DE965827C

DE965827C - Attenuation regulator from a homogeneous surface resistance

Info

Publication number: DE965827C
Application number: DER8208A
Authority: DE
Inventors: Karl Lutz
Original assignee: RUNDFUNK BETR STECHNIK GmbH
Current assignee: RUNDFUNK BETR STECHNIK GmbH
Priority date: 1952-02-01
Filing date: 1952-02-01
Publication date: 1957-06-19

Description

Dämpfungsregler aus einem homogenen Flächenwiderstand Zur Regelung der Dämpfung in elektrischen Übertragungseinrichtungen sind je nach der Aufgabenstellung verschiedene Regler in Gebrauch. Sehr hohe Anforderungen werden an die Regler für Musikübertragungsanlagen z. B. beim Rundfunk und Tonfilm gestellt. Die Bedingungen, die an derartige Regler gestellt werden, sind erstens eine möglichst große Gesamtdämpfung bei gleichzeitig linearem Verlauf der logarithmischen Dämpfungskurve über den gesamten Reglerweg, wobei im Ausschaltbereich die Spannungsmöglichkeit auf Null herabgehen soll, zweitens ein großer Eingangswiderstand, drittens ein möglichst von der Reglerstellung unabhängiger Ausgangswiderstand. Die bisher üblichen logarithmischen Potentiometer erfüllen wohl die erste Bedingung, bieten aber Schwierigkeiten in der Anpassung an das auf den Regler folgende Glied der Übertragungskette. Sie haben sich im Rundfunkbetrieb und in'der Tonfilmtechnik nicht bewährt. An deren Stelle werden nun feingliedrige Regler in Form von Vierpolketten in Anwendung gebracht. Die einzelnen Gl.iedler dieser Kette können dabei aus mi;t Draht gewickelten Gegenständen bestehen oder auch aus Kohleschichtwiderständen. Die elektrischen Eigenschaften dieser Regler leiten sich aus der Vierpoltheorie ab. Derartige Regler sind einerseits infolge der hohen Stufenzahl sehr kostspielig und befriedigen andererseits vor allem bei geringerer Gliederzahl nicht, da sich der Übergang des Schleifers von einer Stufe zur anderen in Form von Knackgeräuschen unangenehm bemerkbar macht.Attenuation controller from a homogeneous sheet resistance For regulation the attenuation in electrical transmission equipment depends on the task at hand various regulators in use. Very high demands are made on the controller for Music transmission systems z. B. in radio and sound film. The conditions, that are placed on such controllers are, first of all, the greatest possible overall damping with a simultaneous linear course of the logarithmic damping curve over the entire Controller travel, with the voltage option dropping to zero in the switch-off range should, secondly, a large input resistance, thirdly, if possible from the controller position independent output resistance. The usual logarithmic potentiometers arguably meet the first condition, but present difficulties in adaptation to the link in the transmission chain following the controller. You've got into broadcasting and not proven in sound film technology. In their place are now slender Regulator in the form of four-pole chains brought into use. The individual members This chain can consist of objects wound with wire or also from carbon film resistors. The electrical properties of these regulators derive from the quadrupole theory. Such regulators are on the one hand as a result the high number of stages very expensive and satisfying on the other hand especially with a smaller number of links, since the transition of the grinder from one level to the other in the form of cracking noises.

Es sind nun bereits zur Vermeidung dieser Störungen Vorschläge gemacht worden, Regler aus einer homogenen Kohleschicht herzustellen, die den verlangten logarithmischen Gang der Ausgangsspanneng haben. Kohleschichtwiderstände in Form von Kreissegmenten haben den verlangten logarithmischen Gang. Sie können aber nicht als Regler verwendet werden, da ihr Ausgangswiderstand ähnlich wie bei Potentiometern mit zunehmendem Reglerweg nach Null abnimmt.Proposals have already been made to avoid these disturbances have been to manufacture regulators from a homogeneous layer of carbon, which required the have a logarithmic rate of the output voltage. Carbon film resistors in the form of circle segments have the required logarithmic rate. But you can't can be used as a regulator, as their output resistance is similar to that of potentiometers decreases with increasing control travel to zero.

Eine bekannte Anordnung (deutsche Patentschrift 8o8 852) geht ebenfalls vors der Totentialtheorie aus, behandelt aber nur einen in der Längsrichtung unbegrenzten Widerstandsstreifen, nicht aber einen Widerstandsstreifen, der durch drei stromundurchlässige und eine stromdurchlässige Kante begrenzt ist. Dieser bekannte Widerstand hat nur im mittleren Bereich des Reglerweges einen angenähert linearen Verlauf der logarithmischen Dämpfungskurve. Am Anfang und Ende des Reglerweges hat die Dämpfungskurve eine andere Neigung, so daß die Dämpfungskurve, auch nicht mehr angenähert, als linear bezeichnet werden kann. Nach der Potentialtheorie ist in einem räumlich begrenzten Flächenleiter der Dämpfungsverlauf sowie der Verlauf des Ausgangsscheinwiderstandes durch die Randbedingungen und die Anfangsbedingungen bestimmt. Die Anfangsbedingungen, die in diesem Fall durch die zylindrische Form der Stromzuführung (Elektrode) gegeben sind, bestimmen die Abweichungen des Dämpfungsverlaufes zu Beginn des Reglerweges und gleichzeitig die Größe des Eingangswiderstandes und der Gesamtdämpfung.A known arrangement (German patent specification 8o8 852) is also based on the total theory, but only deals with a resistance strip that is unlimited in the longitudinal direction, but not one resistance strip that is delimited by three current-impermeable and one current-permeable edge. This known resistance has an approximately linear course of the logarithmic damping curve only in the middle area of the controller travel. At the beginning and the end of the control path, the damping curve has a different slope, so that the damping curve, even if it is no longer approximated, can be described as linear. According to the potential theory, the attenuation curve and the curve of the output impedance in a spatially limited surface conductor are determined by the boundary conditions and the initial conditions. The initial conditions, which in this case are given by the cylindrical shape of the power supply (electrode), determine the deviations in the damping curve at the beginning of the controller travel and, at the same time, the size of the input resistance and the total damping.

In der nachfolgend beschriebenen Erfindung werden nun, von der rechteckigen Form eines Widerstandsstreifens ausgehend, Vorschläge gemacht, wie durch geeignete Gestaltung der Begrenzungskanten (Randbedingungen) der gewünschte logarithmische Verlauf der Dämpfungskurve erzielt werden kann und gleichzeitig die Bedingungen für den Eingangs- und Ausgangswiderstand erfüllt werden können. Es ist jedoch dazu erforderlich, daß von der rechteckigen Form des Widerstandsstreifens abgegangen wird.In the invention described below are now, from the rectangular Starting out in the form of a resistance strip, suggestions made as to how suitable Design of the boundary edges (boundary conditions) of the desired logarithmic Course of the damping curve can be achieved and at the same time the conditions for the input and output resistance can be met. However, it is about this required that departed from the rectangular shape of the resistance strip will.

In einem rechteckigen Widerstandsstreifen, der sehr viel länger ist als breit und dessen Elektrode die angenommene Form eines Zylinders mit dem' Radius r hat, ist der Eingangswiderstand proportional im Verhältnis der Breite b des Streifens zum Radius r des Quellzylinders (Elektrode). Die Gesamtdämpfung ist proportional dem Verhältnis der Breite b- des Streifens zum Radius r des Quellzylinders und proportional dem Verhältnis Länge des Streifens zur Breite des Streifens. Je kleiner also der Radius des Quellzylinders ist, um so größer sind der Eingangswiderstand und die Gesamtdämpfung. Ein kleiner Radius des Quellzylinders auf der anderen Seite bedingt jedoch einen sehr starken Anstieg der Dämpfungskurve zu Beginn des Reglerweges und damit eine sehr starke Abweichung der Neigung der Dämpfungskurve zu Beginn des Reglerweges gegenüber der Neigung der Dämpfungskurve im mittleren Regelbereich.In a rectangular resistance strip which is much longer than it is wide and whose electrode has the assumed shape of a cylinder with the radius r, the input resistance is proportional to the ratio of the width b of the strip to the radius r of the source cylinder (electrode). The total attenuation is proportional to the ratio of the width b- of the strip to the radius r of the swelling cylinder and proportional to the ratio of the length of the strip to the width of the strip. The smaller the radius of the swelling cylinder, the greater the input resistance and the total damping. However, a small radius of the swelling cylinder on the other hand results in a very strong increase in the damping curve at the beginning of the controller path and thus a very large deviation of the inclination of the damping curve at the beginning of the controller path compared to the inclination of the damping curve in the middle control range.

Eine Begradigung der Dämpfungskurve bei gleichzeitig hoher Gesamtdämpfung und hohem Eingangswiderstand wird nun mit einem Dämpfungsregler aus einem homogenen Flächenwiderstand erreicht, bei dem gemäß der Erfindung zwischen der Elektrode und der Ableitung eine Aussparung der Widerstandsschicht angebracht und die Form der an der' Stelle der Aussparung noch verbleibenden. Widerstandsschicht so gewählt ist, daß deren Dämpfungskurve dieselbe Neigung hat wie die Dämpfungskurve der sich an die Aussparung anschließenden Widerstandsschicht. Die Gesamtdämpfung kann noch vergrößert werden dadurch, daß man am Ende des Regl-rweges die Breite des Streifens verkleinert. Durch diese Verkleinerung der Breite des Streifens wird ebenfalls eine Begradigung der Dämpfungskurve am Ende des Reglerweges erzielt und gleichzeitig eine Begradigung des Verlaufes des Ausgangwiderstandes. In der Rundfunkindustrie wird nun darüber hinaus verlangt, daß die Dämpfungskurve gegen Ende des Reglerweges einen steileren Verlauf hat als zu Beginn oder im mittleren Bereich des Reglerweges. Durch geeignete Wahl der Breite des Widerstandsstreifens gegen Ende des Reglerweges kann man jedoch jede beliebige Steilheit der Dämpfungskurve erzielen. Wesentlich ist nur die Erkenntnis, daß die Größe und die Form der Begrenzungskanten eines rechteckigen oder vieleckigen Leiters die Steilheit der Dämpfungskurve bestimmen. Im folgenden werden an einem Beispiel die Einzelheiten und die Gestaltung eines derartigen Reglers beschrieben, wobei ein geradliniger Reglerweg vorausgesetzt wird und die Dämpfungskurven im letzen Drittel des Reglerweges steiler verlaufen soll als am Anfang und in der Mitte des Reglerweges.A straightening of the damping curve with a high overall damping at the same time and high input resistance is now converted from a homogeneous one with a damping controller Achieved sheet resistance in which according to the invention between the electrode and the derivation attached a recess in the resistance layer and the shape of the in the place of the recess still remaining. Resistance layer so chosen is that their damping curve has the same slope as the damping curve of itself resistance layer adjoining the recess. The total attenuation can still can be increased by increasing the width of the strip at the end of the control path scaled down. By reducing the width of the strip, a The attenuation curve is straightened out at the end of the controller travel, and at the same time straightening the curve of the output resistance. In the broadcast industry it is now also required that the damping curve towards the end of the controller travel has a steeper course than at the beginning or in the middle of the controller path. By suitable choice of the width of the resistance strip towards the end of the regulator path however, any slope of the damping curve can be achieved. Essential is just the realization that the size and shape of the boundary edges of a rectangular or polygonal conductor determine the steepness of the attenuation curve. Hereinafter an example shows the details and the design of such a controller described, whereby a straight control path is assumed and the damping curves should be steeper in the last third of the controller path than at the beginning and in the Middle of the control path.

A C D B stellt einen streifenförmigen Isolierkörper dar, -auf dem eine gleichmäßige Kohleschicht flächenhaft aufgebracht ist. Die Längsseite CD des Streifens trägt einen mit der Kohleschicht leitend verbundenen, gut leitenden schmalen Metallstreifen. Auf der Kohleschicht gleitet ein Abnahmekontakt, meist aus Kohle oder Silbergraphit, der parallel zu AB in der Nähe des oberen Reglers verschiebbar ist. ACDB represents a strip-shaped insulating body - on which a uniform layer of carbon is applied over a large area. The long side CD of the strip carries a narrow metal strip that is conductively connected to the carbon layer and has good conductivity. A pick-up contact, usually made of carbon or silver graphite, slides on the carbon layer and can be moved parallel to AB near the upper regulator.

A ist die Eingangselektrode, CD ist zugleich Eingangs- und Ausgangselektrode und wird im folgenden mit »Ableitung« bezeichnet. An AC wird die Eingangsspannung angelegt. Bei KD wird die. Ausgangsspannung abgenommen. Man kann zeigen, daß diese Anordnung im mittleren Regelbereich eine logarithmische Charakteristik hat, daß aber die übrigen Bedingungen nicht eingehalten werden. Um sie zu erfüllen, ist eine Reihe von Maßnahmen erforderlich, die im folgenden beschrieben werden. Die am Regler gemäß Abb. i gemessene Kennlinie weist im Anfang einen starken Aufstieg der Dämpfung auf, der auf die Zusammendrängung der Stromlinien in der nahezu punktförmigen Elektrode A zurückzuführen ist. Wird diese Elektrode einfach vergrößert, so sinkt dadurch der Eingangswiderstand des Reglers, da der Weg AC kleiner wird. Um die Verringerung dieses Widerstandes zu vermeiden, wird ein Teil der Schicht zwischen A und C herausgenommen. Dadurch wird der Dämpfungsverlauf begradigt, ohne daß der Eingangswiderstand zu klein wird. Eine weitere Begradigung des Dämpfungsverlaufes kann dadurch erzielt werden, daß in dem übrigbleibenden Teil der Schicht A E L F (Abb. 2) gut leitende Querstreifen angebracht werden. Durch dieses Raster werden die Stromlinien vorzugsweise in Längsrichtung gezwungen, was ebenfalls eine Verringerung des Dämpfungsanstiegs zur Folge hat. Durch diese drei Maßnahmen wird eine sehr gute Dämpfu.ngskurve erzielt (Abb. 2). Die Eingangselektrode besteht aus einem Streifen AE, dessen Länge 15 bis 5o% der Breite FC beträgt. Man kann die Strecke A-F als einen dem Flächenwiderstand vorgeschalteten, nahezu linearen Widerstand auffassen. Im Endgebiet ist der logarithmische Dämpfungsverlauf auf einfache Art durch Verlängerung des Widerstandsstreifens über den Regelbereich hinaus erzielbar. Die Herstellung eines angenähert logarithmischen Dämpfungsverlaufes im Endgebiet ist auch durch .Anschalten eines Abschlußwiderstandes am Ende des Streifens oder noch einfacher durch Überbrücken eines Teiles der Widerstandsschicht längs der Strecke B-D möglich. Dies ist in Abb. 2 durch Heraufziehen der »Ableitung« in Richtung nach B erreicht worden. Diese Maßnahmen führen auch gleichzeitig zur Aufrechterhaltung eines konstanten Ausgangswiderstandes bis zur Endstellung des Reglers.A is the input electrode, CD is both input and output electrode and is referred to in the following as »derivation«. The input voltage is applied to AC. At KD , the. Output voltage decreased. It can be shown that this arrangement has a logarithmic characteristic in the middle control range, but that the other conditions are not met. In order to meet them, a number of measures are required, which are described below. The characteristic curve measured on the controller in accordance with Fig. If this electrode is simply enlarged, the input resistance of the controller is reduced because the path AC becomes smaller. In order to avoid reducing this resistance, part of the layer between A and C is removed. This straightens the attenuation curve without the input resistance becoming too small. A further straightening of the attenuation curve can be achieved by applying highly conductive transverse strips in the remaining part of the AELF layer (Fig. 2). The streamlines are preferably forced in the longitudinal direction by this grid, which also results in a reduction in the increase in attenuation. A very good damping curve is achieved through these three measures (Fig. 2). The input electrode consists of a strip AE, the length of which is 15 to 50% of the width FC. The distance AF can be understood as an almost linear resistance upstream of the sheet resistance. In the end area, the logarithmic attenuation curve can be achieved in a simple manner by extending the resistance strip beyond the control range. The production of an approximately logarithmic attenuation curve in the end area is also possible by switching on a terminating resistor at the end of the strip or, even more simply, by bridging part of the resistance layer along the line BD. This has been achieved in Fig. 2 by pulling up the "derivative" in the direction of B. These measures also lead to the maintenance of a constant output resistance up to the end position of the controller.

Der Ausgangswiderstand eines Streifens nach Abb. i hängt nicht nur von der Breite des Streifens, sondern auch von der die Abnahme bewirkenden Kohleelektrode ab. Er wird ferner um so größer. je näher die Elektrode am Rande liegt. Dies gibt ein Mittel in die Hand, um den Widerstand zu verändern. Soll z. B. die Dämpfungskennlinie im Arbeitsbereich des Reglers, der im allgemeinen die ersten zwei Drittel des gesamten Regelweges einnimmt, eine geringe Steilheit haben und im Ansschaltbereich, also im letzten Drittel, eine große Steilheit, so liegt es nahe, einfach zwei Streifen verschiedener Breite zusammenzuschalten. Wollte man den Ausgangswiderstand konstant halten, dann müßte die Abnahmeelektrode im breiten Teil weiter vom Rand entfernt laufen als im schmalen Teil. Dies kann zweckmäßigerweise am einfachsten dadurch geschehen, daß die Kohleschicht im schmaleren Teil auch auf der der Ableitung gegenüberliegenden Seite schmaler gehalten wird, so daß die Bahn der Abnahmeelektrode dann automatisch näher am Rand liegt. Wird ein Übergang zwischen breitem und schmalem Teil geschaffen, .so kann auch der Randübergang, wie in Abb. 2 gezeichnet, entsprechend ausgebildet werden. Durch lange schmale Streifen lassen sich Regler mit sehr hoher Gesamtdämpfung herstellen. Soll die Ausgangsspannung aber auf Null heruntergehen, so bleibt nur ein Kurzschließen ü'irig. Ein Kurzschließen des Ausgangs würde aber auch den Ausgangswiderstand herabsetzen. Um dies zu vermeiden, wird der Kurzschluß nicht am Ende, sondern an einer weiter dem Eingang zu liegenden Stelle durchgeführt. Die Schicht wird an dieser Stelle getrennt und die dadurch entstehenden beiden Teile stehen nur unten an der »Ableitung« und oben an der Kontaktbahn, die an dieser Stelle gut leitend gemacht wird, miteinander in Verbindung. In der Endstellung des Reglers, wenn der Abnahmekontakt bei B angelangt ist, wird dann über einen Hilfskontakt der Kurzschluß herbeigeführt.The initial resistance of a strip according to Fig. I not only depends on the width of the strip, but also on the carbon electrode causing the decrease away. Furthermore, it becomes all the greater. the closer the electrode is to the edge. This gives a means at hand to change resistance. Should z. B. the damping characteristic in the working range of the controller, which is generally the first two thirds of the total Control path occupies, have a low slope and in the connection range, so in the last third, a great steepness, it stands to reason, just two stripes of different widths to be interconnected. If you wanted the output resistance to be constant hold, then the pick-up electrode would have to be further away from the edge in the broad part run than in the narrow part. The simplest way of doing this is expediently happen that the carbon layer in the narrower part also on the opposite of the discharge Side is kept narrower, so that the path of the pickup electrode then automatically closer to the edge. If a transition is created between the wide and narrow part, .so the edge transition, as shown in Fig. 2, can be designed accordingly will. Long, narrow strips allow regulators with a very high total attenuation produce. However, if the output voltage is to go down to zero, all that remains is short-circuiting is necessary. However, short-circuiting the output would also reduce the output resistance reduce. To avoid this, the short circuit is not at the end, but at at a point further from the entrance. The shift will be on this And the resulting two parts are only at the bottom of the "Derivation" and at the top of the contact track, which is made conductive at this point will, in connection with each other. In the end position of the controller when the acceptance contact has reached B, the short circuit is then brought about via an auxiliary contact.

Abb.2 zeigt die Ausführung eines Reglers, bei dem sämtliche beschriebenen Maßnahmen durchgeführt sind; Abb. 3 zeigt eine vereinfachte Form, bei der auf Konstanthaltung des Ausgangswiderstandes verzichtet wurde; Abb. q. gibt eine für einen Drehregler geeignete Ausführungsform an.Fig.2 shows the design of a controller in which all of the described Measures are carried out; Fig. 3 shows a simplified form in which to keep constant the output resistance was waived; Fig.q. is one for a knob suitable embodiment.

Natürlich können die Regler auch symmetrisch und womöglich auch auf gemeinsamer Isolierplatte aufgebaut werden, wobei dann unter Umständen die Ableitungen zusammenfallen und ganz oder teilweise weggelassen werden können (Abb. 5).Of course, the controls can also be symmetrical and possibly also on common insulating plate can be built, in which case the discharges coincide and can be wholly or partially omitted (Fig. 5).

Claims

PATENT CLAIMS: i. Attenuation regulator made of a homogeneous sheet resistance, characterized in that a recess of the resistance layer is made between the electrode and the conductor and the shape of the resistance layer still remaining at the location of the recess is chosen so that its attenuation curve has the same inclination as the attenuation curve of the adjacent the recess adjoining the resistive layer.

2. Attenuation regulator according to claim i, characterized in that to achieve a constant output resistance -the homogeneous resistance layer along a part - (BD, Fig. 2) is conductively bridged.

3. Attenuation regulator according to claim i and 2, characterized in that the sheet resistance consists of parts of different Width. q ..

Attenuation regulator according to Claim 3, characterized in that between the sections have a transition of different widths.

5. Attenuator according to claims i and 2, characterized in that the width of the resistance layer increases or decreases evenly.

6. damping regulator according to claim 3 to 5, characterized characterized in that in parts where the resistive layer is narrow, too the distance between the contact track and the edge is kept smaller by the narrower edge layer is considered to be in parts with a large layer width.

7. Attenuation regulator according to claim i to 6, characterized in that to achieve a large residual attenuation, the layer is separated at a point transversely to the contact path and then an auxiliary contact actuated in the end position short-circuits the well-conductive bridges of the separation point. B. damping regulator according to claim i to 7, characterized in that the regulator is constructed symmetrically on a common insulating body. Considered publications: German Patent Specifications No. 808 85a, 634 o73.