Drehpotentiometer

Für die präzise Sollwerteinstellung von Hand

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Was ist ein Drehpotentiometer?

Dieser Leitfaden befasst sich mit Potentiometern als Eingabeelemente in der Funktion als Mensch-Maschine-Schnittstelle. Allgemeine Informationen zum Potentiometer als Istwertgeber finden Sie hier.
Bei Drehpotentiometern wird durch eine Drehbewegung der elektrische Widerstand auf der Widerstandsbahn verändert und ein Schleifer greift das Spannungspotential auf dieser Bahn ab. Sie besitzen in der Regel drei elektrische Anschlüsse und eine Welle zur mechanischen Ankopplung des Drehknopfes. Konstruktiv können sie einige Besonderheiten wie integrierte Endanschläge oder eine Rutschkupplung aufweisen. Die praktische Möglichkeit, die Drehhemmung der Welle an die Erfordernisse der Anwendung anzupassen, unterstreicht ihr Einsatzgebiet als Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine.

Serie MCD17

 


Anpassung der Drehhemmung

Kugellager mit Welle

Um eine Potentiometerwelle in eine Drehbewegung zu versetzen, ist ein bestimmtes Drehmoment, das Losbrechmoment, erforderlich, um die Haftreibung zu überwinden. Nach Überwindung der Haftreibung muss das Betätigungsmoment aufgebracht werden, um die Bewegung aufrechtzuerhalten. In der Praxis wird in den Datenblättern meist nur das Betätigungsdrehmoment angegeben und im Sprachgebrauch der Begriff „Drehhemmung“ verwendet. Das Losbrechmoment ist in den meisten Fällen zu vernachlässigen.
Das Betätigungsmoment wird bei Raumtemperatur (ca. 20 °C) ermittelt und in Newtonmeter angegeben, z.B. 5 Nmm. Dieser Wert wird durch das Zusammenwirken mehrerer Komponenten erreicht. Zum Beispiel durch die Art der Wellenlagerung und/oder die Verwendung von Gleitfetten. Neben anderen Möglichkeiten lassen diese beiden Komponenten bereits einen großen Spielraum, um eine entsprechende Drehhemmung auf die Applikation abzustimmen. 
Spezielle Fette können eingesetzt werden, um einen bestimmten Temperaturbereich zu ermöglichen, ein unbeabsichtigtes Verstellen zu verhindern oder die haptischen Eigenschaften angenehm zu gestalten. Letzteres hat auch einen nicht unerheblichen Einfluss auf die Wahl des zu verwendenden Drehknopfes. Bei Verwendung eines großen Knopfdurchmessers benötigt der Benutzer aufgrund der Hebelwirkung weniger Kraft, um das erforderliche Drehmoment zu erzeugen. Daher kann eine Veränderung des Standardwertes Vorteile bringen, indem das Betätigungsmoment an die Anwendung angepasst wird. Wir unterstützen Sie gerne bei der Auswahl und bei eventuell notwendigen Anpassungen.


Montage-Hinweis für Drehpotentiometer

Bitte beachten Sie die im Datenblatt angegebenen Montagehinweise für den Schalttafeleinbau sowie die Anzugsmomente und Abmessungen für Gewinde und Schrauben. Insbesondere bei Potentiometern mit Bushing kann durch unsachgemäße Montage die Haptik negativ beeinflusst werden. Eine bewusste Erhöhung des Betätigungsmoments durch die Montage ist nicht zu empfehlen. Zum einen kann dadurch die Hemmung nicht dauerhaft gewährleistet werden und zum anderen wird die Funktion des Drehpotentiometers beeinflusst.

Beispiel


Single- oder Multiturn-Drehpotentiometer?

Einstellknöpfe - Vergleich mit einem Euro

Die Genauigkeit, Reproduzierbarkeit und Geschwindigkeit der Verstellung hängt von der jeweiligen Anwendung ab. Mit einem Single-Turn-Potentiometer können maximal 360° und mit einem 10-Turn-Potentiometer 3600° abgedeckt werden.
Beispiel: Sie benötigen für Ihre Anwendung eine Auflösung von ca. 5° pro Verstellschritt und wollen dies mit einem Singleturn-Potentiometer mit 350° realisieren.
In der Praxis kommt es darauf an, wie groß Sie den Bedienknopf dimensionieren und wie schnell bzw. groß der Verstellweg sein darf. In unserem Beispiel ist mit einem relativ kleinen Drehknopf eine sichere und genaue Bedienung von Hand kaum möglich. Es müssten ca. 70 Positionen auf einer Umdrehung mit kleinsten Bewegungen sicher eingestellt werden können. Ein relativ großer Bedienknopf wäre in diesem Fall besser geeignet, um eine komfortable Bedienung zu gewährleisten.
Ein Multiturn-Drehpotentiometer könnte unter der Prämisse eines kleinen Bedienknopfes für dieses Beispiel besser geeignet sein. Ein Multiturn mit z.B. 3600° bietet deutlich mehr Bedienkomfort für eine sichere, genaue und reproduzierbare Bedienung. Es sind jedoch weitere Verstellwege bzw. mehrere Umdrehungen erforderlich, um einen gewünschten Wert einzustellen. Ist eine schnelle Verstellung von Hand erforderlich, ist ein Single-Turn-Potentiometer gegenüber einem Multiturn-Potentiometer im Vorteil.
Zusammenfassend kann gesagt werden: Für schnelle und grobe Verstellungen ist ein Singleturn-Potentiometer besser geeignet als ein Multiturn-Potentiometer. Mit Letzterem lassen sich wesentlich feinere und präzisere Bedienkonzepte bei gleichzeitiger Forderung nach Reproduzierbarkeit realisieren. Darüber hinaus hat die Wahl des Bedienknopfes entscheidenden Einfluss auf komfortable Einstellmöglichkeiten in der Praxis.


Allgemeine Tipps über Drehpotentiometer

In der Regel werden Drehpotentiomter in ein Gehäuse mittels Panel-Montage integriert. Wir empfehlen die Verwendung von Dichtungen zwischen den Komponenten, wenn Reinigungsmittel verwendet werden oder die Anwendung im Freien erfolgt. Wir empfehlen eine zusätzliche Wellendichtung, wenn die Anwendung bei niedrigen Temperaturen eingesetzt wird. Ansonsten kann sich Kondenswasser auf dem Widerstandselement bilden und das Signal beeinflussen. Sollten weitere Schutzmaßnahmen erforderlich sein, stehen Potentiometer mit abgedichtetem Gehäuse zur Verfügung.

Potentiometrische Handeinsteller spielen ihre Stärken hinsichtlich des Stromverbrauchs vor allem in mobilen, batteriebetriebenen Handheld-Anwendungen aus. Für den Betrieb sind nur minimale Leistungswerte erforderlich. Damit ist diese Technologie nahezu konkurrenzlos für Applikationen, bei denen es auf geringen Stromverbrauch ankommt.

Unsere Potentiometer liefern fast ausschließlich ein lineares Ausgangssignal. Ausnahmen sind unsere Sinus/Cosinus-Potentiometer. Beide sind für Audioanwendungen nicht geeignet, da sie keine logarithmische Kennlinie haben!


Komplett vormontierte Sets

Unsere vormontierten Sets bieten den Vorteil, dass Drehpotentiometer und Drehknopf aufeinander abgestimmt sind. Die Abmessungen der Potentiometerwelle passen exakt in die Mechanik des Drehknopfes, das Drehmoment ist auf das Verhalten des Drehknopfes abgestimmt und eine Gummidichtung bietet optimalen Schutz für den Schalttafeleinbau. Die Drehknöpfe verfügen über eine 3-stellige Ziffernrolle zur Vorgabe bzw. zum Ablesen der Sollwerte und die Potentiometer sind in 3-, 5- oder 10-Turn-Ausführung erhältlich. Für die elektrische Integration stehen vormontierte Kombinationen aus Drehpotentiometer und Drehknopf mit Klemmanschluss oder Lötfahnen zur Verfügung.


Passende Drehknöpfe für Drehpotentiometer

Insbesondere die Wellengeometrie des Drehpotentiometers ist entscheidend für die Montage des Drehknopfes. Bitte achten Sie auf die richtige Dimensionierung der Welle und berücksichtigen Sie die Plattenstärke. Unsere Drehknöpfe sind für unterschiedliche Wellengeometrien ausgelegt. Gerne unterstützen wir Sie bei der Auswahl und begleiten Sie bei einer eventuellen Anpassung.

Unsere Einstellknöpfe


Drehpotentiometer können von Hand „bedient“ werden. Sie werden als Drehregler in der Mensch-Maschine-Schnittstelle zur präzisen Vorgabe von Sollwerten eingesetzt. Für den bestimmungsgemäßen Gebrauch verfügen die Bedienelemente über mechanisch integrierte Endanschläge, die die Drehbewegung begrenzen und ein Überfahren der Widerstandsbahn verhindern. Eine optional integrierte Rutschkupplung schützt die Endanschläge vor Überlastung.

Die umwelttechnischen Anforderungen bestimmen die Art der Betätigung und erfordern häufig eine Produktoptimierung. Von besonderer Bedeutung ist die Möglichkeit, die Drehhemmung an die jeweiligen Applikationsbedürfnisse anzupassen, um z.B. ein unbeabsichtigtes Verstellen zu verhindern. Zusätzlich lassen sich die haptischen Eigenschaften auf ein gewünschtes Maß beeinflussen.

MEGATRON ist Ihr Partner für entsprechende Produktoptimierungen. Im Rahmen unserer Beratung definieren wir gemeinsam mit Ihnen das optimale Produkt für Ihr „Design in“. Unser Anspruch ist es, jedem Kunden individuell das funktional und wirtschaftlich beste Ergebnis zu liefern. Mit hoher Liefertreue und gesicherter Produktqualität setzen wir auf langfristige Partnerschaften und begleiten Sie über den gesamten Lebenszyklus Ihrer Anwendung.