EN
DE
ES
FR
Drahtpotentiometer
In Multiturn- und Singleturn Varianten
Ratgeber Drahtpotentiometer
Inhalt
Grundlegende Fragen zu Potentiometern? Hier finden Sie die Antworten
Widerstandselement von Drahtpotentiometern
Die Herstellung des Widerstandselementes für Drahtpotentiometer stellt hohe feinmechanische Anforderungen an den Fertigungsprozess und nur wenige Hersteller stellen sich heute dieser Herausforderung: Ein haarfeiner Widerstandsdraht wird unter definierter Spannung um einen Trägerkern gewickelt. Je nach Gesamtwiderstandswert werden unterschiedliche Metalllegierungen verwendet und je nach Gesamtwiderstandswert wird die Anzahl der Drahtwindungen um den Trägerkern festgelegt. Beim Abgreifen des Spannungspotentials berührt der Schleifer nur einen kleinen Teil der Windungsfläche. Diese Oberfläche ist jedoch aufgrund der Wicklungen nicht völlig eben. Deshalb erzeugen Drahtpotentiometer im Ausgangssignal sogenannte Windungssprünge, die sich als kleine Stufen bemerkbar machen.
Draht-Element
Auflösung von Drahtpotentiometern
Hochohmige Drahtpotentiometer haben eine höhere Auflösung
Eine höhere Auflösung lässt sich bei Drahtpotentiometern am einfachsten durch Erhöhung der Windungszahl erreichen. Dadurch liegen die Windungen dichter beieinander und die oben beschriebenen Sprünge im Ausgangssignal werden kleiner. Da die Drahtlänge dadurch zunimmt, erhöht sich der Gesamtwiderstandswert. Je nach Anwendung kann dies von Vorteil sein, wenn z.B. eine geringe Verlustleistung erwünscht ist. Aufgrund dieses Zusammenhangs muss bei der Wahl der Parameter oft ein Kompromiss zwischen Auflösung und Gesamtwiderstand eingegangen werden.
Formel zur Auflösung:
Beispiel Serie RP19/20
- max. elektrischer Einstellweg ist 355°
- @ 5 kOhm, 1000 Windungen
Formel: 355° / 1000 Windungen = ca. 0,355 Grad
Die Winkelposition kann einfach mit der folgenden Formel berechnet werden:
\(θ = \frac {Vout} {Vin} * \text{elektrisch wirksamer Drehwinkel}\)
Beispiel: \(θ = \frac {4} {5} * 355° \approx284°\)
Misst man bei einem Winkelbereich von insgesamt 0° bis 355° und einem Spannungsbereich von 0 bis 5 V ca. 4 V am Schleifer, entspräche das ca. einem Winkel von 284°. Dies ist jedoch ein theoretischer Wert, da Potentiometer an den Endpositionen einen toten Gang und Widerstandstoleranzen aufweisen.
Beschaltungsarten von Drahtpotentiometern
Die zulässige Belastung des Signalausgangs wird durch den maximal zulässigen Schleiferstrom begrenzt. Drahtpotentiometer eignen sich prinzipiell auch für Anwendungen mit sogenannter Rheostatschaltung als veränderlicher Widerstand, bei denen eine gewisse Grundlast auftritt. Wir empfehlen jedoch die Spannungsteilerschaltung, da nur so die Qualität und Funktion unserer Drahtpotentiometer voll ausgenutzt werden kann.
Da aber in manchen Anwendungen (z.B. bei Verwendung älterer speicherprogrammierbarer Steuerungen) eine Spannungsteilerschaltung oft nicht realisierbar ist, können hier Potentiometer in Drahttechnik eingesetzt werden. Diese halten innerhalb der angegebenen Leistungsgrenzen den Schleifer-Belastungsströmen stand, ohne Schaden zu nehmen.
Belastbarkeit des Widerstandselementes
| Beispiel | Spannung U | Widerstand R | Leistung P | Applikation möglich? |
| 1 | 20 V | 1 kΩ | 0.4 Watt | ja |
| 2 | 30 V | 1 kΩ | 0.9 Watt | nein |
| 3 | 30 V | 5 kΩ | 0.18 Watt | ja |
| 4 | 100 V | 10 kΩ | 1 Watt | nein |
| 5 | 100 V | 20 kΩ | 0.5 Watt | ja |
Beispiel Serie RP22
- max. Belastbarkeit 0,5 Watt
- lieferbare Widerstandswerte (10..500 Ω) 1, 2, 5, 10, 20 kΩ
Für die Verlustleistung gilt:
P = U² / R (Leistung P = Spannung U² / Widerstand R)
Aus diesem Berechnungsbeispiel ist sofort ersichtlich, dass bei einer Betriebsspannung von 30 V das Potentiometer mit 1 kΩ nicht eingesetzt werden kann, da sonst die Leistung, mit der das Widerstandselement belastet wird, zu groß wird. Weitere Einschränkungen ergeben sich durch die Umgebungstemperatur.
Widerstandselement im Vergleich
| Widerstandselement | Leitplastik | Draht | Hybrid |
| Lebensdauer | ++ | 0 | + |
| Signalqualität / Auflösung | +++ | + | +++ |
| Linearität | +++ | ++ | ++ |
| Elektrischer Einstellweg | max. 360° | 10800° | max. 3600° |
| Verstellgeschwindigkeit | ++ | - | ++ |
| Max. Last am Schleifer | - | + | - |
| Schock / Vibration | - | -- | -- |
Legende: +++ beste | ++ sehr gut | + gut| 0 OK | - niedrig | -- ungünstig | --- nicht geeignet
Entscheidungshilfe
Drahtpotentiometer sind in Ein- und Mehrwendelausführung erhältlich. Mit Drahtpotentiometern können sehr gute Linearitäten und sehr hohe elektrisch wirksame Drehwinkel bei Singleturn bis 355° und bei Multiturn bis 10800° erreicht werden. Für Anwendungen mit hohen Anforderungen an die Widerstandstoleranz sind Drahtpotentiometer die richtige Wahl.
RP19/20 Singleturn
Serie 46 Multiturn
Drahtpotentiometer im Vergleich zu Leitplastikpotentiometern
Aufgrund der ungleichmäßigen Wicklung des Widerstandsdrahtes ergibt sich eine leichte Stufung des Ausgangssignals. Außerdem entsteht im Laufe der Zeit ein höheres elektrisches Rauschen als bei Leitplastik- oder Hybridpotentiometern. Die beste Linearität wird jedoch mit Leitplastikpotentiometern erreicht. Darüber hinaus ist die Lebensdauer bei Leitplastikpotentiometern von allen Technologien am höchsten.
Die Drahttechnologie ist gegenüber niederfrequenten Schock- und Vibrationsbelastungen etwas robuster als Leitplastikpotentiometer. Wir empfehlen, bei Vibrationsbeeinflussung nach Möglichkeit grundsätzlich Sensoren auf Basis berührungsloser Messprinzipien einzusetzen.
Bei sehr langsamen Verfahrbewegungen kommt es zu einer „schleichenden" Kontaktgabe zwischen Schleifer und Widerstandselement. Ein sicherer elektrischer Übergang ist unter diesen Bedingungen nur gewährleistet, wenn der Kontakt mit einem bestimmten Mindeststrom beaufschlagt wird. Erfahrungsgemäß sind hierfür am Schleifer ca. 100 μA ausreichend. Für solche Messaufgaben mit sehr langsamen Stellbewegungen empfehlen wir jedoch den Einsatz von Leitplastik- oder Hybridpotentiometern.
Drahtpotentiometer eignen sich nicht für Verstellgeschwindigkeiten über 40 Umdrehungen pro Minute. Für höhere Anforderungen sind unsere Leitplastik- und Hybridpotentiometer bis 400 Umdrehungen pro Minute ausgelegt.
Insbesondere im sicherheitskritischen Bereich werden bei einigen Modellen Endschalter eingesetzt. Diese erkennen, wenn ein Multiturn-Potentiometer die mechanische Endlage erreicht hat. Die verwendeten Mikroschalter haben separate Anschlüsse und eigene Spezifikationen bezüglich der maximalen Schaltleistung.
Drahtgewickelte Potentiometer werden gerne als Handeinsteller verwendet
Für die Sollwertvorgabe in Hand-Held-Applikationen werden häufig Multiturn-Potentiometer mit Drahtwiderstand eingesetzt, da hohe Lebensdauer-Eigenschaften und hochgenaue Toleranzen, wie sie Hybrid-Potentiometer aufweisen, für diese Anwendungen meist von untergeordneter Bedeutung sind. Darüber hinaus kann die etwas bessere Schockfestigkeit von Drahtpotentiometern im unteren Frequenzbereich für diese Anwendungen von Vorteil sein. Hybridpotentiometer werden eingesetzt, wenn sowohl eine hohe Lebensdauer als auch eine enge Linearität und ein großer elektrisch wirksamer Verstellbereich erforderlich sind.
Produktanpassungen
Unsere Drahtpotentiometer sind in Bushing- oder Servoflanschausführung mit ihren spezifischen Eigenschaften erhältlich. Eine Vielzahl ist mit oder ohne mechanischen Stopp, optional mit rückseitiger Welle, Mittenabgriff und in Tandem-/Mehrgangausführung erhältlich. Als Sondervarianten bieten wir Anpassungen wie Achsmodifikationen, spezielle Drehmomente, abgedichtete Gehäuse, spezielle elektrische und mechanische Drehwinkel, spezielle Widerstands- und Linearitätstoleranzen, Montage von Antriebsrädern und anderen mechanischen Teilen, Konfektionierung von Kabeln und Steckern und vieles mehr. Als Spezialist für industrielle Sensorik sind wir der ideale Partner für Ihre Anwendung, da wir neben der Erfüllung der technischen Anforderungen auch hohe Ansprüche an Qualität und Liefertreue stellen.
Drahtpotentiometer decken Winkelbereiche bis 10800° ab. Sie erreichen Spitzenwerte bei Linearitäts- und Widerstandstoleranzen. Darüber hinaus können Sonderfunktionen wie Mittenabgriff oder Endschalter integriert werden. Die Bauelemente weisen etwas größere Toleranzen beim zulässigen Schleiferstrom auf, was in Spezialanwendungen ein relevantes Auswahlkriterium sein kann.
Das Portfolio der Drahtpotentiometer gliedert sich in Singleturn-Varianten (bis 355°) und Multiturn-Produkte (bis 10800°). Das Angebot reicht von miniaturisierten Ausführungen mit dem kleinsten 10-Turn-Potentiometer der Welt bis hin zu Ausführungen mit verstärkter Wellenlagerung bis 4 N. Trotz der großen Auswahl erfordern diese Produkte häufig eine technische Produktanpassung, um die Anforderungen der Anwendung bestmöglich zu erfüllen.
MEGATRON ist Ihr Partner für die optimale Abstimmung des Produktes auf Ihre Anwendung. Unser Anspruch ist es, jedem Kunden individuell das funktionell und wirtschaftlich beste Ergebnis zu ermöglichen. Mit hoher Liefertreue und gesicherter Produktqualität setzen wir auf langfristige Partnerschaften und begleiten Sie über den gesamten Lebenszyklus Ihrer Anwendung.