Potmeters naar wens
Potmeter + weeerstand(en) = nieuwe potmeter.
In tegenstelling tot mensen hebben de gebruikelijke potentiometers een vrij ongekompliceerd karakter: ze zijn lineair of logaritmisch van aard. In tegenstelling tot mens: is het bij potentiometers vrij gemakkelijk om daar wijzigingen in aan te brengen. Door toevoeging van een of twee weerstanden kan men de verzwakkingskakteristiek ingrijpend wijzigen. Daarover gaat dit verhaal.
Achter de toevoeging "lin" of "log" bij een potentiometer ("potmeter" in het haastige elektronica-jargon) in een schema of onderdelenlijst schuilt een wereld van grafieken, plaatjes die het verloop aangeven als funktie van de loperstand. Het gaat daarbij om het verloop van de weerstand tussen de loper en een bepaald uiteinde van de potmeter, uitgedrukt in procent van de totale weerstand tussen de twee uiteinden van de potmeter.
In een aantal toepassingen zal dit verloop ons om het even zijn. In de ene uiterste loperstand krijg je de minimumwaarde, in de andere de maximumwaarde en ergens daar tussenin de gewenste waarde. Er zijn echter legio situaties waarbij de aard van de af-regeling of instelling wel degelijk een woordje meespreekt.
In figuur 1 zijn drie standaardkarakteristieken van potmeters getekend. Op de horizontale as staat de loperpositie (de verdraaiing van de as resp. de verschuiving) x in procent aangegeven; x = 0 komt overeen met de loper geheel linksom gedraaid (draaipotmeters) of in de laagste stand bij schuifpotmeters, en x = 100 komt overeen met de situatie rechtsom of hoog. Er is uitgegaan van een potmeterweerstand van 100 eenheden. De lineaire karakteristiek is de minst gekompliceerde: vanuit de minimumwaarde gaat de karakteristiek rechtlijnig) op zijn doel, de eindwaarde, af. De toevoeging "log" betreft potmeters met een positief-logaritmische karakteristiek, "pos-log" in figuur 1. Het verloop van de karakteristiek is zodanig dat de verzwakking in dB voor een bepaalde konstante verandering van de loperpositie x konstant is, vanuit de startpositie x = 100. Belangrijkste toepassing: volumeregelaar in audioapparatuur.
Figuur 1. De verzwakkingskarakteristieken van standaard in de handel verkrijgbare potmeters vertonen een lineair, positief-logaritmisch ("logaritmisch") dan wel een negatief-logaritmisch verloop.
Een minder bekende logaritmische karakteristiek is de negatief-logaritmische, "neg-log" in figuur 1. We zien dat vanuit x = 100 de verzwakking maar langzaam toeneemt met afnemende x; eerst beneden x = 50 begint de kurve sterk te dalen.
Hoe ziet de praktijk eruit? In de figuren 2 (pos-log, verder log te noemen) en 3 (lin) is een groot aantal in de praktijk gemeten karakteristieken opgetekend. Vooral in de logaritmische situatie kunnen de afwijkingen ten opzichte van figuur 1 flink oplopen.
Figuur 2. Een aantal gemeten karakteristieken van logaritmische potmeters.
Figuur 3. Een aantal gemeten karakteristieken van lineaire potmeters.
Weerstanden naar smaak toevoegen
In figuur 4 is aangegeven hoe door toevoeging van twee weerstanden een nieuwe potmeter ontstaat (met een gewijzigde karakteristiek).
Figuur 4. Twee weerstanden, R2 en R3, toegevoegd aan de potmeter geven wel wat meer mogelijkheden dan de drie van figuur 1.
Wat nu volgt is een aantal grafieken. Eerst figuur 5, die van toepassing is op een lineaire potmeter, waarvan de weerstand gelijk is aan 100 eenheden. De getrokken karakteristieken gelden voor de situatie waarbij alleen R2 aanwezig is, de streeplijnen idem voor wanneer alleen R3 aanwezig. Merk op dat de kurve R = 10 (dus R3 10 keer zo klein als de potmeterweerstand) aardig overeenkomt met een positief-logaritmische karakteristiek, en dat de kurve R2 = 10 erg veel lijkt op de anti-logaritmische karakteristiek van figuur 1. Figuur 6 geldt voor een logarithmische potmeter. Voor R2 = 10 lijkt de kurve sterk op die van een lineaire potmeter. De figuren 7 (lin) en 8 (log) geven de verzwakkingskarakteristieken voor de situatie waarbij een der overbruggingsweerstanden vast is (n.l. een kwart van de potmeterweerstand) en de andere variabel. De getrokken lijnen gelden voor R2 vast, de streeplijnen voor R3 vast. De stippellijn betreft de situatie R2 = R3 = 25. In de figuren 9 (lin) en 10 (log) zijn R2 en R3 gelijk. De kurven lopen alle door het punt waarbij de loper op de halve potmeterweerstand staat ingesteld.
Figuur 5. De verawakkingskarakteristieken van een lineaire potmeter voor verschillende waarden van R2 (getrokken lijnen; R3 afwezig) en R3 (streeplijnen; R2 afwezig).
Figuur 6. De verzwakkingskarakteristieken van een logaritmische potmeter voor verschillende waarden van R2 (getrokken lijnen; R3 afwezig) en R3 (streeplijnen; R2 afwezig).
Figuur 7. De verzwakkingskarakteristieken van een lineaire potmeter. Getrokken lijnen: verschillende waarden van R3 bij een vaste R2. Streeplijnen: verschillende waarden van R2 bij konstante R3.
Figuur 8. De verzwakkingskarakteristieken van een logaritmische potmeter. Getrokken lijnen: verschillende waarden van R3 bij vaste R2. Streeplijnen: verschillende waarden van R2 bij konstante R3. De stippellijn betreft de situatie R2 = R3 = 25 en de streep-puntlijn de standaard logaritmische karakteristiek.
Figuur 9. De verzwakkingskarakteristieken van een lineaire potmeter voor verschillende waarden van R2, die gelijk is aan R3.
Figuur 10. De verzwakkingskarakteristieken van een logaritmische potmeter voor verschillende waarden van R2, die gelijk is aan R3.
U ziet wat je met een of twee weerstanden kunt "aanrichten". Men realisere zich wel dat door de toevoeging van een of twee weerstanden zowel de ingangsimpedantie (waarmee de voedende schakeling wordt belast) als de uitgangsimpedantie (waaruit de op de potmeter volgende schakeling wordt gevoed) zich wijzigt.
G. Reinhold