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1.2.5 Das Potentiometer

Erstellt ab Sommer 2004

An vielen Geräten guckt ein Drehknopf aus dem Gehäuse heraus, an dem man etwas einstellen kann, wie zum Beispiel die Lautstärke eines Radios.

Aber was verbirgt sich hinter diesem Knopf?

Nun, an dem Knopf ist eine Achse befestigt, die ins Innere des Radios führt und dort in einem einstellbaren Widerstand, einem Potentiometer endet.

Ein Potentiometer ist ein Widerstand, den Du durch drehen (Drehpotentiometer) oder auch schieben (Schiebepotentiometer) einstellen kannst.

Die Funktionsweise ist bei beiden Arten die gleiche:



Als Beispiel siehst Du hier ein Drehpotentiometer. Die gebogene Bahn ist aus einem Widerstandsmaterial gebaut, meist Kohle oder Widerstandsdraht (grauer Halbkreis von 1 nach 3).

Darauf läuft ein Schleifer, der mit der Kohlebahn Kontakt hat (schwarz, Nummer 2). Direkt mit dem Schleifer verbunden ist dann auch die Achsaufnahme, die man im Foto als weiße Hülse sehen kann. Wenn Du nun an dem Schleifer drehst, so wird immer ein anderer Widerstandswert von der Kohlebahn abgegriffen. Das kannst Du gut messen, wenn Du zum Beispiel an Pin 1 und 2 ein Multimeter mit Widerstandsmessbereich anschließt und an dem Potentiometer drehst.

Der gesamte Widerstandswert der Kohlebahn wird auch auf dem Potentiometer aufgedruckt, wie Du auch in dem Foto erkennen kannst (in diesem Fall 100 kOhm). Die Summe der Teilwiderstände ergeben stets den Gesamtwiderstand. Also ist der Widerstand zwischen 1 und 2 plus dem Widerstand zwischen 2 und 3 gleich dem Gesamtwiderstand

(R1.2 + R2.3 = R ges).


Unten rechts ist noch einmal das Schaltzeichen für das Potentiometer abgebildet. Das Schaltzeichen wird an den Leitungen 1, 2 und 3 mit der restlichen Schaltung verbunden. Ein Schiebepotentiometer funktioniert genauso, nur dass hier die Kohlebahn rechteckig ist und der Schleifer durch Schieben betätigt wird.

Beim Einbau eines Potentiometers musst Du darauf achten, dass das Potentiometer den Strom verträgt, der da hindurchfließt, sonst schmort es durch.

Für den folgenden Versuch habe ich mir ein Poti mit Klemmanschluss gebaut, das ich mit einer  dreipoligen Schraubklemme (Printklemme) ausgestattet habe:


Das Ganze funktioniert ja ganz logisch: Die Schraubklemmen haben das Rastermaß 2,54 und das Poti auch.

Was liegt da näher, als die Klemmen gleich an die Poti-Beinchen direkt anzulöten ?

Da kannst Du dann wunderbar Deine Kabel dranschrauben und wenn die Kabel nicht mehr gebraucht werden, schraubst Du sie einfach ab und kannst das Poti sauber und platzsparend für den nächten Versuch in der Bastelkiste verstauen.


Material:
  • 1 LED rot
  • 1 Widerstand 330 Ohm
  • 2 Flachbatterien 4,5 Volt
  • 1 Potentiometer, etwa 1 kOhm
  • 3 Krokodilstrippen



Baue folgende Schaltung als Brettschaltung auf:



Jetzt drehe an dem Potentiometer und beobachte die LED.


Du wirst feststellen, dass die LED mal heller und mal dunkler leuchtet, je nach der Einstellung des Potentiometers. Du greifst also immer einen anderen Widerstand ab, der in Reihe vor der LED liegt und dann den Strom begrenzt.

Es gibt auch Potentiometer, die man mit einem Schraubendreher einstellen muss. Solche Potentiometer nennt man dann „Trimmpoti“. Sie werden benutzt, um einen veränderbaren Wert auf einer Platine einmal einzustellen und dann nicht mehr zu verändern. So etwas gibt es sehr oft. Wenn Du einen alten Fernseher auseinandernimmst, so wirst Du recht viele Trimmpotis finden, die Du auslöten kannst. Damit kannst Du dann hervorragend basteln. Und wenn mal ein Trimmpoti „durchqualmt“, so ist es auch nicht so schlimm.

Wenn dein Radio mal sehr stark knistert und knattert, wenn Du am Lautstärkeknopf drehst, so liegt das an dem Potentiometer. Es ist dann korrodiert, das ist so ähnlich wie Rost. Es hat sich dann eine „Dreckschicht“ auf der Kohlebahn gebildet.

Das bekommst Du selber wieder in den Griff, wenn Du die Kohlebahn des Potentiometers mit Kontakspray einsprühst (durch eine Ritze des Potentiometer-Gehäuses hindurch). Dafür eignet sich so etwas wie „Caramba“ oder „WD 40“. Der Profi benutzt dafür „K 40“, aber die beiden anderen Sprays funktionieren auch.



Achtung:


Zum Einsprühen musst Du das Radio aufschrauben.
Es kann dann lebensgefährliche Netzspannung offen liegen.

Deshalb: Unbedingt den Stecker vorher aus der Steckdose ziehen !


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Inzwischen schreiben wir den 04.02.2014 und ich habe mir Gedanken über ein kleines Hilfsboard gemacht, auf dem einige Potentiometer für Versuche fest montiert sind. Solch ein Board kann sehr hilfreich sein, denn oft ist es so, dass man zwar ein Poti in der Bastelkiste liegen hat, aber an diesem Poti keine Anschlussdrährte vorhanden sind. Somit wäre es doch besser, wenn man eine kleine Platine hätte, die über Schraubanschlüsse verfügt, an die man schnell und unkompliziert Drähte anschrauben kann.

Nach einiger Tüftelei erstellte ich diesen Schaltplan:



Wenn Du genau guckst, wirst Du vier grundlegende Möglichkeiten erkennen können, die Potis zu betreiben:

1. => Potentialfrei, das heißt, jedes der Poti-Beinchen ist frei herausgeführt.
2. => Auf Masse bezogen, was bedeutet, dass eines der Poti-Enden auf Masse gelegt werden kann.
3. => Auf Plus bezogen, die heißt soviel, dass das eine Ende des Potis auf Plus liegt.
4. => Als Spannungsteiler. Beide Enden des Potis liegen auf je einem Potential.

Diese vier Möglichkeiten lassen sich für jedes Poti einzeln über je zwei "Mäuseklaviere", sogenannte "DIP-Schalter" konfigurieren.

Die Platine, die schließlich enstand, ist für 5 Volt ausgelegt, kann aber bei entsprechender Berechnung auch auf andere Spannungen ausgelegt werden. Oder aber man lässt die LED einfach weg und hat damit eine universelle Platine für verschiedene Betriebsspannungen. Man kann das Board mit vier gleichen Potis bestücken, oder aber auch verschiedene Poti-Werte einlöten. Ganz wie man das braucht oder mag.

Aus diesen Vorüberlegungen entstand dann die Platine 9.4.1 "Poti-Board":



Dieses Board kann über das Kontaktformular gekauft werden.



Viel Freude am Spannungsteiler wünscht



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