Widerstandsdekaden für elektrische Schaltungen

Widerstandsdekaden sind praktische Prüfgeräte in der Elektrotechnik, die man oft in Versuchsaufbauten verwendet. Mit in Reihe geschalteten Widerständen, die sich beliebig kombinieren lassen, kann man schnell unterschiedliche Widerstandswerte einstellen. Man kann die Geräte einfach in einen bestehenden Stromkreis einsetzen und sehr präzise Messergebnisse erzielen.

Widerstandsdekaden funktionieren wie ein variabler Gesamtwiderstand: Sie dienen beispielsweise der Simulation von Messwandlern und Ersatzschaltungen, werden als Vergleichswiderstände in Messbrüchen oder als Spannungsteiler genutzt. Sie kommen überall dort zum Einsatz, wo man einstellbare Widerstände verwendet. Sie sind nützlich, wenn zu Testzwecken schnell veränderbare Widerstände benötigt werden. Zum Beispiel bei Fahrzeugtests in der Automobilbranche. Auch wenn man Widerstandsschaltungen entwickeln oder überprüfen will, sind sie ein praktischer und unverzichtbarer Helfer.

Die robusten Geräte sind aus Schaltern, Widerständen, Kondensatoren oder Induktoren aufgebaut. Da sie ganz unterschiedlichen Anforderungen genügen müssen, sind sie von einem kratz- und bruchfestem ABS-Plastikgehäuse mit hoher Isolationsfähigkeit umgeben. So eignen sie sich für den Einsatz unter Laborbedingungen oder auch unter widrigeren Produktionsbedingungen.

Mit zwei Bananensteckern lassen sich die Dekaden einfach mit jeder Versuchsschaltung verbinden. Einige Geräte verfügen auch über eine dritte Buchse, die zur Feinsicherung angeschlossen werden kann.

Je nach Ausführung sind entweder zehnstufige Drehknöpfe oder On-/Off-Schiebeschalter angebracht, mit denen sich die einzelnen Dekadenwerte einstellen und zu einem Gesamtwert aufaddieren lassen. Es gibt mittlerweile auch digital einstellbare Geräte, bei denen der Wert über eine spezielle Software am PC geregelt wird.

Widerstandsdekaden unterscheiden sich im möglichen Widerstandsbereich, der bis zu 100 Megaohm reichen kann, der Auflösung zwischen 0,001 bis 100 Ohm und der Messgenauigkeit von bis zu +/- 0,01 %).

Jede Dekade besteht aus zehn gleichen, in Reihe geschalteten Widerständen, die meist über einen Drehschalter reguliert werden. Mehrere Einstellbereiche lassen sich durch das Hintereinanderschalten von Dekaden mit unterschiedlichen Widerständen realisieren. Das könnte beispielsweise so aussehen:

• Einstellbereich 1 von 0,1 Ω bis 1Ω mit 10 Widerständen á 0,1 Ω
• Einstellbereich 2 von 1Ω bis 10 Ω mit 10 Widerständen á 1 Ω
• Einstellbereich 3 von 10 Ω bis 100 Ω mit 10 Widerständen á 10 Ω

Welchen Widerstandswert die Dekade anzeigen muss, lässt sich an der Farbcodierung des jeweiligen Widerstandes ablesen. Unterschiedlich starke Widerstände sind mit Ringen in verschiedenen Farben gekennzeichnet. Bei einem Kohleschichtwiderstand mit beigefarbenem Mantel, besteht der Farbcode aus maximal vier Farbringen. An hellblauen Metallfilmwiderständen kann man mit bis zu sechs Ringen eine größere Bandbreite an Widerstandswerten abbilden. Kleinste Widerstandswerte werden mit bis zu zwei Nachkommastellen genau ausgewiesen. Ein Temperaturkoeffizient gibt an, wie sich eine nutzungsbedingte Temperaturveränderung auf den Widerstandswert auswirkt.

Um den Widerstandscode zu entziffern, bedient man sich am besten einer Farbcodetabelle. Die ersten Farbringe der Widerstände stehen für die jeweilige Ziffer des Ohmwertes. Diese wird mit der Zahl multipliziert, welche ein weiterer Ring symbolisiert.

Beispiel

Ein elektrischer Widerstand mit einem grünen (Ziffer 5) und gelben Ring (Ziffer 4) hat laut Farbcode 54 Ohm. Mit einem dritten roten Ring (Multiplikator 100) würde der Widerstand 5.400 Ohm betragen. Ist der Ring dagegen goldfarben (Multiplikator 0,1), wären es 5,4 Ohm.

Bei der Auswahl der richtigen Dekade sind unterschiedliche Anforderungen in den verschiedenen Anwendungsszenarien zu berücksichtigen. Brauchen Sie die Dekade zur Geräte-Kalibrierung oder zu Ausbildungszwecken? Je größer der Funktionsumfang und je besser die Qualität, desto höher auch der Preis. Achten Sie auf folgende Faktoren:

Messwert: Der Einsatzzweck gibt vor, welcher elektrische Wert mit der Mess-Dekade geprüft werden soll – Induktion, Kapazität oder Widerstand.

Anzeigebereich und maximale Auflösung: Zum Prüfen müssen der benötigte Anzeigebereich und die Auflösung der Dekade auf die Sollwerte des Eingabegerätes oder die Stärke des zu prüfenden Widerstandes abgestimmt sein.

Pegelgenauigkeit: Damit Messergebnisse in sensiblen Bereichen präzise sind, geben Hersteller die Grundgenauigkeit der Geräte an.

Maximal zulässiger Strom und Spannung: Die maximale Betriebsspannung hängt von der Nennleistung der Dekade und dem zu messenden Widerstandsbereich ab und darf keinesfalls überschritten werden. Eine Tabelle mit den maximalen Spannungswerten liegt der Bedienungsanleitung bei.

Kalibrierung: Dekaden mit Werkszertifikat sind durch den Produzenten geprüft. Hochpräzise Geräte verfügen über ein Kalibrierzertifikat nach ISO oder DAkkS.

Langzeitstabilität: Unerwünschte Alterungseffekte und Umwelteinflüsse können die Messgenauigkeit mit der Zeit beeinträchtigen.

Was ist der Unterschied zwischen ISO- und DAkkS-Kalibrierung?

Die Fehlertoleranz einer werkseigenen Kalibrierung liegt bei 1 %. Wer genauere Messdaten benötigt, sollte von der ISO oder DAkkS zertifizierte Messgeräte verwenden. ISO-Zertifikate sind preisgünstiger, werden allerdings nicht von allen Institutionen anerkannt.

Wie oft sollte man eine Dekade kalibrieren?

Die Fehlertoleranz einer Mess-Dekade lässt mit fortschreitendem Gebrauch nach. Auch kalibrierte Geräte sollten deswegen regelmäßig, je nach Verwendungszweck mindestens einmal im Jahr geprüft werden.

Was bedeutet der Farbcode bei einem elektrischen Widerstand?

Der Farbcode gibt an, wie viel Ohm ein Widerstand hat. Außerdem zeigt er auch Toleranzabweichungen und den Temperaturkoeffizienten an. Mittels Farbcode-Tabellen lassen sich die Widerstandswerte ganz einfach entschlüsseln.

Was bedeutet der Temperaturkoeffizient?

Ein Widerstand kann sich während der Nutzung durch den fließenden Strom erwärmen. Dies kann Auswirkungen auf seinen Widerstandswert haben. Wie sich der Widerstand in Abhängigkeit von der Temperatur ändert, gibt der Temperaturkoeffizient an.

Wie funktioniert die Strommessung mit einem Shunt?

Ein Shunt ist im Gegensatz zur Widerstandsdekade ein nicht einstellbarer Messwiderstand. Mit ihm kann man die Stromstärke messen, wenn diese über den Bereich des Messgeräts hinausgeht. Dafür schaltet man ihn parallel zum Messgerät und berechnet diese über den Stromabfall am Widerstand.