Ratgeber
Potentiometer oder kurz Potis gehören zu den klassischen Bauelementen in der Elektrotechnik und der Elektronik. Sie verbinden mechanische mit elektrischen Funktionen zur Einstellung des Widerstands. Es gibt sie prinzipiell in zwei Bauformen: linear und logarithmisch. Wie Linearpotentiometer funktionieren und worauf bei ihrer Beschaffung zu achten ist, das erfahren Sie in unserem Ratgeber.
Der Begriff linear führt bei Potentiometern oft zu Verwechslungen. Denn dabei kann es sich einerseits um ein auf geradem Weg bewegtes Poti handeln, als auch um ein Drehpotentiometer mit linearem Widerstandsverlauf. Nicht zuletzt aufgrund dieser Verwechslungsgefahr haben sich zur Unterscheidung die Begriffe Schiebepotentiometer oder Fader durchgesetzt.
Linear im Sinn dieses Ratgebers bezieht sich auf den Widerstandsverlauf. Der erfolgt geradlinig. Wenn das Linearpotentiometer zum Beispiel um 50 Prozent gedreht wird, ändert sich der Widerstand ebenfalls um 50 Prozent. Bei einem klassischen 270-Grad-Drehpotentiometer mit einem Widerstand von 10 Kiloohm würde die 50-prozentige Drehung 135 Grad bedeuten. Zwischen dem linken Anschluss und dem Schleifer ließen sich dann 5 Kiloohm messen. Es handelt sich somit um eine direkte Beziehung zwischen Schleiferwinkel und Widerstandswert.
Dies steht im Gegensatz zu logarithmischen Potis, deren Widerstand sich logarithmisch ändert, wenn der Schleifer gedreht wird. Die Widerstandswerte folgen hier einer zunehmend steiler ansteigenden Kurve. Logarithmische Potis werden so gut wie ausschließlich für Audioanwendungen verwendet. Aus gutem Grund: Unsere Ohren nehmen Schall ebenfalls in logarithmischer Weise wahr.
Drehpotentiometer mit drei Anschlüssen
Ein Linearpotentiometer würde die Lautstärke zu schnell und zu stark ansteigen lassen, da bereits bei 60 Grad der Drehung die subjektiv empfundene Höchstlautstärke erreicht ist, während der Rest der Drehung kaum Auswirkungen auf das Lautstärkeempfinden hat. Logarithmische Widerstandsverläufe sind dagegen an die Art und Weise angepasst, wie unsere Ohren ansteigende oder abfallende Töne aufnehmen. Der Ton wird allmählich verstärkt, wenn der Schleifer gedreht wird. Linearpotentiometer sind daher die gebräuchlichste Art und finden sich in den meisten Potentiometer-Anwendungen – außer im Audiobereich.
Durch die unmittelbare Beziehung zwischen Schleiferwinkel und Widerstandswert existiert für Linearpotentiometer eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten. Dazu gehört zum Beispiel die Positionsbestimmung. In der Robotik können Linearpotentiometer in jeder Achse als Positionssensor fungieren. Ihre Linearität als Sensor wird in der Messtechnik, in Test- und Laboranwendungen ebenso genutzt wie im Fahrzeugbau, bei landwirtschaftlichen Maschinen und in medizinischen Anwendungen. Bevorzugt eingesetzt werden hier häufig Präzisionsausführungen der Potis mit sehr kleinen Toleranzen und gegen Umwelteinflüsse geschützten Kabeln.
Hinsichtlich der elektrischen Werte kommt es in erster Linie auf den Widerstandswert an. Die in der Praxis übliche Skala reicht von 4,7 Ohm bis zu 4,7 Megohm. Die Belastbarkeit spielt natürlich ebenso eine wichtige Rolle, gängige Werte sind 0,05 Watt, 0,20 Watt und 2,0 Watt. Die Höchstbelastbarkeit liegt bei etwa 170 Watt, entsprechend ist auch die zu verwendende Spannung zu berücksichtigen.
Je nach Anwendungsbereich sind weitere Eigenschaften und Bauformen zu berücksichtigen. Dazu zählt beispielsweise die Anzahl der Gänge, also wie oft sich der Schleifer um die eigene Achse drehen lässt. Je mehr Gänge vorhanden sind, desto präziser lässt sich der Widerstand einstellen. Es gibt außerdem Ausführungen mit LED-Anzeige, Taster, Schalter oder Mittelstellung. Einige Bauformen widerstehen durch ihre spezifische Schutzart Staub oder hohen Temperaturen. Da in der Regel auch Drehknöpfe und Skalenscheiben montiert werden sollen, ist die Ausführung und der Durchmesser der Achse wichtig. Verfügbar sind im Allgemeinen abgeflachte, glatte, geriffelte oder geschlitzte Achsen aus Kunststoff oder Metall mit Durchmessern zwischen 3 und 9 Millimetern. Relevant für die Montage ist außerdem das Gewinde-Maß, das meist bei M7 oder M20 liegt.
Nicht zu vergessen ist allerdings die eingeschränkte Lebensdauer von Linearpotentiometern. Sie ist zwar theoretisch sehr hoch, Umwelteinflüsse wie Staub, Vibrationen oder zu hohe Temperaturen können aber zum vorzeitigen Verschleiß der mechanischen Komponenten und der Widerstandsbeschichtung beitragen.
Die weitaus meisten Potentiometer besitzen eine ins metallische Gehäuse gestanzte Kennzeichnung, beispielsweise B250K. Das B steht für linear, 250K für den maximalen Widerstandswert von 250 Kiloohm. Ein A wiederum findet sich in der Regel auf logarithmischen Versionen. Manche Hersteller verzichten aufgrund fehlender Markierungsstandards auch ganz auf einen führenden Buchstaben oder setzen ihn ans Ende der Kennzeichnung.
Um ganz sicher zu sein, hilft die Messung zum Beispiel mit einem Multimeter. Dazu wird das Gerät in den Messmodus für Widerstände gesetzt und das am Schleifer und am Endpunkt angeschlossene Potentiometer bei dessen Volldrehung durchgemessen. Die Anzeige sollte dem eingestanzten Ohm-Wert entsprechen, zum Beispiel 100 Kiloohm. Wird nun das Poti um möglichst genau auf die Mitte zurückgedreht, sollte bei einem linearen Poti etwa der halbe Wert erscheinen, also 50 Kiloohm. Zeigt das Multimeter dagegen einen erheblich geringeren Wert an, handelt es sich um einen logarithmischen Typ.