DE808852C - Potentiometer aus homogenem Widerstandsmaterial - Google Patents

Description

• Potentiometer aus homogenem Widerstandsmaterial Es sind Verfahren bekannt, nach denen stufenlos veränderliche Potentiometer dadurch hergestellt werden können, daß die Potentiometer eine über den ganzen Bereich sich erstreckende Ableitung eines Widerstandsmaterials zum Nullpunkt des Potentiometers erhalten. Diese Potentiometer haben Kennlinien, die in einem gewissen Regelbereich exponentiellen Verlauf haben, die Eher besonders im Anfang des Regelbereiches erheblich vom exponentiellen Charakter abweichen. Die Stromzuführung geschieht bei diesen Potentiometern ziemlich punktförmig. Dadurch wird die Umgebung des Zuleitungspunktes leicht überlastet. Wird aber, um die Überlastungsgefahr zu verringern, der Zuleitungspunkt zur Fläche ausgeweitet, so resultieren daraus weitere Abweichungen vom exponentiellen Charakter. Die Erfindung zeigt Wege, wie diese Nachteile vermieden werden können. Außerdem gibt sie an, auf welche Art Kennlinien erzielt werden 'können, die genau einen vorgeschriebenen Verlauf haben. Nach der Erfindung wird ein Widerstandsstreifen mit überall gleicher Leitfähigkeit hergestellt. An der einen Seite wird der Widerstandsstreifen auf seiner ganzen Länge mit einem Leiter AB, z. B. aus aufgespritztem Silber, verbunden (Abt. r). Bei E wird die Zuleitung in Form einer Fläche (doppelt schraffiert gezeichnet) ebenfalls aus gut leitendem Material angebracht. Diese Zuleitung erhält erfindungsgemäß eine solche Form, daß auf dem Widerstandsstreifen dieselbe Potentialverteilung herrscht, wie sie entstehen würde, wenn der Strom bei E punktförmig zugeleitet würde. In Abt). 2 ist diese Potentialverteilung dargestellt. Die Äquipotentiallinien sind ausgezogen und die Stromlinien gestrichelt gezeichnet. Zu diesem Zweck muß die Zuleitungsfläche mit einer Äquipotentiallinie, der Potentialverteilung bei punktförmiger Zuleitung, begrenzt werden. Die Größe der Zuleitungsfläche wird erfindungsgemäß so gewählt, daß die optimale Belastbarkeit der Platte erreicht wird. Der Schleifer S, der die Teilspannung abgreift, läuft nicht auf der Geraden EF, sondern empfindungsgemäß je nach dem gewünschten Spannungsverlauf auf einer Kurve (Abb. 3). Wird, z. B. für bestimmte Meßzwecke oder Steuerungszwecke, der Spannungsverlauf U = f (x) gewünscht, so muß S auf der durch die Gleichung bestimmten Kurve laufen.
• Soll insbesondere U = c # e-kx sein, so schleift S auf einer Geraden, die parallel EF im Abstand von etwa 0,2b verläuft.
• In den obigen Formeln sind x und y die Koordinaten der jeweiligen Schleiferstellung. Die Lage des Koordinatensystems geht aus Abb. i hervor. b ist die Breite des Widerstandsstreifens (s. Abb. i). c ist eine Konstante, deren Größe proportional der am Eingang des Widerstandsstreifens liegenden Spannung ist. k ist eine weitere Konstante. Sie hat den Wert 2 b .
• Die abgegriffene Spannung genügt dann bis auf minimale Abweichungen dieser Funktion. (Im imgünstigsten Punkt ist diese kleiner als 9 %, im allgemeinen aber so klein, daß sie überhaupt nicht meßbar ist.) Diese oben angegebenen Prinzipien können nicht nur für die Herstellung normaler Spannungsteiler, sondern mit Vorteil auch zur Herstellung eines Umblendepotentiometers mit doppelt exponentieller Charakteristik verwendet werden. Soll beispielsweise von der höchsten Lautstärke eines Tonereignisses (etwa Musik) über stetig abnehmende Lautstärke nach einem Kleinstwert und gleichzeitig von einem Kleinstwert der Lautstärke des anderen Tonereignisses, z. B. Sprache, über stetig zunehmende Lautstärke bis zur Höchstlautstärke dieses Tonereignisses geregelt werden, so ist es erwünscht, daß die Regelkurve jeder der beiden Spannungen exponentiell verläuft, entsprechend dem Lautstärkeempfinden des Ohres.
• Es sind Potentiometer bekannt, die diese Aufgabe lösen. Wird dabei der Widerstand mittels Draht hergestellt, so ist exponentieller Verlauf nur annäherungsweise und stufenförmig zu erreichen, wobei die Herstellung der Wicklungen technisch kompliziert ist. Auch weilt der Widerstand durch Hall)-leiterniassen dargestellt wird, 'kann der exponentielle \'erlatif nur durch einige lineare Stücke erreicht werden, wie es z. B. Abb. 4 zeigt. Bei diesem Beispiel gesteht die Platte aus zwei Stufen verschiedenen spezifischen Widerstandes (I und II). Zwischen A und El liegt die erste Spannung,.zwischen A und EZ die zweite Spannung und zwischen S und A die abgegriffene Spannung. Der sich ergebende Spannungsverlauf ist in Ab-b. 5 gezeichnet. Je besser die Annäherung an die exponentielle Kurve sein soll, desto mehr Stufen sind erforderlich, was um so komplizierter ist, als sie spiegelbildlich auf beiden Seiten erforderlich sind.
• Werden erfindungsgemäß die oben angegebenen Prinzipien verwetldet, so läßt sich ein ideal doppelt exponentielles Umblendepotentiometer sehr einfach herstellen. Abb.6 zeigt eine beispielsweise Lösung dieser Aufgabe. Die ganze Widerstandsplatte hat überall gleiche spezifische Leitfähigkeit. Der eine Rand ist mit dein Leiter AB (z. B. Silberstreifen) versehen. Bei E1 und E2 befinden sich die beiden Stromzuführungsflächen, nach Form und Größe so, wie oben beschrieben. Zwischen A und El liegt die erste Spannung, zwischen A und E, die zweite Spannung, zwischen S und A liegen die abgegriffenen Spannungen, deren Verlauf durch Abb. 7 dargestellt wird. Die durchgezeichnete Kurve gibt den Anteil der ersten Spannung und die gestrichelte Kurve den Anteil der zweiten Spannung, der am Schleifer liegt. x ist die Schleiferstellung.
• Schließlich sei bemerkt, daß die oben angegebenen Potentiometer nicht nur in gestrec.kter, sondern ebenso in runder, zylindrischer oder anderer Form hergestellt werden können. Abb. 8 zeigt eine runde Ausführungsform.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Potentiometer aus homogenem Widerstandsmaterial mit über den ganzen Widerstandsbereich sich erstreckender Ableitungp mit maximaler Belastbarkeit, mit der gleichen Potentialverteilung wie ein Potentiometer mit punktförmiger Stromzuführung, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromzuführung als Fläche aus gut leitendem Material hergestellt ist und diese Fläche voll einer Äquipotentiallinie der Potentialverteilung wie bei punktförmiger Zuleitung begrenzt wird.
2. 2. Potentiometer nach Anspruch i mit einem Spannungsverlauf nach einer vorgegebenen Funktion U = f (x), dadurch gekennzeichnet, daß der Schleifer auf einer Ba!hti, die der Gleichung genügt, über den Widerstandsstreifen läuft, wobei x und y die Koordinaten der jeweiligen Schleiferstellung sind, b die Breite des Widerstandsstreifens und c eine Konstante ist.
3. 3. Potentiometer nach Anspruch i mit hoher Annäherung an exponentiellen Charakter, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleiferbahn eine Gerade ist, die eineu Abstand Von 0,22b vom äußeren Rand erhält.
4. 4. Potentiometer zum Umblenden von einer Spannung auf eine andere mit doppelt exponentieller Kennlinie, dadurch gekennzeichnet, daß ein linearer Widerstandsstreifen eine Ableitung auf seiner ganzen Länge und je eine Zuleitung nach Anspruch i am Anfang und am Ende erhält.