Ein vollständiger Leitfaden für Potentiometer

Ein Potentiometer ist eine Art von variablem Widerstand. Diese passiven Bauteile dienen zur Steuerung des elektrischen Widerstands, gemessen in Ohm (Ω). Es gibt verschiedene Varianten, darunter Trimmer- und Drehpotentiometer, aber das Funktionsprinzip bleibt dasselbe.

Potentiometer funktionieren, indem sie eine Eingangsspannung aufnehmen und unterschiedliche Mengen an einen Stromkreis weitergeben. Diese Menge wird durch die Position des Schleifers (manchmal auch als Schieber bezeichnet) auf einer Widerstandsbahn bestimmt. Diese Erklärung beschreibt kurz, wie Potentiometer als Spannungsregler verwendet werden können, aber sie können auch dazu verwendet werden, unterschiedliche Widerstandswerte einzuführen, die elektromotorische Kraft (EMK) zweier Zellen zu vergleichen oder die Leistung in einem Stromkreis zu regeln. Im letzteren Fall handelt es sich um einen Rheostaten.

Ein typisches Beispiel für eine Anwendung von Potentiometern ist die Lautstärkeregelung bei Radio- und Stereosystemen. Einige haben immer noch analoge Drehpotentiometer installiert, und trotz zunehmender Digitalisierung werden Potentiometer oft in der Elektronik wie diesen verwendet.

Potentiometer können auch als Pots oder Potmeter bezeichnet werden.

Potentiometer werden häufig in verschiedenen Geräten sowohl im industriellen als auch im privaten Bereich eingesetzt. Einige gängige Anwendungen von Potentiometern sind:

• Mechanische Drehgeber zur einfachen Geschwindigkeitsregelung
• Vergleich der EMK einer Standardzelle und einer Batteriezelle
• Steuerung der elektrischen Eigenschaften verschiedener Geräte wie Oszillatoren
• Lautstärkeregelung in Audiogeräten
• Ausgleich oder Neujustierung des Widerstandswertes zur Vermeidung unerwünschter Änderungen

Es ist zu beachten, dass Potentiometer mehr als nur Widerstand regeln können. Sie können beispielsweise als Polaritätswandler verwendet werden. In dieser Anwendung werden sie an zwei verschiedene Gleichstromquellen angeschlossen. Die positiven und negativen Klemmen werden auf einer Seite des Potentiometers im +/- Muster verbunden, und auf der anderen Seite umgekehrt. Das bedeutet, dass der Nullpunkt genau in der Mitte liegt. Eine Anwendung dieser Funktionalität sind die Balance-Regler von Audiosystemen.

Pots eignen sich auch ideal für den Einsatz mit Einstellvorrichtungen, die hochpräzise Widerstandswerte erfordern.

Potentiometer bestehen im Wesentlichen aus drei Hauptkomponenten: einem Widerstandselement, dem Schleifer und drei Klemmen. Zwei der Klemmen sind für den Widerstandsstreifen und den Schleifer (der mittlere Pin). Im Inneren sind die beiden äußeren Anschlussklemmen mit dem Widerstandselement verdrahtet. Dieses ist in der Regel drahtgewickelt und besteht aus einem Material wie leitfähigem Kunststoff, Kohlenstoff oder Cermet.

Der Schleifer kontaktiert die ohmsche Komponente über die Klemmen. Der Schleifer ist ein Gleitkontakt, und wenn er entlang der Bahn bewegt wird, ändert sich der durch den Stromkreis fließende Strom. Bei mechanischen Trimmerpotentiometern wird dies durch einen Drehschalter, einen Schieber oder eine Schraube erreicht.

Die geteilte Spannung wird an der dritten Anschlussklemme erzeugt. Wenn beispielsweise 16V angelegt werden und das Potentiometer vollständig auf den positiven Kontakt eingestellt ist, liefert die dritte Klemme die gesamte Spannung. Wenn das Potentiometer jedoch genau zwischen die positiven und negativen Leitungen eingestellt ist, hat die dritte Anschlussklemme nur 8V - die Hälfte des Spannungspotenzials. Wenn das Potentiometer mit der negativen Anschlussklemme ausgerichtet ist, beträgt das Ausgangspotenzial null. Es ist zu beachten, dass diese Merkmale nur für Potentiometer mit linearer Kennlinie gelten und daher nicht für alle Varianten zutreffen.

Die Beachtung des maximalen Widerstands eines Potmeters ist ein wesentlicher Bestandteil der Auswahl des am besten geeigneten Geräts. Potentiometerwerte können zwischen verschiedenen Modellen stark variieren, daher ist es wichtig, diese an die Anforderungen Ihrer beabsichtigten Anwendung anzupassen.

Wenn Sie beispielsweise benötigen, dass das Gerät bis zu einem maximalen Widerstand von 1.000 Ohm arbeitet, sollten Sie kein Gerät wählen, das nur bis 100 Ohm abdeckt. Ebenso, wenn Sie sehr kleine, präzise Einstellungen bis zu 10 Ohm vornehmen werden, werden Sie wahrscheinlich kein Pot mit einem Bereich bis zu 1.000 Ohm benötigen. Sie sollten sich auch bewusst sein, dass die meisten Standardpotentiometer bei Null Ohm beginnen.

Die Auswahl des richtigen Potentiometers für Ihre Anwendung und Ihre Installationsumgebung ist wichtig.

Zu den zu berücksichtigenden Faktoren gehören der Installationsort, die erforderliche Größe und der benötigte Anschlusstyp. Obwohl nicht alle diese Eigenschaften die elektrischen Parameter des Geräts beeinflussen, müssen sie dennoch sorgfältig berücksichtigt werden, um sicherzustellen, dass das Pot leicht zugänglich und bei Bedarf einstellbar ist.

Ein weiterer zu berücksichtigender Faktor ist die Art des Einstellmechanismus. Bei mechanischen Modellen kann dies einfach die Wahl zwischen einem Schiebe- oder Drehknopf sein. In einigen Anwendungen verbessert die Verwendung eines bestimmten Typs oder Designs jedoch die Benutzerfreundlichkeit.

Kennlinie

Es gibt zwei Kennlinientypen: logarithmisch und linear. Ihre spezifische Anwendung bestimmt den benötigten Kennlinientyp.

Bei einer linearen Kennlinie variiert der Widerstand zwischen dem Schleifer und der Bahn mit konstanter Geschwindigkeit. Wenn der Schleifer auf halber Strecke entlang der Bahn gleitet, beträgt der Widerstand die Hälfte des Gesamtwiderstands.

Umgekehrt variiert der Widerstand bei Geräten mit logarithmischer Kennlinie nicht mit konstanter Geschwindigkeit. Stattdessen bewegt sich der Widerstand exponentiell nach unten oder oben. Das bedeutet, dass, wenn der Schleifer auf halber Strecke entlang der Bahn gleitet, er keinen Widerstand erzeugt, der die Hälfte des Gesamtwiderstands beträgt.