5-Pin Poti für Stereo Audio anschließen

[Anakin94]

Hallo,
ich habe hier ein Poti mit 5 Pins.
Es soll zur Lautstärkeregelung für 2 Kanäle (Stereo) dienen.
Ich habe den Widerstand zwischen allen Pins gemessen und werde irgendwie nicht schlau daraus, wie ich es anschließe.
Es soll leiser werden, wenn man es nach links dreht und lauter wenn man es nach rechts dreht.

Vermutet hätte ich folgendes:
Linker Eingang nach 2 und linker Ausgang nach 5.
Rechter Eingang an 3 und rechter Ausgang an 4.
GND an das Gehäuse und an 1.
Ist das alles korrekt so?


A103 Poti:
Ganz nach links gedreht:
1-2= 11,77 K Ohm
1-3= 11,32 K Ohm
1-4= 11,31 K Ohm
1-5= 11,76 K Ohm
2-3= 23,1 K Ohm
2-4= 23,0 K Ohm
2-5= 3,2 Ohm
3-4= 1,9 Ohm
3-5= 23,1 K Ohm
4-5= 23,0 K Ohm

Ganz nach rechts gedreht:
1-2= 1,3 Ohm
1-3= 1,7 Ohm
1-4= 11,3 K Ohm
1-5= 11,76 K Ohm
2-3= 2,3 Ohm
2-4= 11,29 K Ohm
2-5= 11,75 K Ohm
3-4= 11,3 K Ohm
3-5= 11,75 K Ohm
4-5= 23,1 K Ohm

[Takeshi]

Pin 2 und 3 sind der Mittelabgriff der beiden Potis. Das erkennst du daran, dass die Pins in die eine Richtung gedreht Durchgang zu einem in und in die andere Richtung gedreht zu einem anderen Pin haben. Die Pins, mit denen die Mittelagriffe wahlweise Durchgang haben, sind die äußeren Kontakte. Die erkennst du auch daran, dass sich der Widerstand zwischen diesen nicht ändert, egal, wie du das Poti drehst.

Pin 1 ist der gemeinsame Pin von Poti A und B
Pin 2 ist der Mittelabgriff von Poti A
Pin 3 ist der Mittelabgriff von Poti B
Pin 4 ist der äußere Kontakt von Poti B
Pin 5 ist der äußere Kontakt von Poti A

Es gibt bei Potis keinen Ein- oder Ausgang. Das hängt von deiner Schaltung ab, was das Poti macht. Für Audio-Anwendungen würdest du aber wahrscheinlich die Signale an Pin 4 und 5 einspeisen und an Pin 2 und 3 abgreifen, während Pin 1 mit GND verbunden ist.

[Anakin94]

Es gibt bei Potis keinen Ein- oder Ausgang. Das hängt von deiner Schaltung ab, was das Poti macht. Für Audio-Anwendungen würdest du aber wahrscheinlich die Signale an Pin 4 und 5 einspeisen und an Pin 2 und 3 abgreifen

Eventuell mache ich einen Test, wie rum ich das anschließe, damit ich am Ende die richtige Drehrichtung habe.

während Pin 1 mit GND verbunden ist.

Warum muss der überhaupt an GND?
Und was würde passieren, wenn man den weglässt?

Sind eigentlich die unterschiedlichen Widerstandswerte tolerierbar, oder würde man hören, dass ein Lautsprecher leiser ist als der andere?

[Takeshi]

Warum muss der überhaupt an GND?
Und was würde passieren, wenn man den weglässt?

Eigentlich wollte ich einen schönen Artikel zum Potentiometer verlinken, der dieses Bauteil erklärt, aber nichts Vernünftiges gefunden, unglaublich.

Ein Potentiometer ist - als Ersatzschaltbild gedacht - eine Reihenschaltung zweier Widerstände, die damit einen Spannungsteiler darstellen. Die Besonderheit beim Potentiometer ist, dass die Summe beider Widerstände immer identisch ist und du mit dem Drehen am Poti das Verhältnis beider Widerstände veränderst. Bei der Mitte haben beide Widerstände den gleichen Wert. Ist das Poti auf 1/4 gestellt, hat der eine Widerstand 25 % des Gesamtwerts, der andere 75 %.

Weil die Summe beider Widerstände immer gleich ist, fließt immer der gleiche Strom in und durch das Poti, vorausgesetzt, der Mittelabgriff wird nicht belastet (es fließt kein Strom heraus).

Es gilt U = R * I

Bei einem (unbelasteten) Spannungsteiler verhalten sich deshalb die Spannungen proportional zu den Widerständen. Verbindest du also einen Anschluss mit GND, den anderen mit 10 V und der untere Widerstand hat 25 % des Gesamtwiderstands, dann liegen am unteren Widerstand 2,5 V an. Ist der untere doppelt so groß wie der untere, hat er 2/3 des Gesamtwiderstands und es liegen 6,67 V an. Ich denke das Prinzip ist klar.

Schließt du den einzelnen Anschluss des unteren Widerstands nicht an, dann bleibt nur noch ein veränderbarer Widerstand übrig, der zwischen 0 Ohm und dem Maximalwert des Potis einstellbar ist. Da in die Belastung (zum Beispiel den Audioverstärker) kein nennenswerter Strom fließt, fällt auch keine Spannung über den Widerstand ab. Damit ist die Spannung am Mittelabgriff identisch zur "oben" angelegten Spannung.

Bei der typischen Anwendung des Potis ist die angelegte Spannung auf GND bezogen und soll einstellbar heruntergeteilt werden. Wegen dem Massebezug der angelegten und abgegriffenen Spannung muss das Poti mit GND verbunden sein. Es gibt aber auch Anwendungen, bei denen das anders ist. Und manchmal möchte man wirklich nur einen einstellbaren Widerstand haben.

Sind eigentlich die unterschiedlichen Widerstandswerte tolerierbar, oder würde man hören, dass ein Lautsprecher leiser ist als der andere?

Das menschlichte Gehör nimmt Lautstärkeänderungen logarithmisch war. Deshalb braucht es große Änderungen, um das zu hören. Aus diesem Grund werden für Audio logarithmische Potis verwendet. Die haben bei der Mittelstellung dann kein Verhältnis von 1:1.

Wenn du häufiger mit kleinen Schaltungen zu tun hast und einigermaßen fit in Mathe bist (und sogar etwas Spaß dran hast), dann kommst du mit
- dem ohm'schen Gesetz und
- den Kirchhoff'schen Regeln
schon recht weit.

Ohm'sches Gesetz: = I = U / R
Kirchhoff 1 (Knotenregel): An einem Knotenpunkt ist die Summe aller Ströme gleich 0.
Kirchhoff 2 (Maschenregel): In einem geschlossenen Stromkreis ist die Summe aller Spannungen gleich 0. Diese Regel ergibt sich aus dem ohm'schen Gesetz und Kirchhoff 1.

Für deinen Fall musst du nur wissen, dass der Strom in einen Verstärker üblicherweise vernachlässigbar klein ist, du also einen unbelasteten Spannungsteiler hast. Mit den beiden Widerstandswerten kannst du den Strom in den Spannungsteiler berechnen und mit dem Strom wiederum die Spannung an den einzelnen Widerständen.

[Anakin94]

Für Audio-Anwendungen würdest du aber wahrscheinlich die Signale an Pin 4 und 5 einspeisen und an Pin 2 und 3 abgreifen, während Pin 1 mit GND verbunden ist.

Warum nicht umgekehrt?

Die Drehrichtung des Potis kann ich nicht ändern oder?
Weil es dreht für meine Anwendung in die falsche Richtung.

Schließt du den einzelnen Anschluss des unteren Widerstands nicht an, dann bleibt nur noch ein veränderbarer Widerstand übrig, der zwischen 0 Ohm und dem Maximalwert des Potis einstellbar ist. Da in die Belastung (zum Beispiel den Audioverstärker) kein nennenswerter Strom fließt, fällt auch keine Spannung über den Widerstand ab. Damit ist die Spannung am Mittelabgriff identisch zur "oben" angelegten Spannung.

Wenn ich das richtig verstehe, muss GND dran, weil ohne Spannungsabfall sich die Lautstärke nicht ändern würde?

Wenn du häufiger mit kleinen Schaltungen zu tun hast und einigermaßen fit in Mathe bist (und sogar etwas Spaß dran hast), dann kommst du mit
- dem ohm'schen Gesetz und
- den Kirchhoff'schen Regeln
schon recht weit.

Spaß sicher nicht, es ist aber hilfreich.
Das Ohmsche Gesetz kannte ich.
Die Kichhoffschen Regeln nur teilweise schon von dir.

[Takeshi]

Warum nicht umgekehrt?

Hab das mal aufgezeichnet. In dem Beispiel hat das Poti 10 kOhm und ist auf 80 % gedreht. Daraus folgen 1 kOhm und 8 kOhm.



Nehmen wir der Einfachheit halber an, es liegen 5 V DC für U_ein an und der U_aus belastet nicht, heißt es fließt kein Strom dort hinein.

Im linken Fall fließen 0,5 mA rein (5 V / 10 kOhm), unabhängig von der Stellung des Potis. An R1B liegen 4 V an (8 kOhm * 0,5 mA). Die Ausgangsspannung entspricht 80 % der Eingangsspannung.

Im rechten Fall fließt durch R2A kein Strom. Der gesamte Strom fließt durch R2B. Aus U_ein fließen 0,625 mA und der Strom ändert sich mit der Stellung des Potis. Die Spannung an R2B ist immer exakt U_ein. Und weil kein Strom durch R2B fließt, fällt an dem Widerstand auch keine Spannung ab:
U = R * I = R * 0 = 0
Damit ist für jeden Fall U_aus = U_ein. Du erreichst also keinen Einfluss auf die Spannung, dafür aber einen von der Potistellung abhängigen Eingangsstrom. Weil der maximale Strom von der Quelle begrenzt ist und bei 0 Ohm kein unendlich großer Strom fließen kann, wird trotzdem irgendwann die Spannung einbrechen und mit etwas Pech die Quelle beschädigt, weil kurzgeschlossen. Oder das Poti raucht ab, weil der Strom in dem Poti zu groß wird.

Die Drehrichtung des Potis kann ich nicht ändern oder?
Weil es dreht für meine Anwendung in die falsche Richtung.

Normalerweise schon, denn du musst nur die beiden äußeren Anschlüsse vertauschen. Bei dem Poti ist aber die eine Seite des einen Potis mit der gleichen Seite des anderen Potis fest verbunden, daher bei diesem Poti nicht.

Wenn ich das richtig verstehe, muss GND dran, weil ohne Spannungsabfall sich die Lautstärke nicht ändern würde?

Genau, siehe Bild oben. Fehlt die Masseverbindung an R1B, kannst du R1B komplett streichen. Damit ist der Aufbau sogar identisch zum rechten Bild, wenn R2B fehlt. In beiden Fällen gibt es nur den Serienwiderstand 2 kOhm, ohne jeglichen Einfluss. Es gibt einfach keinen Spannungsteiler mehr.

Wie gesagt, zeichne dir den Schaltplan bei einer solchen Fragestellung auf und es kommt das oben Gezeigte heraus. Mit den genannten Regeln lässt sich jede Spannung und jeder Strom berechnen und damit wird eindeutig klar, welche Schaltung den gewünschten Effekt hat und welche nicht. Das ist nur etwas Übungssache.

[Anakin94]

Mit den genannten Regeln lässt sich jede Spannung und jeder Strom berechnen und damit wird eindeutig klar, welche Schaltung den gewünschten Effekt hat und welche nicht. Das ist nur etwas Übungssache.

Ja es braucht etwas Übung.
Auch mit dem verstehen, wobei mir das mit der Formel eindeutig erscheint.
Nur welchen gewünschten Effekt eine Schaltung dann hat wird mir nicht klar.

Jedenfalls habe ich ebenfalls Beispielrechnungen für den richtigen Fall gemacht.
Wenn R3A= 5 kOhm, R3B= 5 kOhm und die Eingangsspannung 3,3 V hätte, wären das 0,33 mA bei 10 kOhm in Summe.
An beiden Widerständen sind 5 kOhm eingestellt, somit haben die je 1,65 V also 50 %.

Bei einer Eingangsspannung von 9 V mit einem 50 kOhm Widerstand bzw. Poti habe ich 0,18 mA.
Wenn R4A= 37,5 kOhm hat, wären das 6,75 V und bei R4B= 12,5 kOhm wären es 2,25V.

Du erreichst also keinen Einfluss auf die Spannung, dafür aber einen von der Potistellung abhängigen Eingangsstrom. Weil der maximale Strom von der Quelle begrenzt ist und bei 0 Ohm kein unendlich großer Strom fließen kann, wird trotzdem irgendwann die Spannung einbrechen und mit etwas Pech die Quelle beschädigt, weil kurzgeschlossen. Oder das Poti raucht ab, weil der Strom in dem Poti zu groß wird.

Wenn ich deine Beschreibung vom 2. Beispiel ansehe, hoffe ich einfach, dass ich es richtig angeschlossen habe.
Denn ganz verstehe tue ich es nicht, aber den zittierten Teil vollständig.

[Takeshi]

Auch mit dem verstehen, wobei mir das mit der Formel eindeutig erscheint.
Nur welchen gewünschten Effekt eine Schaltung dann hat wird mir nicht klar.

Woran scheitert es denn? Folgende Punkte musst du abarbeiten:
- Ziel definieren
- Relevante Größen in der Schaltung berechnen
- Ergebnis mit der Zielsetzung vergleichen

Das Ziel wäre in dem Fall, dass eine angelegte Spannung um einen Faktor verringert wird, der von der Stellung des Potis abhängig ist.

Jedenfalls habe ich ebenfalls Beispielrechnungen für den richtigen Fall gemacht.
Wenn R3A= 5 kOhm, R3B= 5 kOhm und die Eingangsspannung 3,3 V hätte, wären das 0,33 mA bei 10 kOhm in Summe.
An beiden Widerständen sind 5 kOhm eingestellt, somit haben die je 1,65 V also 50 %.

Bei einer Eingangsspannung von 9 V mit einem 50 kOhm Widerstand bzw. Poti habe ich 0,18 mA.
Wenn R4A= 37,5 kOhm hat, wären das 6,75 V und bei R4B= 12,5 kOhm wären es 2,25V.

Du musst nicht immer den Strom ausrechnen. Das war nur dazu da, um zu verdeutlichen, wie man das berechnen kann, wenn man gar keine Ahnung und nur die genannten Formeln hat. Wenn du das anwendest, stellst du fest, dass bei einer Reihenschaltung der Widerstände das Verhältnis der Einzelspannungen immer gleich dem Verhältnis der Widerstandswerte ist. Ist ein Widerstand beispielsweise drei mal so groß wie ein anderer, dann ist die Spannung an diesem auch drei mal so groß. Diese Erkenntnis lässt sich aus den obrigen Rechnungen ableiten. Daraus folgt:

U_Rn / U_gesamt = Rn / R_gesamt

n ist eine beliebige Zahl. Mit dieser Erkenntnis lässt sich die Ausgangsspannung dann viel schneller berechnen.

[Anakin94]

Woran scheitert es denn?

Wenn wir das Beispiel mit dem Poti nehmen.
Was sagt mir die errechnete Spannung oder der Strom aus?
Ich habe keinerlei Datenblatt vom Poti und weiß nicht, mit welcher Last es maximal betrieben werden darf.
Also verstehe ich nicht, welchen Sinn es macht, da was zu berechnen und was ich davon dann habe.

Genauso wie, wenn ich allgemein etwas für eine Schaltung berechne, welche Auswirkung das hat.
Die Sachen zu berechnen ist nicht das Problem, ich verstehe einfach den Zusammenhang nicht.
Wenn ich aber hingegen einen Leitungsquerschnitt errechnen möchte, um ein ausreichendes Kabel auswählen, ergibt sich mir der Sinn.

Wenn du das anwendest, stellst du fest, dass bei einer Reihenschaltung der Widerstände das Verhältnis der Einzelspannungen immer gleich dem Verhältnis der Widerstandswerte ist. Ist ein Widerstand beispielsweise drei mal so groß wie ein anderer, dann ist die Spannung an diesem auch drei mal so groß.

Das habe ich zum Beispiel verstanden.

[Takeshi]

Wenn wir das Beispiel mit dem Poti nehmen.
Was sagt mir die errechnete Spannung oder der Strom aus?
Ich habe keinerlei Datenblatt vom Poti und weiß nicht, mit welcher Last es maximal betrieben werden darf.
Also verstehe ich nicht, welchen Sinn es macht, da was zu berechnen und was ich davon dann habe.

Ein Datenblatt des Potis würde dir lediglich die Frage beantworten, ob das Poti kaputtgeht oder nicht. Es würde dir nicht beantworten, ob die Schaltung, sofern das Poti überlebt, den gewünschten Effekt hat. Damit ist die Frage nach dem Datenblatt nicht egal, aber zweitrangig.

Dass ein Audiosignal mit kleinerer Spannung leiser ist, ist dir doch ziemlich sicher klar. Du berechnest also die Eingangs- und Ausgangsspannung und stellst fest, dass die Ausgangsspannung kleiner ist und dass die Höhe abhängig vom Widerstandsverhältnis ist (Stellung des Potis). Du stellst auch fest, dass das Verhältnis von Ausgangs- zu Eingangsspannung bei gleichem Widerstandsverhältnis unabhängig von der Höhe der Eingangsspannung ist. Also weißt du, dass du mit der Schaltung die Spannung reduzieren kannst und damit die Lautstärke. Das ist das, was du wissen möchtest, denn du möchtest die Lautstärke einstellen.

Der Zahlenwert des Stroms und der Spannung ist dabei erst einmal völlig egal. Die dienen lediglich dazu, andere Werte zu berechnen und diese Werte ins Verhältnis zu setzen.

Dass du kein Datenblatt zum Poti hast, ist ein kleines Problem. Deshalb verwende ich schon sehr lange keine Bauteile mehr, zu denen ich kein Datenblatt habe. Es gibt genügend Bauteile mit Datenblättern. Aber selbst wenn du es verwenden möchtest, kannst du nach ähnlichen Potis schauen und dort im Datenblatt prüfen, wie viel Strom diese erlauben, um grob abzuschätzen, welchen Strom dein Poti aushält. Das ist keine Garantie, aber ein Anhaltspunkt. Ohne es nachgeschaut zu haben, bin ich mir so sicher, dass das passt, dass mir gar nicht in den Kopf kam, dass das Poti zu wenig Leistung haben könnte.

Die Leistung ist P = U * I
Und I = U / R kannst du einsetzen:
P = U * (U / R) = U² / R
Bei 10 V und 10 kOhm sind das 10 mW. Selbst kleine Potis haben 50 mW oder mehr. Das wird also gehen.

[Anakin94]

Dass ein Audiosignal mit kleinerer Spannung leiser ist, ist dir doch ziemlich sicher klar.

Ja.

Du berechnest also die Eingangs- und Ausgangsspannung und stellst fest, dass die Ausgangsspannung kleiner ist und dass die Höhe abhängig vom Widerstandsverhältnis ist (Stellung des Potis).

Genau.

Du stellst auch fest, dass das Verhältnis von Ausgangs- zu Eingangsspannung bei gleichem Widerstandsverhältnis unabhängig von der Höhe der Eingangsspannung ist. Also weißt du, dass du mit der Schaltung die Spannung reduzieren kannst und damit die Lautstärke.

Ja, in der Tat.

Deshalb verwende ich schon sehr lange keine Bauteile mehr, zu denen ich kein Datenblatt habe. Es gibt genügend Bauteile mit Datenblättern. Aber selbst wenn du es verwenden möchtest, ...

Hier in dem Fall geht es mir um das Design.
Ich habe jetzt ein Vergleichbares gefunden und zwar das ,,B103".
Blöderweise gibt es davon wie auch beim ,,A103" mehrere Variationen, trotz desselben Namen.
Da hab ich im Nachtrag etwas zu gefunden:
B103 Wheel Poti - Pinout

Wenn ich bei function schaue, ist es wie beim A103:

Pin 1 ist der gemeinsame Pin von Poti A und B
Pin 2 ist der Mittelabgriff von Poti A
Pin 3 ist der Mittelabgriff von Poti B
Pin 4 ist der äußere Kontakt von Poti B
Pin 5 ist der äußere Kontakt von Poti A

Bei 10 V und 10 kOhm sind das 10 mW. Selbst kleine Potis haben 50 mW oder mehr. Das wird also gehen.

Alles klar.

[Anakin94]

Okay das B103 Poti hat dieselbe Drehrichtung.
Somit hat sich das schonmal erledigt.