PT89819B

PT89819B - Potenciometro rotativo

Info

Publication number: PT89819B
Application number: PT89819A
Authority: PT
Inventors: Gottfried Berthold; Rudolf Limpert; Friedhard Fehr
Original assignee: Preh Elektro Feinmechanik
Priority date: 1988-03-04
Filing date: 1989-02-23
Publication date: 1994-01-31
Also published as: ES2045210T3; EP0330854A3; US4954804A; PT89819A; ATE96243T1; DE3807005C1; JPH01256102A; EP0330854B1; EP0330854A2

Description

A presente invenção refere-se a um potenciómetro rotativo com uma pista de resistência cilíndrica ou parcial mente cilíndrica, em cujos dois bordos paralelos ao eixo do cilindro está colocado um par de eléctrodos, através do qual é aplicada tensão à pista de resistência, e com um cursor en costado à pista de resistência que é mantido encostado a um órgão de regulação rotativo em torno do eixo do cilindro.

Na patente EP 0 157 666 Al está descrito um potenciómetro rotativo deste tipo. Com este potenciómetro rotativo pode conseguir-se um ajustamento angular de um componente rotativo, por exençlo de um elemento de máquina. Este elemen to está acoplado para esse efeito com o órgão de ajustamento. Se se pretender detectar também um movimento linear do componente, será então necessário para isso não só um potenciómetro de cursor como também uma mecânica de acoplamento dispendiosa que transmita o movimento de rotação apenas ao potenció metro rotativo e o movimento linear ao potenciómetro de cursor.

Na patente DE-AS 23 17 144 está descrito um disposi^ tivo para o ajustamento de várias resistências por meio de uma alavanca de ajustamento apoiada de maneira oscilante por meio de uma esfera. Podem então de facto captar-se movimentos de translacção da alavanca de ajustamento na direcção XY, mas não rotações em torno de um eixo longitudinal. Descreve-se um dispositivo análogo na patente DE-OS 21 62 853.

Para a detecção de movimentos de rotação e de translacção são conhecidos dispositivos que trabalham sem contacto, por exemplo sistemas electrodinâmicos, tais como transformadores diferenciais, dispositivos indutivos ou capacitivos ou também dispositivos pneumáticos de pressão dinâmica. Mas nesses dispositivos é grande a complicação dos circuitos. Além disso, as tensões de sinal ou as correntes de sinal que podem obter-se são muito pequenas relativamente à tensão ou à corrente de alimentação. Isso torna esses dispositivos sensíveis às perturbações.

objecto da presente invenção consiste em proporcionar um potenciómetro do tipo mencionado na introdução aperfeiçoado de modo tal que o órgão de comando possa efectuar e detectar também movimentos lineares.

Segundo a presente invenção, o problema resolve-se com um potenciómetro rotativo do tipo indicado na introdução, no qual o órgão de comando é móvel com uma certa amplitude axialmente em relação ao eixo do cilindro relativamente à pis. ta de resistência, sendo a largura axial da pista de resistên cia igual à amplitude do movimento do órgão de ajustamento, prevendo-se nos dois bordos da pista de resistência que se e_s tendem na direcção periférica do cilindro pelo menos um outro par de eléctrodos e ligando à tensão alternadamente os dois pares de eléctrodos.

órgão de ajustamento pode desse modo detectar ou efectuar movimentos com componentes de movimento de rotação e de movimento de translacção. 0 cursor toma então uma posição apropriada na pista de resistência. Mediante a ligação al ternada do par de eléctrodos dos bordos paralelos ao eixo do cilindro e do par de eléctrodos dos bordos dispostos na direç. ção periférica activa-se, ao ritmo da alternância da tensão, a resistência correspondente ao movimento de rotação e a resi£ tência correspondente ao movimento linear.

- 3 A construção é compacta, pois é pequena a complicação dos componentes móveis.

Uma outra vantagem consiste no facto de que a ten são detectada na pista de resistência tem um valor máximo que é substancialmente igual à tensão de alimentação aplica da e os valores intermédios representam uma parte correspon dente da tensão aplicada. Em comparação com os dispositivos sem contacto, podem pois obter-se tensões elevadas, de modo que o dispositivo é comparativamente insensível às perturba ções.

Numa forma de realização preferida da presente in venção, a resistência é homogénea em toda a pista de resistência. Portanto, a tensão detectada é directamente proporcional ao deslocamento de translacçao ou de rotação, respe£ tivamente.

Numa outra forma de realização da presente invenção, a pista de resistência é prevista na periferia interior de caixa e o órgão de ajustamento está apoiado no seu centro. Desse modo fica disponível uma grande superfície do potenció metro para a pista de resistência. Mas é também possível pre ver a pista de resistência numa parte cilíndrica interior e como órgão de ajustamento um manto que envolve essa parte ci líndrica. Nao é necessário que o órgão de comando seja movido pelo componente cujo movimento se pretende detectar. Também pode o componente mover a pista de resistência em relação ao órgão de ajustamento.

Para impedir erros de linearidade em todo o domínio de rotação e de translacçao, dispõem-se nos bordos da pista de resistência respectivamente vários pares de eléctrodos, sendo os eléctrodos curtos em comparação com o comprimento dos bordos. Os eléctrodos são desacoplados por meio de díodos. Um dispositivo deste tipo de pares de eléctrodos está descrito na patente DE-OS 32 43 712.

fabrico de uma pista de resistência apropriada pe la técnica da laminagem invertida descreve-se na patente DE-OS 33 22 382.

potenciómetro rotativo descrito pode por exemplo ser utilizado em dispositivos de actuação que executam movimentos de rotação e translacção e nos quais se pretende uma informação de retorno sobre a sua posição. Tais actuadores sao por exemplo manípulos de comando, dispositi vos de actuação de válvulas, sistemas de bloqueio ou unida des de comando para caixas de velocidades.

Outras formas de realização vantajosas da presen te invenção resultam da descrição seguinte, ilustrada nos desenhos anexos, cujas figuras representam:

Fig. 1 - um corte longitudinal de um potenciómetro;

Fig. 2 - um corte pela linha (II-II) da Fig. 1;

Fig. 3 - esquematicamente uma pista de resistência planificada;

Fig. 4 - um suporte com pista de resistência e cam po de derivação, planificado; e

Fig. 5 ~ um esquema.

Uma caixa cilíndrica tubular (1) é fechada por duas tampas (2,3). Nas tampas (2,3) estão colocadas chumacei, ras (4,5) de um veio (6). 0 veio (6) estende-se concêntricamente com o eixo (7) do cilindro da caixa (1).

No interior da caixa (1) está colocada uma folha de suporte (8), que leva uma pista de resistência (9) e um campo de derivação (10). A pista de resistência (9) estende-se por um ângulo menor que 180°. Apresenta uma largura (B). 0 campo de derivação (10) assenta na periferia interior da caixa (1) da pista de resistência (9) e apresenta a mesma área que esta.

No veio (6) está suportado um órgão de ajustamento (11) que transporta um cursor (12). Uma lâmina de cursor (13) do cursor (12) encosta-se à pista de resistência (9). Uma lâmina (14) do cursor (12) encosta-se ao campo de derivação (10). 0 veio (6) ou o cursor (12) são nao só rotativos em torno do eixo (7) do cilindro, como também podem deslocar-se axialmente numa amplitude (Η). A amplitude (H) é substancialmente igual à largura (B) da pista de resistên cia (9).

Na forma de realização represertafe. na Fig. 3 colocam-se, em cada um dos bordos (15,16) paralelos ao eixo (7) do cilindro, eléctrodos (17,18). Os eléctrodos (17,18) formam um par de eléctrodos. Estendem-se substancial e continuamente através do respectivo bordo (15 ou 16, respectivamente ).

Nos dois bordos (19,20) da pista de resistência (9) que se estendem na direcção periférica da caixa cilíndrica (1) estão os eléctrodos (21,22), que formam outro par de eléctrodos. Os eléctrodos (21,22) são pontuais em comparação com o comprimento dos bordos (19,20).

Os pares de eléctrodos (17,18:21,22) são ligados através de um comutador (23) (ver Fig. 5) alternadamente a uma fonte de tensão (24), que fornece uma tensão de alimentação. No dispositivo segundo a Fig.3, garante-se uma linea ridade suficiente da resistência no sentido do movimento de rotação. No sentido do curso de amplitude (H) a curva da resistência depende a posição de rotação. Uma possibilidade de evitar isso é representada pela pista de resistência (9) segundo a Fig. 4.

A pista de resistência (9) segundo a Fig. 3 é rectangular. A sua extensão maior é prevista para o movimento de rotação (D). Seria no entanto também possível associar a extensão maior à amplitude (H).

No exemplo de realização segundo a Fig.4, a pista de resistência (9) é quadrada. Em cada um dos bordos (15,16,19,20) previu-se um certo número de eléctrodos (17,18,

21,22). Os eléctrodos são curtos, em comparaçao com o comprimento dos bordos (15,16). A superfície de contacto na qual a extremidade do cursor (13) se aplica à pista de resistência (9) é pequena em comparação com o distanciamento dos eléctrodos. Os eléctrodos apresentam as mesmas distâncias entre si.

Os eléctrodos (17) são ligados a uma pista condutora (26) da folha de suporte (8) através de díodos (25). Os eléctrodos (22) são ligados através de díodos (28) a uma outra pista condutora (29). Os eléctrodos (18) são ligados através de díodos (30) à pista condutora (29). Os díodos (27) e os díodos (28), por um lado, bem como os díodos (30) e os díodos (25), por outro lado têm a mesma polaridade, mas de modo que os díodos (25) têm polaridade contrária à do díodo vizinho (27) da mesma pista de resistência (26).

Entre a pista condutora (26) e o seu ponto de ligação (31) está colocada uma resistência (R^) e entre a pista condutora (29) e o seu ponto de ligação (32) uma resistência (R2). As resistências (R1,R2) compensam a característica de temperatura dos díodos.

A configuração quadrada da pista de resistência (9) tem a vantagem de poderem usar-se em todos os eléctrodos díodos iguais e nas duas pistas condutoras resistência (R1,R2) iguais, resultando assim relações de tensão iguais para o movimento de rotação e para o movimento de translacção.

Na disposição segundo a Fig. 4 é vantajoso o facto de que além dos dois pontos de ligação (31,32) apenas é necessário prever outro ponto de ligação para o campo de derivação (10).

Na Fig. 5, (RH) é a resistência da pista de resistência (9) que actua no sentido da translacção. (RD) é a resistência da pista de resistência (9) que actua no sentido da rotação. No ponto de ligação (33) está ligado um circuito tra dutor (34) que detecta, em correspondência com a cadência do dispositivo comutador (23) alternadamente a tensão derivada na resistência (RH) e na resistência (RD), que corresponde à

posição de translacção do cursor (12) na direcção da translacção ou, respectivamente, à rotação do cursor (12) na direcção da rotação.

modo de funcionamento do potenciómetro de rotação-translacção descrito é essencialmente o seguinte:

Se se acoplar o veio (6) com um componente que, por um lado, roda em torno de um eixo e, por outro lado, de_s liza na direcção axial, então o cursor (12) executa sobre a pista de resistência (9) um movimento correspondente. 0 circuito tradutor (34) detecta então as tensões correspondentes respectivamente à posição de rotaçao e à posição de translaç ção. Para possibilitar uma tradução exacta, a cadência com que se aplica ao comutador (23) alternadamente a tensão de alimentação nos pares de eléctrodos (17,18) ou (21,22), respectivamente, é mais rápida que a velocidade do movimento.

Em outros exemplos de realização, é também possível estender a pista de resistência (9) praticamente a 360°. 0 campo de derivação (10) pode então colocar-se ao lado da pista de resistência (9) na direcção axial da caixa (1). Mas é também possível derivar a tensão captada pelo cursor (12) em vez de do campo de derivação (10) por exemplo por meio de um outro cursor no órgão de ajustamento (11) ou do veio (6), ou conduzi-la por não de uma mola em espiral à caixa (1).

Para a compensação da tensão no díodo no sentido de passagem, que é função da temperatura em vez das resistências função da temperatura também se podem compensar os coeficientes de temperatura - conhecidos - da referida tensão de passa gem, no circuito tradutor (34). A compensação de temperatura pode também fazer-se ligando a queda de tensão nos díodos ao circuito de tradução (34) através de uma linha de medição adi cional.

No caso das pistas de resistência (9) rectangulares, não quadradas e homogéneas (9), a queda de tensão nas resistências (R1,R2) que servem para a compensação é em si diferen te, de modo que elas só de maneira insuficiente compensam a

- 8 tensão de passagem dependente da temperatura. Para compensar isso podem as duas resistências (R1,R2) ter valores cor respondentemente diferentes ou escolher-se uma corrente que atravessa as mesmas com um valor diferente, podendo aplicar -se uma tensão de alimentação diferente.

LISTA DE REFERÊNCIAS
CAIXA	26	PISTA CONDUTORA
TAMPA	27	DÍODO
TAMPA	28	DÍODO
CHUMACEIRA	29	PISTA CONDUTORA
CHUMACEIRA	30	DÍODO
VEIO	31	PONTO DE LIGAÇÃO
EIXO DO CILINDRO	32	PONTO DE LIGAÇÃO
FOLHA DE SUPORTE	33	PONTO DE LIGAÇÃO
PISTA DE RESISTÊNCIA	34	CIRCUITO TRADUTOR
CAMPO DE DERIVAÇÃO
ÓRGÃO DE AJUSTAMENTO	RD	RESISTÊNCIA NA DIREC-
CURSOR		ÇÃO DA ROTAÇÃO
LÂMINA DO CURSOR	RH	RESISTÊNCIA NA DIREC-
LÂMINA DO CURSOR		ÇÃO DA TRANSLACÇÃO
BORDO PARALELO A 7	Rl	RESISTÊNCIA
BORDO PARALELO A 7	R2	RESISTÊNCIA
ELÉCTRODO	D	MOVIMENTO DE ROTAÇÃO
ELÉCTRODO	H	ELEVAÇÃO
BORDO NA DIRECÇÃO PERIFÉRICA	B	LARGURA DA PISTA DE RESISTÊNCIA

Claims

12. - Potenciómetro rotativo com uma pista de resistência cilíndrica ou parcialmente cilíndrica, em cujos dois bordos paralelos ao eixo do cilindro é colocado um par de eléctrodos, através dos quais se aplica tensão à pista de resistência e com um cursor aplicado à pista de resistência que é suportado num órgão de ajustamento rota tivo em torno do eixo do cilindro, caracterizado por o ór gão de ajustamento (11) ser móvel em translacção, com uma amplitude de elevação (H), axialmente em relação ao eixo (7) do cilindro, relativamente à pista de resistência (9), por a largura axial (B) da pista de resistência (9) ser igual à amplitude de elevaçao (H) do órgão de ajustamento (11), por se prever, nos dois bordos (19,20) da pista de resistência (9) dispostos na direcção periférica do cilindro, pelo menos um outro par de eléctrodos (21,22) e por os dois pares de eléctrodos (17,18:21,22) serem alternadamente ligados à tensão.

22. - Potenciómetro rotativo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a pista de resistência (9) ser homogénea.

3^{4 S}« - Potenciómetro rotativo de acordo com as reivindica ções 1 ou 2, caracterizado por a pista de resistência (9) ser prevista na periferia interior de uma caixa (1) e o órgão de ajustamento ser apoiado no seu centro.

4^S. - Potenciómetro rotativo de acordo com as reivindicja ções anteriores, caracterizado por a pista de resistência (9) se estender por menos de 180° e ao cursor (12) estar associado um campo de derivaçao (10) que apresenta uma área igual à da pista de resistência (9) e está colocada diametralmente oposto à pista de resistência (9).

5²· - Potenciómetro rotativo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por nos bordos (15,16,19,20) da pista de resistência estarem colocados respectivamente vários pares de eléctrodos (17,18:21,22), sendo os eléctrodos curtos em comparaçao com o comprimento dos bordos (15,16,19,20) e por os eléctrodos (17,18,21,22) serem desacoplados por meio de díodos (25,27,28,30).

62. - Potenciómetro rotativo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por se preverem para a compensação da queda de tensão de passagem dependente da temperatura dos díodos (25,27,28,30) resistências (R1,R2) com coeficientes de temperatura positivos.

7²· - Potenciómetro rotativo de acordo com as reivindicações 5 ou 6, caracterizado por a superfície de contacto coma qual o cursor (12) se aplica à pista de resistência (9) ser menor que a distância entre dois eléctrodos (17,18,21,22) vizinhos.

82. - Potenciómetro rotativo de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a pista de resistência (9) ser quadrada, quando suposta planificada.