Schiebepotentiometer

Schaltzeichen für ein Potentiometer

alternatives Schaltzeichen für ein Potentiometer

v. l. n. r.: Zwei Trimmpotentiometer und ein Schiebesteller

Ein Potentiometer (kurz Poti) (nach neuer deutscher Rechtschreibung auch: Potenziometer) ist ein stetig einstellbarer Spannungsteiler. Es besteht aus einem Träger, auf dem ein Widerstandsmaterial aufgebracht ist, und einem beweglichen, als Schleifer bezeichneten Gleitkontakt, der den Gesamtwiderstand elektrisch in zwei Teilwiderstände teilt.

Je nach äußerer Beschaltung ergibt sich entweder ein verstellbarer Widerstand, ein verstellbarer Spannungsabgriff (Spannungsteiler) oder – bei nennenswerter Belastung am Ausgang – ein sogenannter belasteter Spannungsteiler.
Nur bei der Schaltung als Spannungsteiler liegt jedoch die namensgebende Potentiometerschaltung vor.

Potentiometer werden häufig zur Steuerung von elektrischen Geräten eingesetzt, wie beispielsweise für die Lautstärkeeinstellung eines Radios. Da sie aufgrund des Abriebes des Widerstandsmaterials durch den Schleifer nicht verschleißfrei arbeiten und wegen der fortschreitenden Digitalisierung vieler elektronischer Funktionen, werden sie zunehmend durch elektronische Potentiometer mit digitalen Bedienelementen (z. B. Taster oder Inkrementalgeber) ersetzt.

Bauformen und Funktion

Potentiometer für Drehknopf-Bedienung

Potentiometer wie oben, geöffnet

Drahtpotentiometer

Drahtpotentiometer haben eine toroidförmige, Schiebewiderstände eine schraubenförmige Wicklung aus Widerstandsdraht auf einem Isolierkörper.

Wendelpotentiometer

Beim Wendelpotentiometer ist der Draht in Form einer Doppelwendel auf einem gewendelten Isolierkörper untergebracht. Deren Schleifer erlaubt z. B. fünf oder zehn Umdrehungen, indem er bei Drehung auch lateral dem Verlauf der Wendel folgt.

Schichtpotentiometer

Bei Schichtpotentiometern besteht das Widerstandsmaterial aus einer Kohleschicht, einer Metallschicht, einer Cermet-Schicht oder einem leitenden Kunststoff (Leitplaste). Der Widerstandsträger von Schichtpotentiometern ist meist kreissegmentförmig, kann jedoch bei Schiebestellern („Schieberegler“) auch gestreckt sein.
Es gibt Schichtpotentiometer mit linear vom Drehwinkel abhängigem Widerstandsverhältnis und mit logarithmischer Kennlinie. Letztere sind besonders vorteilhaft, wenn der Einstellbereich mehrere Größenordnungen überstreicht (z. B. Lautstärkesteller).
Potentiometer mit umgekehrt logarithmischer Kennlinie sind ebenfalls erhältlich und eignen sich beispielsweise zur Frequenzeinstellung eines astabilen Multivibrators.

Drehpotentiometer mit kleinem Drehwinkel werden in Joysticks eingesetzt.

Trimmpotentiometer

Trimmpotentiometer sind für den Abgleich einer Schaltung gedacht und haben meist nur einen Schraubendreherschlitz. Sie werden fest eingestellt und gegebenenfalls mit Lack fixiert.

Im industriellen Bereich und in der Messtechnik finden auch mehrgängige Trimmpotentiometer (sogenannte Spindeltrimmer) Einsatz. Bei diesen wird entweder eine Linearbewegung mit einem Spindeltrieb oder eine Drehbewegung mit einem Schneckentrieb erzeugt.

Mehrfachpotentiometer

Mehrfachpotentiometer, meist zweifach (Tandempotentiometer), werden beispielsweise zur Lautstärkeeinstellung der beiden Kanäle eines Stereoverstärkers eingesetzt. Höherwertige Verstärker besitzen oft ein fernsteuerbares Motorpotentiometer (Potentiometer mit Antrieb) zur Lautstärkeeinstellung.

In der Tonstudiotechnik werden zur feinsten Lautstärkeregelung besonders genaue und lange (100 mm) Schiebesteller, auch Fader genannt (von engl. to fade (verblassen)), eingesetzt, welche im allgemeinen einen logarithmischen Verlauf besitzen. Vorreiter in der Produktion derartiger Präzisionsbauteile ist die englische Firma Penny & Giles.
In neueren Mischpulten werden meist motorgesteuerte Schiebesteller (Motorfader) verwendet, welche zuvor gespeicherte Einstellwerte reproduzierbar von selbst wieder anfahren können.

Elektronische Potentiometer

Digitale bzw. Elektronische Potentiometer bestehen aus vielen hintereinander geschalteten einzelnen Widerständen (z. B. 100) sowie ebenso vielen, aus Feldeffekttransistoren bestehenden elektronischen Schaltern. Diese Anordnung ist zusammen mit einer digitalen Steuerschaltung zu einem integrierten Schaltkreis zusammengefasst. Solche digitalen Potentiometer werden sowohl als Trimmpotentiometer (sie behalten ihren eingestellten Wert lebenslang) oder zur Einstellung über Taster, einen Inkrementalgeber oder einen Mikrocontroller verwendet. Sie haben dementsprechend einen flüchtigen und/oder einen nicht-flüchtigen Speicher für die „Schleiferstellung“.

Folienpotentiometer

→ Siehe Artikel Folienpotentiometer

Weitere Merkmale

Leistungspotentiometer 500 Ohm / 100 Watt; Schleifkontakt (unten) aus Graphit

Potentiometer gibt es als Bedienelement mit einer Welle für einen Drehknopf oder als Schiebepotentiometer (z. B. an Mischpulten und in Tonstudios).

Besonders präzise Potentiometer werden auch zur Weg- oder Winkelmessung (Weggeber, Winkelgeber) eingesetzt, siehe Potentiometergeber.

Potentiometer gibt es mit verschiedenen Anschlussarten wie Lötfahnen, Steckern, Klemmen sowie zur Leiterplattenmontage als Surface Mounted Device oder zur Durchsteckmontage.

Die Schleifbahnen von Potentiometern können mit Anzapfungen versehen sein, um sie für unterschiedliche Kennlinien konfigurieren zu können.

Widerstandsverlauf

Die Funktion zwischen Winkel bzw. Strecke und Widerstand bei Potentiometern kann auch nichtlinear sein (positiv oder negativ logarithmisch, exponentiell, oder S-förmig)^[1].

Lineare Potentiometer haben keine oder die Kennzeichnung lin, B (früher A) oder 1, zum Beispiel „10 k 1“ für ein 10-kOhm-Potentiometer mit linearer Widerstandsbahn.
Positiv logarithmische Potentiometer tragen die Kennzeichnung log, A (früher B), Audio^[2] oder 2 hinter dem Widerstandswert, zum Beispiel „10 K 2“. Auch ein „+“ vor dem Wert ist üblich^[3]. Hier verläuft die Widerstandsbahn logarithmisch ansteigend.

Negativ logarithmische Potentiometer sind mit einem „-“ vor dem Wert oder mit C oder 3 hinter dem Wert gekennzeichnet.

Buchstabenbezeichnungen und weitere Kennlinien siehe zum Beispiel ^[4].

Kenngrößen

Kennzeichnend für ein Potentiometer sind neben seinem Nenn-Widerstandswert (Widerstand zwischen den Endanschlüssen) und dessen Toleranz folgende Merkmale:

• Nenn-Belastbarkeit (Verlustleistung); sie ist drehwinkelabhängig
• bei linearen Potentiometern die Linearität
• bei Tandempotentiometern deren Gleichlauf
• mechanische Kenngrößen: Drehwinkel bzw. Betätigungsstrecke, Wellendurchmesser
• mechanische Lebensdauer (erreichbare Anzahl von Betätigungen)
• der Maximalstrom, der vom Schleifer übertragen werden kann, ohne das Widerstandsmaterial oder den Schleifkontakt zu beschädigen

Siehe auch

• Lautstärkeregler
• Spannungsteiler

Weblinks / Einzelnachweise

1. ↑ http://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/1011211.htm Abschnitt Widerstandsverlauf
2. ↑ http://newsgroups.derkeiler.com/pdf/Archive/De/de.sci.electronics/2007-12/msg00490.pdf Seite 18
3. ↑ http://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/1011211.htm Abschnitt Beschriftung
4. ↑ http://www.radiohm.com/admin/pdf/internet%20potentiometre/1er%20groupe/Resistance%20Laws%20&%20Application%20Notes.pdf Potentiometerkennlinien und Bezeichnungen A, B, C, X, S usw.