Potentiometer - Alles geregelt
Materialbedarf
Anz. | Bezeichnung | Datenblatt |
1 | Batterie/Spannungsquelle 9V | |
1 | Widerstand 1,0 kOhm | |
1 | Trimmpotentiometer 10 kOhm | |
1 | Multimeter |
Grundlagen
Widerstände gibt es ja mit nahezu allen möglichen Werten und Belastungen. Aber es gibt auch Fälle, da reichen diese nicht aus. In einigen Fällen benötigt man einen Widerstand, den man verstellen kann. D.h. dessen Wert sich regeln lässt. Man denke da z.B. an die Lautstärkeregelung einer HiFi-Anlage, die Helligkeitsregelung eines Lichtdimmers oder z.B. auch die Fahrtregelung eines Modellbahntrafos. Hierzu verwendet man Potentiometer. Die Grundfunktion dieser Potentiometer ist im Prinzip immer gleich. Sie bestehen oft aus einer Kohleschicht auf dessen ein Schleifer mit elektrischen Abgriff den Strom abnimmt. Aber auch Typen mit Widerstandsdraht finden Verwendung. Diese werden dann für höhere Belastungen eingesetzt.
Unterscheiden tun sich die Potentiometer hauptsächlich in der Bauform. Es gibt normale Potentiometer die mit einer Achse von 4 oder 6 mm ausgestattet sind. Aber auch Potentiometer die in einer Schaltung eingebaut werden und nach dem Einstellen eines bestimmten Wertes nicht mehr verändert wird. Diese Form nennt man dann Trimmpotentiometer oder auch kurz Trimmer. Für Potentiometer kann man ebenso Poti sagen. Kommt es auf sehr genaue Einstellmöglichkeiten an, kommen die Mehrgangpotis zum Einsatz. Dort besteht der Regelbereich aus einigen Umdrehungen der Bedienachse. In Mischpulten etc. haben sich die Schiebepotis durchgesetzt.
Potentiometer und Trimmpotentiometer
Ein (Trimm)Potentiometer hat in der Regel 3 Anschlüsse. Über 2 dieser Anschlüsse liegt der Gesamtwiderstand. Der 3 Anschluss ist der Mittelabgriff. Einige Potis besitzen noch Zusatzfunktionen, wozu dann weitere Anschlüsse vorhanden sind. z.B. Schalter, Beleuchtungen oder auch einen Motorantrieb für Motorpotis, die man nicht nur per Hand sondern auch ferngesteuert regeln kann. |
Das Poti als regelbarer Widerstand
Ein
Potentiomer ist eigentlich ein Widerstand mit einem festen Wert auf dessen
Widerstandschicht sich ein Schleifer befindet. Den Poti oder besser
Trimmpoti der hier verwendet wird, besitzt einen Wert von 10 kOhm. Mit Hilfe
des Mittelabgriffs ist es dann Möglich, Widerstandswerte von 0 Ohm bis hin
zum Maximalwert abzunehmen. Messen wir am Lastwidersand R1 die Spannung nach, stellen wir fest, das sich diese ebenso beliebig einstellen lässt. Der kleinste Spannungswert, der sich hier einstellen lässt ist ca. 0,8V und geht dann bis zur Maximalspannung. |
Der Rest der Spannung muss dann ja zwangsläufig am Poti abfallen, was sich mit dieser Messung auch leicht beweisen lässt. Man muss bei Potis aber auch auf die Belastung achten. Es ist zu Bedenken, das der Strom immer größer wird, um so kleiner man den Poti regelt. |
Um
den Potentiometer ein wenig zu schonen, wird auch oft der Mittelkontakt
mit einem Außenkontakt verbunden. Da bei dieser Variante sich der Strom
immer noch einen weiteren Weg sucht, fließt er hier über den
'unbenutzten' Teil. Diese Schaltungsart hat auch noch den Vorteil, falls der Schleifer mal keinen Kontakt mehr mit der Widerstandsschicht haben sollte, welches nach sehr häufigem Gebrauch durchaus vorkommen kann, bricht die elektrische Verbindung nicht ab, was bei der Verwendung von nur einem Außenkontakt der Fall wäre. Hier würde dann die gesamte Widerstandsschicht den Widerstand darstellen und die Schaltung würde weiterhin funktionieren. |
Das Poti als Spannungsteiler
Bei
der letzten Schaltung ist gleich aufgefallen, das sich die Spannung erst ab
einen bestimmten Wert bis zur Gesamtspannung regeln lässt. Dies wird sich
bei dieser Schaltungsform auch nicht ändern. Es ist zwar möglich, durch
größere Poti-Werte die Restspannung zu verringern, aber es ist immer Eine
vorhanden. Legt man nun aber den 3. Außenkontakt an Minus, so kann man den Potentiometer von 0V bis hin zur Gesamtspannung regeln. Eine Messung am Lastwiderstand beweist dieses. Welchen Wert das Poti haben muss, bestimmt jetzt alleine die angeschlossene Last.
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Misst
man nun die Spannung zum Pluspol, wird man feststellen, das es sich dort
genauso verhält wie beim Widerstand. Nur das Verhältnis zwischen Spannung
und Regelweg ist umgekehrt. Bei dieser Verwendungsart hängt es von der
Schaltung ab, wie die Last nun angeschlossen wird. Für das Poti macht es
keinen Unterschied. Bei dieser Schaltungsart kommt zu dem eigentlichen Laststrom jetzt aber auch noch der Grundstrom des Potis dazu. Dies ist bei der Berechnung der benötigten Belastung zu beachten. Für sämtliche Berechnungen des Potis kann das Ohmsche Gesetz angewandt werden. |