerständen (12) angeordnet ist, deren Widerstandskörper einander gleichen, wobei jeweils in dem Zwickel zwischen einem dieser Widerstandskörper (12) und dem benachbarten Röhrchen (10) der Anschlußdraht (13) des jeweils nächsten Schutzgasschalters in ein Loch in der Trägerleiste (9) eingreift.

Potentiometer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Anschlußdraht (16) eines Widerstands (12) in der zweiten Reihe und der in dem Zwickel neben dem Widerstand (12) liegende Anschlußdraht (13) eines Schutzgasschalters (10) mit einer kurzen Leiterbahn (18) auf der Rückseite der Trägerleiste (9) verlötet ist und daß die anderen Anschlußdrähte (16) der Widerstände (12) mit einem kurzen, quer zur Längsachse der Trägerleiste

(9) verlaufenden Steg einer weiteren Leiterbahn (19) verlötet sind, die sich in der Mitte zwischen den Löchern für die Anschlußdrähte (13, 14) der Schutzgasschalter

(10) über die ganze Länge der Trägerleiste (9) auf ihrer Rückseite erstreckt.