NO782918L - Plan elektrisk motstand med hoey presisjon og justerbar motstadsverdi - Google Patents

Description

Plan elektrisk motstand med høy presisjon

og med innstillbar ohmsk verdi og fremgangsmåte for justering av denne ohmske verdi

Foreliggende oppfinnelse angår en plan elektrisk motstand med høy presisjon og innstillbar ohmsk verdi.

Oppfinnelsen angår likeledes en fremgangsmåte for justering av den ohmske verdi for den nevnte elektriske motstand.

Det er allerede kjent motstander med høy presisjon oppnådd ved gravering, ved hjelp av elektrolytisk bearbeidning eller ionebombardement, av en folie av metall eller en legering for å oppnå et stort antall elektriske motstandselementer adskilt ved striper eller slisser. Slike motstander og fremgangsmåten for deres frem-stilling er beskrevet i parallelle ansøkninger tilhørende søkerne.

De nevnte fremgangsmåter gjør det mulig å oppnå en motstandskrets med sinusform og med stor lengde. Dé elektriske motstandselementer som er gravert i folien av metall eller legering, har en tykkelse som ikke overstiger noen få mikron,, slik at disse motstander har en meget høy ohmsk verdi pr. flateenhet.

Etter serieproduksjon må disse motstander justeres til en nøyaktig ohmsk verdi som av og til er fra 50. - 150 % større enn den innledende ohmske verdi.

Ved de kjente fremgangsmåter justerer man denne verdi, ved at man mellom kanten av motstanden og slissene eller sporene som skiller de elektriske motstandselementer anordner utskjæringer eller slisser bestemt til å koble i en krets et på forhånd bestemt antall av disse filamenter for å øke den ohmske verdi. Denne operasjon med justering av motstanden ved utskjæring er meget vanskelig. Denne operasjon må i virkeligheten utføres under mikroskop ved skraping, sandblåsing eller laser. Forøvrig er denne operasjon meget langvarig fordi det ofte er nødvendig å gå frem med et meget stort antall utskjæringer i betraktning av det høye antall elektriske motstandsfilamenter som foreligger i hver motstand. F.eks. er det således for justering til 42 klloohm av den ohmske verdi av en motstand som. har en innledningsverdl på 23 kiioohm,. nødven-dig å foreta 102 utskjæringer på kantene av motstanden.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er å skaffe en plan elektrisk motstand, hvis ohmske, verdi kan justeres på en vesent-lig mer lettvint og hurtig måte enn tilfellet er for de nevnte motstander .

Den plane elektriske motstand ifølge oppfinnelsen omfatter en rekke elektriske motstandsfiiamenter adskilt ved hjelp av striper på en slik måte at det defineres en buktet elektrisk motstandskrets, hvilken motstand omfatter en. rekke elektriske motstandskretser kortsluttet ved hjelp av ledende bånd bestående av foliens metall eller legering.

Ifølge oppfinnelsen er denne motstand kjennetegnet, ved at forholdet mellom økningens ^R av den ohmske, verdi når man har. seriekoplet de tilhørende motstandskretser og den ohmske verdi. RTn-1 av motstanden hår man ar koplet n-t kretser tilhørende mot-, stander gir seg av formelen: hvor Un er det n'te ledd i en absolutt konvergerende rekke av typen Cauchy og

For å "justere den endelige ohmske verdi for motstanden for-arbeider man i folien utskjæringer som er bestemt for å koble i serie med resten av kretsen den eller de tilføyede elektriske motstandskretser, hvis ohmske verdi tilsvarer den for motstanden ønskede ohmske justeringsverdl.

Man har funnet at når økningen Z^\R følger den nevnte, for-mel er. det mulig betydelig å redusere antallet utskjæringer som må foretas i folien for å justere motstandens ohmske verdi.

Ifølge en foretrukket form av oppfinnelsen:

hvor K er en numerisk innstillbar koeffisient mindre enn 1.

Oppfinnelsen angår likeledes en elektrisk motstand med

høy presisjon slik som definert ovenfor, hvor folien av metall eller legering ér avsatt eller festet på et substrat som har en varmelednlngskoeffIsient vanligvis lik eller større enn den for aluminium, tilstrekkelig til å eliminere en altfor stor temperatur-gradient mellom motstandspartiene I kretsen og de som også skal tilkobles.

Oppfinnelsen angår likeledes fremgangsmåten for justering

av den ohmske verdi for den nevnte elektriske motstand.

I denne fremgangsmåte utfører man innsnitt I elektrisk ledende bånd som kortslutter de tilføyede elektriske motstandskretser. Denne fremgangsmåte er kjennetegnet, ved at man utfører en slik utskjæring eller innsnitt først i. det ledende bånd tilsvarende en til- . føyd krets, slik at økningen av den ohmske, verdi vil være så nær som mulig til den ønskede justeringsverdi, hvoretter man.finjusterer ved suksessiv Innkobling av de tilføyde kretser, hvilket gir anledning til mindre og mindre Økninger av- den ohmske verdi.

På denne måte utfører man bare et enkelt innsnitt ved den tilføyede motstandskrets slik at det maksimale antall av innsnitt som skal utføres, ikke overstiger det for antallet av disse kretser. Forutsatt dessuten at hver tilføyd krets, er dannet vanligvis av flere parallelle motstandsfllamenter. som strekker seg over en forholdsvis stor bredde, nødvendiggjør innsnittet en. presisjon som er meget mindre enn i den kjente fremgangsmåte.

Det er dessuten fordelaktig å gravere inn i det nevnte bånd samtidig med de forskjellige elektriske.motstandskretser et markeringstall såvel som en sliss som strekker seg mellom dette markeringstall og den tilsvarende tilføyde motstandskrets og for å justere den endelige ohmske verdi av motstanden, er nevnte innsnitt utført mellom sidekanten av folien og det nevnte markeringstall.

Disse tall letter betydelig markeringen av de tilføyde

kretser som skal innkobles og utførelsen av innsnittene.

Ytterligere spesielle egenskaper og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå av den etterfølgende beskrivelse under henvis-ning til tegningene, hvor fig. 1 er et skjematisk planriss av en elektrisk motstand fremstilt ifølge oppfinnelsen, og fig. 2 er et riss i større målestokk av en del av motstanden på fig. 1 og viser en tilføyd: elektrisk motstandskrets forbundet med den. resterende del av motstanden etter at Innskjæringer.er foretatt 1 kanten av folien.

På tegningene ser man en plan elektrisk motstand fremkom-met ut fra en kvadratisk folie 10 av en metallegering med en tykkelse på noen mikron, såsom- nikkel-krom.- Den elektriske motstandskrets av denne motstand oppnås på'1 og. for seg kjent måte, for-trinnsvis ved elektrolytisk maskinering eller ved ionebombardement gjennom en maske som omfatter slisser som definerer konturen av den elektriske.krets som skal graveres på folien 10.

Denne folie 10 er avsatt eller festet på et elektrisk iso-lerende .underlag eller en bærer som ikke er vist og. som har en varmelednin<g>skoeffIslent som er lik eller'større enn den for aluminium med en renhet på 9 6 %..

For fremstillingens klarhet er de elektriske motstandselementer 11 på fig, T vist mellom parallelle streker som betegner spor eller slisser 12 i. motstanden. En reell, fremvisning av et parti av den elektriske motstandskrets er vist på fig. 2,

Som det vil! fremgå av fig. T, omfatter motstanden et stort antall parallelle fiiamenter 11: som. avgrenser en sinusformet elektrisk krets med stor lengde og følgelig med stor ohmsk verdi pr.. flateenhet.

Folien 10 omfatter en rekke tilføyede motstandskretser , A2, A^; , B2, B^; Cj , C2,...Cg; D^ , D,>...Dg, hvor økningen

R av de indre ohmske verdier følger formelen:

hvor U n er det n1 te ledd i en absolutt konvergJerende serie av Cauchy-typen og hvor:

idet RTn er den ohmske verdi av n tilføyde motstandskretser og RTn-1 er den ohmske verdi av n-1 tilføyde.motstandskretser.

Man ser på fig. 1 at kretsen A^har et antall fiiamenter 11 som er meget større enn det for kretsen A2som på sin side har s et større anta,!!, fiiamenter..11 enn de øvrige' kretser A^', ,. B2osv.

Den konvergerende rekke kan være slik:

hvor K er en numerisk justerbar koeffisient mindre enn 1.

Denne konvergerende rekke kan være én geometrisk progre-sjon .

Som man dessuten ser av fig. T lar man under fremstillingen det. stå igjen mellom firkantene A, B, C, D av folien 10 og hver av de tilføyde kretser A^, ..., , ...... C^ r ..., D^ , bånd slik som 13, 14, 15, 16, 17, 18 som kortslutter de tilføyde kretser 1 for-hold til resten av motstanden.

Følgelig har den etter fremstillingen oppnådde motstand en begynnermotstand RTV dannet av den ohmske verdi av alle de elektriske motstandsfilamenter som ikke hører til tilleggskretsene A^,

For justering av den ohmske verdi av motstanden til den ønskede, verdi begynner man ved å først koble Inn tilleggskretsen A^ , ... , B^ , ... , C| , ... eller D^som har den ohmske verdi, som lig-ger nærmest den ønskede justeringsverdi, hvoretter man finjusterer ved å koble inn de tilleggskretser. som har mindre og mindre ohmske verdier.

Denne operasjon' utføres ved å anordne i de ledende bånd såsom 13, 14, 15, 16, 17 eller 18, et innsnitt 19 (se. flg. 2) som strekker seg mellom sidekantene A eller B, C, D av folien 10 og den tilsvarende tilleggskretsA^. Disse innsnitt, såsom 19, er fremstilt på en i og for seg kjent måte, f.eks. ved avskrapning ved hjelp av en spiss, ved hjelp av en sandblåsestråle eller ved hjelp av laser.

For å kunne justere motstanden Ifølge en temmelig utstrakt skala av ohmske verdier, velger man vanligvis en multiplikator-|<Tn_>(hvor RTn er den ohmske verdi opp-o

nådd når alle tilleggskretsene er tilkoblet) nær 2.

Som det på "den annen side. fremgår av- flg,.' 1 og 2, har man gravert i båndene 13, 14, 15, T6,. 1.7. eller. T8 samtidig med de forskjellige elektriske motstandskretser A^'., B^., ,

..., D.j , ...., markeringsnummere 1, 2, 3, 9 såvel som en sliss såsom 20 (se fig. 2) som strekker seg mellom disse hummere og -de tilsvarende tilleggskretser A^. Følgelig, for å justere motstanden er det tilstrekkelig å markere nummeret på den tilleggskrets A^.', ' . , . B^, ... , .... D^ , ... som er bestemt for Innkobling og deretter foreta en. utskjæring som antydet ved 19 på flg. 2, mellom: sidekantene A (eller B, C, D) av folien 10 og merkejhummeret for den tilsvarende tilleggskrets.

I utførelsen på fig. 1 er dé tilføyde elektriske motstandskretser A^., ... B1, ... , ... Dj, ... gruppert i. fire rektangu-lære blokker 21, 22, 23, 24 som er markert adskilte, anbragt langs hver av sidekantene A, B, C, D av folien 10. Denne anordning letter også merkingen av de tilføyde kretser.

I det. følgende skal gis noen numeriske eksempler.

Eksempel I

Dette eksempel som ikke skal være. noen begrensning, viser hvordan der dannes en .justeringslov for en motstand ifølge fremgangsmåten i oppfinnelsen.

Denne motstand er kjennetegnet ved et antall justerlngs-punkter lik 23 og en multiplikatorkoeffIsient M lik 2. Koeffisi-enten er forholdet mellom verdien av motstanden når alle punkter er justert og dens opprinnelige verdi. Man antar følgende lov:

Man har således følgende tabell for en verdi RTo = 15 kiloohm..

Når a^Lle motstander er tilkoblet, dvs, når man har foretatt 23 innsnitt av typen 19, er den maksimale justerte motstand lik 14 212 ohm + 15 000 ohm (den opprinnelige verdi).= 29 212,11 ohm, dvs. en multipllkatorkoeffisient på 1,9474.

Eksempel IX

Motstanden ifølge dette eksempel' har en ohmsk verdi, til å begynne med RTo lik 15 kiloohm.,' Man Ønsker å . "Justere denne verdi til 25 ooo ohm - T' %.. Den opprinnelige verdi må da økes med 66,51 % til 66,83 % for å være innenfor toleransen - 0,1 %..

For dette formål velger man først den eller de. kretser hvis ohmske verdier er nærmest i prosent den verdi, som man ønsker å oppnå.

Det dreier seg i dette eksempel om punktene A. og A2som respektive utgjør 33,6 % og '22,6''%, Man utfører deretter et innsnitt såsom 19 som allerede antydet.

Deretter går man frem på samme suksessive måte:

For B.|. som representerer 9 %

For C2som representerer 1,4' %

For D^; som representerer 0,7 %..

Man får da 66,67' %.. Dette, resultat er således oppnådd bare

. ved å utføre 5 innsnitt slik som betegnet med 19, på fig. 2.

Hvis det er nødvendig å finjustere motstandens ohmske verdi, ytterligere, vil det være nødvendig å utføre andre innsnitt for til-kobling av tilleggsmotstander hvis ohmske verdi er mindre og mindre.

Eksempel III (til sammenligning)

I tilfelle av en motstand fremstilt ved hjelp av en kjent justeringsmetode, som har den samme ohmske verdi til å begynne med som i tilfellet under eksempel II, for oppnåelse av en sluttmot-stand lik 25 kiloohm - 0,1 %, er det. nødvendig å foreta 27 innsnitt.

Oppfinnelsen er selvsagt ikke begrenset til de'beskrevne eksempler og man kan tilføre den et stort antall modifikasjoner uten å avvike fra oppfinnelsens ramme.

Således kan motstanden være justert ved på kjent måte å inkorporere denne, i en Wheastone's bro eller Kelvin's brokobling

og ved å anvende et digitalvoltmeter. Man kan likeledes anvende

en ordinator som omfatter en hukommelse for de ohmske verdier som tilsvarer hver tilleggskrets A1, ... , .... Cj , .... D^, .....

Et enkelt beregningsprogram gjør det således mulig:

Enten å antyde for operatøren: ved' hjelp av- en dlgital-mikroanviser deInnsnitt som må utføres,, idet bildet av motstanden observeres i. en kikkert,

eller å styre et XY-bord som bærer en automatisk innret-ning for utskjæring I. og for seg kjent (sandblåser eller laser) ,

og styrt ved hjelp av ordlnatoren. Dette.kan virkeliggjøres takket være. det faktum at markeringstallene T, 2, 3 .... for tilleggskretsene er forholdsvis få i antall og tilstrekkelig store til at der ikke foreligger noen mekaniske problemer for føring av skjæreinnretningen.

Forøvrig, takket være markeringsnumrene og de metallbånd som. foreligger mellom disse nummer og sidekantene A, B, C eller D for motstanden, kan justeringen av motstanden også utføres ved hjelp av enkel utskrapning eller avskraping mellom, angjeldende tall og den tilstøtende kant på motstanden.

Følgelig tillater motstanden betydelig lettere justering av

den ohmske verdi for en motstand av den beskrevne art.

Dessuten gjør oppfinnelsen det mulig å begrense feilfaren slik at påliteligheten og presisjonen som oppnås, er statistisk meget større enn i de hittil kjente fremgangsmåter.

Claims (6)

1. Plan elektrisk motstand med høy presisjon og med innstillbar ohmsk verdi, omfattende én folie' av metall eller en legering avsatt eller klebet.på et' underlag (én bærer) som omfatter en rekke elektriske motstandsfilamenter adskilt ved hjelp av striper på en slik måte at det defineres en buktet elektrisk motstandskrets, hvilken motstand omfatter en rekke elektriske motstandskretser kortsluttet ved hjelp av ledende bånd bestående av foliens metall eller legering, karakterisert ved at forholdet mellom økningen y*\R av den ohmske verdi når man har seriekoplet de tilhørende motstandskretser. og den ohmske verdi RTn-T av motstanden når man har koplet n-1 .kretser tilhørende motstander gir seg av formelen:

hvor Un er det n'te ledd i en absolutt konvergerende, rekke av typen Cauchy og

2. Motstand ifølge krav 1, karakterisert ved at

hvor K er en numerisk koeffisient som er innstillbar og mindre enn 1 .

3. Motstand ifølge et av de foregående krav, idet folien er kvadratisk eller rektangulær, karakter! sert ved at de tilføyde elektriske motstandskretser er gruppert i fire adskilte .rektangulære blokker anbragt langs hver av foliens side-kanter.

4. Motstand ifølge krav 3, karakterisert ved' at motstandskretsene i hver blokk er markért med et nummer som er lavt eller lik 9 gravert i et ledende bånd som befinner seg mellom tilleggskretsene og den nærmeste side av folien.

5, Motstand ifølge krav T, k a r: a k t e r i s e r t :. ved at bæreren, på hvilken motstandsfollen er avsatt el/ler klebet . fast har en varmelednlngskoeffisient som. er lik eller større enn den for aluminium med en renhet lik 96 %.».

6. Fremgangsmåte for justering av den ohmske verdi, for en elektrisk motstand ifølge krav T, karakterisert ved at man utfører et slikt innsnitt først i det ledende bånd tilsvarende en tilføyd krets slik at Økningen av den ohmske verdi vil være så nær som mulig til den Ønskede justeringsverdi,' hvoretter man finjusterer ved suksessiv innkopling av de tilføyde kretser, hvilket gir anledning til f ler og f ler små økninger av den. ohmske verdi.