Multiturn Potentiometer

• Was ist ein Multiturn-Potentiometer
• Aufbau von Multiturn Potentiometern
• Hybrid vs. Draht-Element im Vergleich
• Multiturn Potentiometern mit Endschalter
• Tipp für Applikationen mit exakt 360°
• Produktanpassungen

Grundlegende Fragen zu Potentiometern? Hier finden Sie die Antworten

Bei einem Multiturn-Potentiometer ist die Anzahl der vollen Umdrehungen, die sogenannten Turns, die in Winkelgraden gemessen werden, von Bedeutung. Ein 10-Turn-Potentiometer hat also einen Messbereich von 10 x 360° = 3600°. Einige Multiturn-Potentiometer sind mit bis zu 30 Umdrehungen / 10800° erhältlich (Serie 46 / 46HDS). Je größer der Drehwinkel des Potentiometers ist, desto genauer ist die Einstellgenauigkeit. Sie eignen sich als präzise Soll- und Istwertgeber, bei denen eine genaue Winkelmessung mit analogem Ausgangssignal realisiert werden soll.

Eine typische Anwendung ist die Messung linearer Verfahrwege, die über einen Spindel- oder Schneckenantrieb in eine Drehbewegung umgesetzt werden. Hier gibt das Multiturn-Potentiometer eine exakte Rückmeldung über die verschiedenen Achspositionen, z.B. in der Memory-Funktion von Flugzeugsitzen der „First Class“ oder allgemein in der Antriebstechnik.
Hinweis: Bitte verwechseln Sie „Multiturn“, zu deutsch „Mehrwendel“, nicht mit „Mehrgang“ (engl. multiganged). Mehrgang bedeutet, dass mehrere Potentiometer in Reihe zu einem System konstruktiv über die Potentiometerwelle „verbunden“ sind. Sie sind für Anwendungen vorgesehen, die z. B. redundante Anschlüsse und/oder galvanisch getrennte Signale erfordern.

Wie bei allen Potentiometern werden eine Widerstandsbahn, ein Schleifer und Anschlüsse benötigt. Über die Drehbewegung und die Drehrichtung greift der Schleifer ein Spannungspotential auf der Widerstandsbahn ab. Der große Unterschied zwischen einem Multiturn-Potentiometer und einem Singleturn-Potentiometer (<360°) liegt im Aufbau und der Form der Widerstandsbahn. Die Widerstandsbahn ist bei Multiturn-Potentiometern spiralförmig ausgebildet und ermöglicht die Erfassung von Winkeln ≥360°.
Eine Umdrehung ist eine volle Umdrehung der Welle um 360° und entspricht einer Umdrehung der spiralförmigen Widerstandsbahn. Mehr Umdrehungen bedeuten mehr mögliche Umdrehungen, mehr Winkelgrade und mehr Platz für die Anzahl der Windungen. Dies erklärt auch das längere Gehäuse für 5- zu 10-Turn bzw. darüber hinaus mit bis zu 30-Turn.
Damit der Schleifer bei einer Drehbewegung nicht über die Enden der spiralförmigen Widerstandsbahn hinausläuft, muss der Schleifer in beiden Richtungen mechanische Anschläge haben. Um diese Anschläge vor mechanischer Überlastung zu schützen, werden optional integrierte Rutschkupplungen eingesetzt.

Beide Widerstandselemente erfüllen die Aufgabe, Winkelbereiche ≥360° zu erfassen. Mit Drahtwiderstandselementen können jedoch wesentlich größere Winkelbereiche abgedeckt werden als mit Hybridelementen. Letztere sind nur bis zu 10 Umdrehungen (3600°) verfügbar, während Draht-Multiturn-Potentiometer bis zu 30 Umdrehungen und damit 10800° bestellbar sind. Die Widerstandselemente unterscheiden sich zudem in ihren grundlegenden sensorischen Eigenschaften:
Die Eigenschaften von Potentiometern mit Drahtwiderstandselement werden hier beschrieben. Ihre Hauptmerkmale sind sehr enge Widerstandstoleranzen sowie die Fähigkeit, höheren elektrischen Belastungen und niederfrequenten Vibrationen standzuhalten.
Die Widerstandsbahn von Hybridpotentiometern ist technologisch am ehesten mit den Eigenschaften von Leitplastikpotentiometern vergleichbar. Hybrid-Potentiometer sind im Wesentlichen Multiturn-Potentiometer, bei denen die spiralförmige Widerstandsbahn mit Leitplastik beschichtet ist. Daher gelten auch für die Hybrid-Technologie die Aussagen einer nahezu unendlichen Auflösung, eines sehr glatten Ausgangssignals, einer hohen Verstellgeschwindigkeit und einer hohen Lebensdauer, wie sie auch für Singleturn-Leitplastikpotentiometer gelten.

Bei einigen Typen sind Endschalter lieferbar, die bei Erreichen eines bestimmten elektrisch wirksamen Drehwinkels einen Schaltvorgang auslösen. Die Endschalter können werkseitig innerhalb des elektrisch wirksamen Drehwinkels oder des Signalplateaus konfiguriert werden. Die Lebensdauer und die maximale Belastung dieser Schalter sind nicht die gleichen wie für die Potentiometer selbst.

Ein Singleturn-Potentiometer mit linearem Signalverlauf ist konstruktiv nicht in der Lage, einen Messbereich von exakt 360° zu erfüllen. Daher werden für diese Aufgabe Multiturn-Potentiometer verwendet. Wenn es die Anwendung erlaubt, empfehlen wir den Einsatz eines 3-Turn-Potentiometers. Darüber hinaus haben wir auf Anfrage sogenannte 1-Turn-Multiturn-Potentiometer der Serie AL17/19 im Programm, die die Anforderung von 360° erfüllen. Auch unsere Sinus-Cosinus Potentiometer erfüllen die 360°-Anforderung. Sie unterscheiden sich jedoch konstruktiv und elektrisch grundlegend von den hier beschriebenen Multiturn-Potentiometern.