-
Widerstandsvorrichtung in Form eines Doppelpotentiometers Die Erfindung
bezieht sich. auf eine Widerstandsvorrichtung in Form eines Doppelpotentiometers,
also eines Potentiometers, bei dem über eine einzige Achse gleichzeitig zwei unabhängig
voneinander wählbare Widerstandsbereiche eingestellt werden können. Im besonderen
bezieht sich die Erfindung auf sogenannte Präzisionspotentiometer, also auf Potenxiometer,
die in elektrischen Rechenanlagen, in Flugausrüstungen, in Fe.rnlenkwaffen usw.
eingesetzt werden sollen. Derartige Potentionmeter sollen nicht -nur eine besonders
große Linearkät des Widerstandsbereiches aufweisen, sondern sie sollen auch ein
geringes Eigenrauschen haben. Darüber hinaus wird gefordert, daß derartige Potentiometer
einfach in der Konstruktion und robust sowie leicht und auch rela-#iv stoßunempfindlich
sind und wenig Platz benötigen. Außerdem ist, was mit dem Potentiometer nach der
Erfindung besonders gut erreicht wird, ein niedriges, in sämtlichen Winkelstellungen
möglichst gleich großes Drehmoment für die Verstellung des Potentiometers notwendig.
-
Bei dem Doppelpotentiometer nach der Erfindung sind innerhalb eines
Gehäuses ebenso wie bei bekannten Ausführungen zwei kreisbahnförmige Widerstandsbahnen
vorgesehen, wobei allerdings mit Rücksicht auf die besonderen Verwendungszwecke
diese Widerstandsbahnen in einem allseits geschlossenen Gehäuse untergebracht sind.
Jeder Widerstandsbahn ist ein an der Mittelachse befestigter Schleifarm zur Einstellung
des wirksamen Widerstandsbereiches zugeordnet, so daß also auf der Achse für das
Doppelpotentiometer zwei Schleifarme vorgesehen sind, die gegeneinander isoliert
und getrennt zu Anschlußklemmen geführt sind.
-
Derartig aufgebaute Widerstandsvorrichtungen sind an sich bei Grobpotentiometem
bekannt. Bei einer vorbekannten Ausführung sind auf einer Achse zwei gegeneinander
isolierte Schleifarme vorgesehen, die an ihrem freien Ende mit polschuhartig geführten
Schleifarmen ausgerüstet sind, die auf kreisbahnförmigen, an den beiden Deckeln
des Potentiometers befestigten Widerstandsbahnen gleiten. Eine derartige Ausführung
ist für Radiogesäte u. dgl. gedacht, wo sie als Lautstärkeregelung eingesetzt werden
kann und wo es auf eine besondere Präzision nicht ankommt. Als Präzisionspotentiometer
ist die vorbekaamte Ausführung nicht geeignet.
-
Die Widerstandsvorrichtung nach der Erfindung unterscheidet sich von
dieser bekannten Ausführung dadurch, daß die Widerstandsbahnen in Form zweier ringförmiger
Widerstände ausgebildet sind, wobei die Erzelen des zweiten ringförmigen Widerstandes
zu den Enden des ersten ringförmigen Widerstandes um 180° versetzt sind, so daß
die zu den jeweiligen Widerstandsbahnen gehörenden Anschlußelemente ebenfalls um
180° versetzt und vorzugsweise angenähert in der gleichen Konstruktionsebene angeordnet
sind, und da.ß auf .der Mittelachse ein Rotor isohert angebracht ist, auf dem voneinander
getrennt zwei Schleifringe vorgesehen sind, die elektrisch mit den ebenfalls um
180° zueinander versetzten und isolierten Schleifarmen verbunden sind.
-
Bei der Widerstandsvorrichtung nach der Erfindung werden also die
beiden Widerstandsbahnen je zu einem praktisch geschlossenen Ring zusammengeführt,
wobei die Anschlüsse für den Anfang und das Ende jeder Widerstandsbahn zu der anderen
Widerstandsbahn um 180° versetzt befestigt sind. Hierdurch ergibt sich nicht nur
der hinsichtlich des aufzuwendenden Drehmoments besonders günstige Vorteil, daß
die beiden Schleifarme um 180° zueinander versetzt werden können, so daß sich das
Gewicht dieser Schleifarme gegenseitig kompensiert, sondern die versetzte Anordnung
der Anschlußklemmen ermöglicht auch die Hintereinanderschaltung mehrerer Potentiometerkörper,
ohne daß die Anschlußklemmen des einen Potentiometergehäuses in Berührung zu den
Klemmen des nächsten Gehäuses kommen. Dadurch wird es, auch möglich, in dem normalerweise
für ein Widerstandselement erforderlichen Raum zwei Widerstandselemente unterzubringen,
was den Raumbedarf um etwa 50% und das Gewicht um etwa 33 % verringert.
-
Es ist bereits eine Widerstandsvorrichtung bekannt, bei der über einen
durchgehenden Doppelschleifer
zwei diametral angeordnete Widerstandsbahnen
miteinander verbunden sind. Die vorbekannte Ausfiihrungsform zeigt jedoch keine
Möglichkeit, die beiden Arme elektrisch voneinander zu trennen, so daß auf diese
Weise ein Doppelpatendometer nicht aufgebaut werden kann.
-
Einzelheiten der Erfindung werden an Hand der Zeichnung erläutert.
-
Fig. 1 zeigt eine Stirnansicht einer Doppelpotentiometereinheit mit
einer durch das Gehäuse geführten Achse sowie die Anordnung der zwei Gruppen von
je drei Klemmen; Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch ein einzelnes Doppelpotentiometer
entlang der Linie 2-2 in Fig. 1; Fig. 3 zeigt die Stirnansicht eines Rotors, einer
Achse und zweier Schleifarme; die Ringwiderstände sind gestrichelt gezeichnet, und
ihre Enden stehen einander gegenüber; Fig. 4 zeigt in einer Seitenansicht die Anordnung
von Rotor, Achse, Schleifringen, Schleifarmen und Schleifern nach Fig. 3; Fig. 5
zeigt einen. Querschnitt durch mehrere mit einer Achse zu betätigende Doppelpotentiometer.
Die Fig. 1 und 2.- zeigen. ein einzelnes Doppelpotentiometer, das ein. Gehäuse 10
mit einer schmalen inneren kreisförmigen Aussparung 11 aufweist, die von einer Seite
angesenkt ist. Die entgegengesetzte Gehäuseseite weist eine entsprechende kreisförmige
Aussparung 12 auf. Die Aussparung 11 kann die entsprechende Aussparung 12 eines
zweiten Gehäuses oder eine Endplatte aufnehmen. Neben dem inneren Ende der Aussparung
12 liegt eine schmale Aussparung 13, deren Durchmesser größer als der der Aussparung
12 .ist und die in einer etwas tieferen schmalen Aussparung 14 endet, die sich nicht
bis zur Oberfläche der Aussparung 12 erstreckt. Die äußere Oberfläche des Gehäuses
10 weist an der Außenkante, wo die Aussparung 11 beginnt, eine Aussparung 15 auf,
die in ihrer Tiefe der Aussparung 13 entspricht. Auch die Aussparung 15 endet in
einer schmalen, etwas tieferen Aussparung 16. Ein ringförmiger Klemmring
17 mit einem der Gestalt der Aussparungen 13, 14, 15 und
16 entsprechenden Querschnitt hält für den Fall, daß zwei Gehäuse zusammengefügt
werden, diese beiden Gehäuse, oder für den Fall, daß ein Gehäuse und dessen Abdeckplatte
zusammengefügt werden, dieses Gehäuse mit dieser Abdeckplatte zusammen, sobald die
in Fig. 1 mit 18 #bzw. 19 bezeichneten Enden des Klemmrings durch ein geeignetes
Befestigungsmittel, beispielsweise die Schraube 20, zusammengepreßt werden, nachdem
der Klemmring genau in die Aussparungen eingepaßt wurde. Da die Innenfläche der
Kanten des Klemmrings, die in die Aussparungen 14 und 16 eingreifen, leicht angeschrägt
ist, pressen sie die beiden Gehäuse in radialer Richtung und in Längsrichtung aufeinander,
sobald der Klemmring durch die Schraube 20 gespannt wird.
-
Die Abschlußkappe 21 hat eine axiale Aussparung 22, in die ein Kugellager
oder eine Buchse 23 eingesetzt ist. Die Oberfläche der Abschlußkappe 21 weist auf
der Seite, auf der die Aussparung 22 liegt, eine entsprechende Aussparung 12 und
eine flachere Aussparung 13 auf, die der Aussparung 13 des Gehäuses entspricht und
ebenfalls in einer etwas tieferen Aussparung 14 endet.- Hierdurch kann der Klemmring
17 die Abschlßkappe 21 gegen die entsprechende Seite des. Gehäuses 10 pressen. Eine
zweite Abschlußkappe 24, die auf einer Seite eine Aussparung 11 aufweist, weist
ebenfalls eine flache äußere Aussparung 15, entsprechend der Aussparung 15 des Gehäuses,
auf. Diese Aussparung endet in einer etwas tieferen Aussparung 16. Die Abschlußkappe
24 kann also die andere Seite des Gehäuses 10 abschließen. Die Seite der Abschlußkappe
24, auf der die Aussparung 11 liegt, weist eine axiale Aussparung 25 auf, in die
ein Kugellager oder eine Buchse 26 eingesetzt ist. Eine Bohrung 27 "fuhrt koaxial
durch die Aussparung 25 zur anderen Saite der Abschlußkappe 24 hindurch. Durch die
Bohrung. 27 kann eine Achse 28 gesteckt und in den Kugellagern. oder Buchsen 23
und 26 gelagert werden. Die Bohrung 27 hat einen etwas größeren Durchmesser als
die Achse, um diese nicht zu behindern.
-
Das Gehäuse weist innen neben den Kupplungsstellon 11 und 12 Aussparungen
29 und 30 auf, in die Isolierringe 31 und 32 eingepaßt sind. Ein erster Ringwiderstand,
vorzugsweise ein spiralförmig, gewickelter Widerstand 33, ist auf dem Isolierring
31 gelagert. Ein entsprechender zweiter Widerstand 34 ist auf dem Isolierring 32
gelagert. Die Innenflächen der Ringwiderstände 33 und 34 sind koaxial zur Achse
28. Das eine Ende 36 des Widerstandes 33 ist mit der isolierten Klemme 37 (Fig.
1) und das andere Ende 38 dieses Widerstandes mix der isolierten Klemme 39 verbunden.
In gleicher Weise ist das eine Ende 40 des Widerstandes 34 mit der isolierten Klemme
41 und das andere Ende 42 dieses Widerstandes mit der Klemme 43 verbunden. Die Lücken
zwischen den Enden der Ringwiderstände 33 und 34 sind auf den entsprechenden Isolierungen
um 180° gegeneinander versetzt. Selbstverständlich können an Stelle der spiralförmig
gewickelten Widerstände 33 und 34 auch andere geeignete ringförmige Widerstandstypen
verwendet werden.
-
Ein Rotor 44 aus geeignetem Isoliermaterial ist an der Achse 28 auf
beliebige, geeignete Weise " befestigt, z. B. aufgepreßt. Der Rotor 44 ist im wesentlichen
zylinderförmig und hat in der Mitte einen ringförmigen, schmalen Steg 45, der die
beiden Schleifringe 46 und 47 im eingebauten Zustand voneinander trennt und gegeneinander
isoliert. Die Schleifringe 46 und 47 bestehen aus elektrisch leitendem, niederohmigem
Material. Jeder Schleifring weist eine vorzugsweise V-förmige Nut auf, die mit 48
bzw. 49 bezeichnet ist.
-
Eine federnde Kontaktbürste ist an der Klemme 51, die aus dem Gehäuse
10 herausragt und den Klemmen 37 und 39 in Fig. 1 entspricht, befestigt und häuft
in dar Nut 48. Eine zweite federnde Kontaktbürste ist an der Klemme 53, die aus
dem Gehäuse 10 herausragt und den Klemmen 41 und 43 in Fig. 1 entspricht, befestigt
und läuft in der Nut 49.
-
Der Schleifarmträger 55 ragt radial an dem einen Ende des Rotors 44
hervor und: gibt Kontakt mit dem Schleifring 46. Der zweite Schleifarmträger 56
.ragt radial am anderen Ende des Rotors 44 hervor und gibt Kontakt mit dem Schleifring
47. Die Träger 55 und 56 sind um 180° gegeneinander versetzt. Ein erster Schleifarm
57, vorzugsweise aus niederohmigem Edelmetall, ist am Ende von Arm 55 und ein zweiter,
gleicher Schleifarm 58 am Ende von Arm 56 befestigt. Der Teil jedes Schleifarmes,
der die Innenfläche .des Ringwiderstandes berührt, ist vorzugsweise V-förmig und
in der Nie des Schleifarmendes oder am Schleifarmende angeordnet. Die
Spitze
des V ist leicht abgerundet und unterstützt das sanfte Gleiten des Schleifarmes
längs der Kontaktfläche des Ringwiderstandes bei einem minimalen Drehmoment. Die
Schleifarme sind gleich lang und so justiert, daß die V-förmigen Kontaktstücke einen
ausreichend starken Druck von ungefähr 1,4 mg/cm auf die Innenfläche der Ringwiderstände
ausüben. Die Arme 55 und 56 können lang oder kurz sein, je nachdem, wie groß der
Durchmesser des verwendeten Gehäuses ist. Da die Arme um 180° gegeneinander versetzt
sind, sind auch die V-förmigen Kontaktstücke um 180° gegeneinander versetzt.
-
Fig. 5 zeigt einen Querschnitt durch eine Anordnung mit drei Doppelpotentiometereinheiten,
die um eine Achse angeordnet sind. Diese Anordnung enthält sechs getrennte Potentiometer.
Auf einer Achse können beliebig viele Einheiten angebracht werden. Es wurden Anordnungen
mit dreißig Doppelpotentiometern aufgebaut, die alle über eine einzige Achse betrieben
werden konnten, nachdem sie eingestellt worden waren.
-
Die Einstellung jeder Potentiometereiuheit wird einfach dadurch erreicht,
daß die Schraube 20 des entsprechenden Klemmringes 17 gelöst und das Gehäuse
so lange gedreht wird, bis die betreffende Einheit den der Stellung der Achse entsprechenden
Widerstandswert aufweist.
-
Die Arbeitsweise des Doppelpotentiometers gemäß der Erfindung ist
folgende: Die Schleifarme 57 und 58 laufen an der Innenfläche der Ringwiderstände
entlang, wenn die Achse gedreht wird. Da der Ringwiderstand koaxial zu der Achse
ist, übt der Schleifarm stets den gleichen Druck aus. Der jeweils fließende Strom
wird durch den zwischen dem Schleifarm und dem Ende des Ringwiderstandes liegenden
Widerstandswert bestimmt. Der befestigte federnde Kontakt, der stets Köntakt mit
dem entsprechenden Schleifring macht, vervollständigt den Stromkreis zwischen dem
Schleifarmkontakt und der Klemme am anderen Ende des Widerstandes.
-
Der Drehbereich zwischen den Widerstandsenden variiert entsprechend
den besonderen Verhältnissen bei verschieden großen Potentiometern. Er liegt im
allgemeinen zwischen 351 und 358° und ist teilweise von der Größe des Potentiometers
und von dem Durchmesser des Widerstandsdrahtes des Ringwiderstandes abhängig.
-
Selbstverständlich können im Rahmen der Erfindung verschiedene Abänderungen
bei konstruktiven Details durchgeführt werden.