Potentiometer

Ein Potentiometer ist ein dreipoliger Widerstand mit einem beweglichen Kontakt, dem Schleifer, der über ein Widerstandselement gleitet. Wenn sich der Schleifer bewegt, ändert er den elektrischen Widerstand in der Schaltung und ermöglicht es einem Bediener oder Steuermechanismus, die Spannung, den Strom oder das Signalniveau ohne Umschalten anzupassen. Die drei Anschlüsse sind die beiden Enden der Widerstandsbahn und der Schleiferkontakt selbst.

Die zwei Hauptbauarten sind Drehpotentiometer und Schiebepotentiometer. Drehpotentiometer verwenden eine Drehwelle, die von etwa 0 bis 270 Grad dreht, wodurch sie kompakt sind und sich für manuelle Einstellung oder motorgesteuerte Regelung eignen. Schiebepotentiometer verwenden einen Schieberegler über eine gerade Bahn, üblich bei Audio-Mischpulten und Testgeräten. Beide Typen enthalten ein Widerstandselement, normalerweise eine Kohlenstoff- oder Keramik-Schicht, wobei Präzisionsanwendungen drahtgewickelte Widerstände verwenden, die um einen Keramikträger gewickelt sind.

Spannungsteiler und Rheostat-Betrieb

Im Spannungsteiler-Modus werden alle drei Anschlüsse genutzt: Der Schleifer-Ausgang liegt auf einer Spannung, die seiner Position zwischen den beiden Enden der Bahn entspricht, welche eine konstante Spannung führen. Diese Konfiguration findet sich in Signalpegel-Reglern, Sensorschnittstellen und Rückkopplungsschleifen. Im Rheostat-Modus werden nur zwei Anschlüsse genutzt, normalerweise der Schleifer und ein Ende, wobei das Potentiometer einfach den Strom in Serie mit einer Last begrenzt, wie ein alter Glühlampen-Dimmer. Das Widerstandselement reicht typischerweise von 100 Ohm bis 1 Megohm, wobei Linearität und Lebensdauer je nach Bauweise und Preis variieren.

Mechanischer Verschleiß und elektrisches Rauschen sind die primären Ausfallmechanismen. Drehpotentiometer können nach Hundertausenden von Schaltzyklen ein kratzendes Ausgangssignal entwickeln, wenn der Schleifer nicht mehr zuverlässig mit der Widerstandsbahn Kontakt macht, ein Zustand, der in Audiosystemen als Potkratzer hörbar ist. Versiegelte und leitfähige Kunststoff-Modelle halten länger als offene Kohle-Ausführungen. Umweltbelastung durch Staub, Feuchte oder Salzluft beschleunigt die Korrosion des Kontakts und der Bahn.

Der Begriff Potentiometer stammt aus seiner ursprünglichen Laboranwendung zum Messen unbekannter Spannungen durch Abgleich gegen eine bekannte Spannung, obwohl moderne Potentiometer selten auf diese Weise verwendet werden. Heute bezeichnet das Wort jeden veränderbaren Widerstand mit einem beweglichen oder drehbaren Schleifer, und er bleibt Standard in Steuerschaltungen, Analog-Digital-Umwandlern, Audiogeräten und Messtechnik, wo sanfte manuelle oder automatisierte Einstellung von Spannung oder Strom erforderlich ist.