In diesem Artikel erkläre ich die Funktionsweise einer Widerstandsdekade. Anschließend gibt es eine einfache Anleitung für den Aufbau einer Widerstandsdekade für weniger als 50€.

Eine Widerstandsdekade ist ein in weiten Bereichen einstellbarer Widerstand. Daher ist sie ein nützliches Werkzeug beim Auslegen und Testen von Schaltungen.

Funktionsweise einer Widerstandsdekade

In einer Widerstandsdekade sind einzelne Widerstände über Schalter miteinander verschaltet. Von Schalter zu Schalter steigen die Widerstandswerte in Dekaden an (daher der Name). Mit jeder Schalterposition wird ein weiterer Widerstand der entsprechenden Dekade in Reihe geschaltet. Daher werden für jede zu realisierende Dekade ein Schalter und mindestens 9 Widerstände benötigt. Wenn man die Widerstände geschickt verschaltet und einfache Tast-Schalter einsetzt, kann man auch mit weniger auskommen.

Die Kontakte des Drehschalters werden untereinander mit den Widerständen verbunden. Die erste Schaltposition ist auch gleichzeitig der Eingang und der Ausgang ist der Schleifkontakt. Mit jedem Weiterdrehen des Schalters wird somit ein weiterer Widerstand in Reihe geschaltet. So entsteht z.B. ein 3 kΩ Widerstand durch das Drehen des Schalters auf die 4. Position. Dann liegen zwischen Eingang und Schleifkontakt 3 mal 1 kΩ in Reihe. Durch die Kombination mehrerer Stufen lassen sich beliebige Widerstände einstellen.

Bei kleinen Widerstandswerten ist darauf zu achten, dass der Innenwiederstand der Schalter für große Abweichungen sorgen kann.

Benötigte Materialien

Ich habe mich bei meiner Widerstandsdekade für 8 Stufen mit Widerstandswerten von 100 mΩ bis 10 MΩ entschieden. Da zum Zeitpunkt meiner Bestellung nur 12-polige Drehschalter verfügbar waren, habe ich 10 Widerstände pro Dekade bestellt und kann so Werte von 0 bis 10 einstellen. Je nach Distributor gibt es auch bereits ab 10 Widerständen Mengenrabatt.

Für meinen Aufbau habe ich hauptsächlich YAGEO Widerstände verwendet. Die Baureihe MF0 gibt es in der Toleranzklasse 0,1% bei einer Leistung von max. 0.6W und einem Temperaturkoeffizenten von 25 ppm/K. Die Widerstände sind Spannungsfest bist 350V.

In den Bereichen von 100 mΩ und 1 Ω habe ich Leistungswiderstände mit größeren Toleranzen eingesetzt, um die Widerstandsdekade auch als Last einsetzen zu können. Hier kamen VITROHM Widerstände mit einer Toleranzklasse von 5% und Leistungen von 2 W zum Einsatz. Der Temperaturkoeffizient liegt bei 1000 ppm/K.

Als Schalter habe ich LORLIN Stufenschalter mit 12 Polen und Printkontakten verwendet. Diese Schalter sind mit einem Innenwiderstand von <1 mΩ spezifiziert und spannungsfest bist 250V.

Eingebaut habe ich die Widerstandsdekade in ein TEKO 362 Pultgehäuse.

Zum Anschluss der Widerstandsdekade werden Anschlussklemmen oder Buchsen benötigt. Ich habe mich für 4mm Laborbuchsen entschieden.

Wer die Widerstandsdekade nachbauen möchte kann sich hier den passenden Warenkorb bei reichelt.de bestellen.

Aufbau der Widerstandsdekade

Der Aufbau der Widerstandsdekade ist sehr einfach. Man muss an jeden der Schalter die Widerstände so anlöten, dass sie jeweils zwei Außenkontakte verbinden. Dazu bietet es sich an die Widerstände stehend auf die Schalter zu löten. Dadurch können Leitungslängen minimiert und der Aufbau klein gehalten werden. Alternativ können die Schalter auch auf einer Platine montiert werden, passen jedoch nicht auf Lochrasterplatinen.

innenansicht-vorne — Aufbau der Schalter, Draufsicht

innenansicht-seite — Aufbau der einzelnen Schalter, Seitenansicht

Wenn alle Schalter mit Widerständen bestückt sind, können sie probeweise in der Frontplatte montiert werden. Dazu sind entsprechend große Löcher nötig. Die Aluminiumplatte lässt sich leicht mit einem Stufenbohrer bohren. Daher sollte man bei der Verwendung normaler Bohrer die Löcher Schritt für Schritt vergrößern.

Sind die Schalter in der Frontplatte montiert können die Verbindungskabel abgemessen und eingebaut werden. Dazu muss man den jeweils ersten Pin eines Schalters mit dem Schleifkontakt des nächsten verbinden. Damit kein zusätzlicher Widerstand entsteht, sollte man Litze oder Draht mit ausreichendem Querschnitt benutzen. In meinem Fall die etwas überdimensionierte 2,5 mm²-Litze aus der Restekiste. Abschließend die Anschlüsse mit dem verbleibenden Schleifkontakt und dem ersten Kontakt des ersten Schalters verbinden. Um die 100 mΩ und 1 Ω Stufen getrennt von den übrigen Nutzen zu können, habe ich eine dritte Anschlussbuchse verbaut.

Gesamtansicht der geöffneten Widerstandsdekade — Gesamtansicht der Widerstandsdekade von innen

innenansicht-oben — Innenansicht der Widerstandsdekade von oben

Ich benötigte für meine Ständerbohrmaschine eine geeignete Werkbank bzw. einen Tisch um diese aufstellen zu können. Aus Kostengründen und auf Grund des begrenzten Platzes kam nur ein Eigenbau in Frage. Die nötigen Materialien sind alle im Baumarkt zu finden und die Gesamtkosten lagen bei ca. 20€ inklusive aller Schrauben und Materialien.

Planung der Werkbank

Am ausgewählten Standort stehen ca 45 x 50 cm Platz für einen Tisch zur Verfügung. Der Selbstbau sollte dabei möglichst stabil und günstig sein. Ich entschied mich daher dazu, eine Quadratische Grundplatte mit 45 cm Kantenlänge zu verwenden. Um ausreichend Stabilität zu erreichen, habe ich mich dafür entschieden Querstreben anzubringen. Optische Aspekte hatten keinen großen Einfluss auf die Planung. Der Tisch hat eine Höhe von ca. 73 cm und Querstreben in zwei Ebenen.

Werkbank mit Bohrmaschine — Werkbank am Aufstellungsort mit Bohrmaschine

Die Tischbeine bestehen aus quadratischen Kanthölzern mit ca. 5 cm Kantenlänge und die Querstreben sind Bretter mit 10 cm Breite und 2,3 cm Stärke. Die quadratische Tischplatte hat ca. 3 cm Stärke bei 45 cm Kantenlänge. Die Tischbeine werden mit Winkeln mit der Tischplatte verschraubt und dann untereinander mit Querstreben verbunden.

Materialien für die Werkbank

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Aufbau der Werkbank

Ich habe mir die Materialien im Baumarkt direkt auf die passenden Längen zuschneiden lassen. Mit einer Kreis-, Stich- oder Handsäge kann das aber auch selbst gemacht werden.

Die Beine der Werkbank werden leicht nach innen versetzt montiert so, dass die Querstreben bündig mit der Tischplatte angebracht werden können. In diesem Fall bedeutet das, die Beine von jeder Seite aus um 2,3 cm nach innen zu versetzten. Diese Stellen werden markiert und die Tischbeine mit den Winkeln mit der Tischplatte verschraubt. Der Tisch ist zwar schon voll belastbar aber noch relativ instabil. Daher werden die Bretter als Querstreben angebracht.

Detail: Tischbeinverbindung — Verschraubung der Tischbeine mit Winkeln

Anschließend werden die oberen Querstreben angebracht. Ich habe die längeren Bretter an der Stirn- und Rückseite und die kürzeren an den Seiten angebracht. Dazu habe ich zunächst zwei Punkte in der Mitte der Tischbeine auf den Brettern markiert und vorgebohrt. Anschließend habe ich die Bretter an die Tischbeine geschraubt.

Obere Kante der Werkbank — Bretter zur Stabilisierung oben an der Werkbank

Um zusätzliche Stabilität zu erreichen habe ich weitere Querstreben am unteren Ende der Beine ca. 10 cm über dem Boden angebracht. Wie oben beschrieben zunächst die Bohrpunkte markiert und anschließend vorgebohrt und dann die Bretter an die Beine geschraubt.

Kategorie: Labor / Werkstatt

Funktion und Aufbau einer Widerstandsdekade