DE2648975A1 - Anpassungsglied zwischen einem hochspannungsschaltkreis und einer integrierten schaltung - Google Patents
Anpassungsglied zwischen einem hochspannungsschaltkreis und einer integrierten schaltungInfo
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Description
PHB.32 526. Va/EVH.
r .··.-■:-1- · 21 . 10. 1976.
N,y. Phili^s1 Cloeilumppnfobriel-eB μ 2648975
Anpassungsglied zwischen einem Hochspannungsschaltkreis
und einer integrierten Schaltung
Die Erfindung bezieht sich auf Schaltungen
zur Lieferung eines ersten oder eines zweiten Gleichstromausgangssignals
niedriger Spannung, in Abhängigkeit von dem geschlossenen bzw. geöffneten Zustand eines Schalters,
wenn der Schalter an eine Hochspannungswechselstromquelle angeschlossen wird. Derartige Schaltungen können eine
Anpassung zwischen einem Hochspannungsschaltkreis und einer integrierten Schaltung bilden, die z.B. zum Programmieren
eines Haushaltgerätes, wie einer ¥aschmaschine, verwendet
wird.
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Nach, der Erfindung ist eine Schaltung zur Lieferung
eines ersten oder eines zweiten Gleichstromausgangssignals niedriger Spannung, in Abhängigkeit von dem geschlossenen
bzw. geöffneten Zustand des Schalters, wenn der Schalter an eine Hochspannungswechselstromquelle angeschlossen wird,
dadurch gekennzeichnet, dass eine bistabile Schaltung das erste oder das zweite Ausgangssignal liefert, wenn sich
diese Schaltung in einem gesetzten bzw. rückgesetzten Zustand befincLet; dass eine Schaltung zum Erzeugen einer ersten Impulsreihe
zwischen ihrem zum Anschluss an die Wechselstromquelle dienenden Eingang und einer Seite eines Spannungsteilers
den genannten Schalter sowie gleichrichtende Elemente zwischen einem Abgriff ihres Spannungsteilers und ihrem an einen
Setzeingang der bistabilen Schaltung angeschlossenen Ausgang enthält, und dass eine Schaltung zum Erzeugen einer
zweiten Impulsreihe einen Spannungsteiler, der mit einer Seite an ihren zum Anschluss an die Wechselstromquelle
dienenden Eingang angeschlossen ist, und gleichrichtende Elemente enthält, die zwischen einem Abgriff ihres
Spannungsteilers und ihrem an einen Rücksetzeingang der bistabilen Schaltung angeschlossenen Ausgang eingeschaltet
sind, wobei die zwei Spannungsteiler an den betreffenden Abgriffen verschiedene Spannungsverhältnisse aufweisen,
derart, dass, wenn der Schalter von seinem geöffneten in seinen geschlossenen Zustand versetzt wird, erste und
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zweite Impulsreihen den Setzv-bzw. Rücksetzeingängen der
bistabilen Schaltung zugeführt werden, wobei beide Impuls— reihen die Dauer derselben wechselweise auftretenden
Halbperioden der Wechselstromquelle aufweisen, während die Impulse der ersten Impulsreihe steilere Flanken als
die Impulse der zweiten Impulsreihe besitzen, wodurch die bistabile Schaltung gesetzt wird und in diesem Zustand
bleibt, und zwar derart, dass, wenn der Schalter von seinem geschlossenen in seinen geöffneten Zustand versetzt wird,
nur die zweite Impulsreihe erzeugt wird, wodurch die bistabile Schaltung rückgesetzt wird und in diesem Zustand bleibt.
Die Schaltungen zum Erzeugen einer ersten und einer zweiten Impulsreihe können je zwei der genannten
durch einen Transistor gebildeten gleichrichtenden Elemente enthalten.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung bestehen die zwei Spannungsteiler aus je zwei
Widerständen, ist der Widerstand zwischen der genannten ersten Seite jedes Spannungsteilers und seinem Abgriff
als ein diskreter Einzelteil ausgebildet und ist der verbleibende Teil der Schaltung, mit Ausnahme des Schalters,
-als eine integrierte Schaltung ausgeführt.
Nach der Erfindung wird ausserdem eine Regelschaltung
für ein Haushaltgerät erhalten, die η Schalter, wobei η mindestens gleich 2 ist, n+1 diskrete Widerstände
und eine integrierte Schaltung enthält, während die
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Schalter, die diskreten ¥iderstände und die integrierte
Schaltung η Schaltungen der in dem vorhergehenden Absatz beschriebenen Art bilden, wobei die Regelschaltung weiter
eine Programmiereinrichtung zum Umschalten jedes der η Schalter zwischen seinem geöffneten und geschlossenen
Zustand enthält.
Die Erfindung wird nunmehr an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine erste Schaltung nach der Erfindung, Fig. 2a und 2b Spannungsformen zur Erläuterung
der Wirkung der Schaltung nach Fig. 1,
Fig. 3 eine zweite Schaltung nach der Erfindung, und
Fig. ka und 4b Spannungsformen zur Erläuterung
der Wirkung der Schaltung nach Fig. 3·
In Fig. 1 liegen die zwei npn-Transistoren TI und T2 mit ihren Emittern an Erdpotential, sind ihre
Kollektoren über die Widerstände R1, bzw, R2 an eine positive Niederspannungsgleichstromquelle angeschlossen
und sind über die Dioden D1 und D2 die Transistoren kreuzweise miteinander gekoppelt, um eine bistabile Schaltung
mit einem die Basis des Transistors T1 bildenden Setzeingang S und einem die Basis des Transistors T2 bildenden
Rücksetzeingang RS zu erhalten. Bin den Kollektor des --" Transistors T2 bildender Ausgang OP liefert ein erstes
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Gleichstromausgangssignal niedriger1 Spannung, wenn sich,
die bistabile Schaltung in einem gesetzten Zustand befindet, und ein zweites Gleichstromausgangssignal niedriger Spannung,
wenn sich die bistabile Schaltung in einem rückgesetzten Zustand befindet. Eine Schaltung zum Erzeugen einer ersten
ImpuXsreihe enthält einen Schalter S¥ zwischen ihrem Eingang IP1 zum Anschluss an eine Hochspannungswechselstromquelle,
z.B. eine Netzspannung von 240 V - 50 Hz und einer Seite
eines aus zwei Widerständen R3 und R4 bestehenden Spannungsteilers.
Die andere Seite des Spannungsteilers R3, R^ liegt
an Ex'dpotential. Die zwei Dioden D3 und D4 sind zwischen
dem Niederspannungsabgriff des Spannungsteilers R3, R^ und
dem Ausgang der Schaltung zum Erzeugen der ersten Impuisreihe angeordnet, der an die Basis des Transistors T1
angeschlossen ist, der den Setzeingang S der bistabilen Schaltung bildet. Die Diode D3 liegt mit ihrer Anode an
Erdpotential und mit ihrer Kathode an dem Abgriff des Spannungsteilers R3, R^ und die Diode Ok ist mit ihrer
Anode an den Abgriff des Spannungsteilers R3, R4 und mit
ihrer Kathode an den Setzeingang S der bistabilen Schaltung angeschlossen. Eine Schaltung zum Erzeugen einer zweiten
Impulsreihe enthält einen aus zwei Widerständen R5 und R6
bestellenden Spannungsteiler. Eine Seite des Spannungsteilers liegt- dauernd an dem Eingang IP2 der Schaltung zum
Erzeugen einer zweiten Impulsreihe, wobei dieser Eingang
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zum Anschluss an dieselbe Wechselstromquelle dient, die
an den Eingang IP1 angeschlossen werden muss. Die andere Seite des Spannungsteilers R5, R6 liegt an Erdpotential.
Die zwei Dioden D5 und D6 sind zwischen dem Niederspannungsabgriff des Spannungsteilers R5 , R6 und dem Ausgang der
Schaltung zum Erzeugen einer zweiten Impulsreihe angebracht, der an die Basis des Transistors T2 angeschlossen ist,
die den Rücksetzeingang RS der bistabilen Schaltung bildet. Die Diode D5 liegt mit ihrer Anode an Erdpotential und mit
ihrer Kathode an dem Abgriff des Spannungsteilers R5, R<5
und die Diode D6 liegt mit ihrer Anode an dem Rücksetzeingang RS der bistabilen Schaltung.
Die zwei Spannungsteiler weisen verschiedene Spannungsverhältnisse an den respektiven Abgriffen auf,
d.h., dass Rh/(R3+R4) grosser als r6/(R5+R6) ist.
Wenn also die Widerstände R3, Rh, R5 und Ro die Werte 220 kOhra,
h kOhm, 220 kOhm bzw. 2 kOhm aufweisen und wenn der Schalter SW geschlossen ist, werden an den Abgriffen der
Spannungsteiler R3, Rh bzw. R5, R6 beim Fehlen der Dioden
D3, Oh und Do die mit den gestrichelten Linien in Fig. 2a
bzw. Fig. 2b dargestellten Spannungsformen vorhanden sein.
Die beiden gestrichelt dargestellten Spannungsformen sind sinusförmige Spannungen mit der gleichen Frequenz
und Phase wie die Wechselstromquelle. Wenn die Wechselstromquelle eine Spitzenspannung von 2hO V aufweist und
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die Widerstände R3, R^, R5 und Ro die obengenannten Werte
aufweisen, haben die Spannungsformen nach den Fig..2a und
2b Spitzenwerte von etwa 4 V bzw. 2 V. Die Dioden D3, Oh,
Dj5 und Do sind zum Erhalten einer ersten Impulsreihe mit
positiven Impulsen an dem Setzeingang S und einer zweiten Impulsreihe mit positiven Impulsen gleicher Amplitude an
dem Rücksetzeingang RS angebracht, wie mit den vollen Linien in Fig. 2a bzw. 2b angegeben ist. Die Impulse beider
Impulsreihen weisen also die Dauer der positiven Halbperioden der Wechselstromquelle auf, wobei die Impulse der
ersten Impulsreihe, die dem Setzeingang S zugeführt wird (Fig. 2a), steilere Flanken als die Impulse der zweiten
Impulsreihe, die dem Rücksetzeingang RS zugeführt wird (Fig. 2b), aufweisen.
Wenn der Schalter SW von seinem geöffneten in seinen geschlossenen Zustand umgeschaltet wird, werden
somit beide Impulsreihen erzeugt, aber die erste Impulsreihe am.Setzeingang S hat den Vorzug vor der zweiten
Impulsreihe am Rücksetzeingang RS, wodurch die bistabile Schaltung innerhalb einer Periode der Wechselstromquelle
gesetzt wird und in diesem Zustand bleibt. Dann erscheint ein erstes Gleichstromausgangssignal niedriger Spannung
am. Kollektor des Transistors T2, was dem leitenden Zustand des Transistors T1 und dem gesperrten Zustand des Transistors
T2 entspricht. Wenn der Schalter SW von dem geschlossenen
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in den geöffneten Zustand versetzt wird, erscheint nur die zweite Impulsreihe an dem Rücksetzeingang RS, wodurch
die bistabile Schaltung innerhalb einer Periode der Wechselstromquelle rückgesetzt wird und in diesem Zustand bleibt.
Dann erscheint ein zweites Niederspannungsgleichstromsignal
an dem Kollektor des Transistors TZ, was dem gesperrten Zustand des Transistors T1 in dem leitenden Zustand des
Transistors T2 entspricht.
In Fig. 3 liegen die zwei npn-Transistoren T3 und Tk
mit ihren Emittern an Erdpotential, während ihre Kollektoren über die Stromquelle 11 bzw. 12 an eine negative Niederspannungsgleichstromquelle
angeschlossen sind und diese Transistoren direkt kreuzweise miteinander gekoppelt sind,
um eine bistabile Schaltung mit einem die Basis des Transistors T3 bildenden Setzeingang S und einem die Basis
des Transistors Tk bildenden Rücksetzeingang RS zu erhalten.
Ein Ausgang OP, der den Kollektor des Transistors Tk bildet, liefert ein erstes Niederspannungsgleichstromausgangssignal,
wenn sich die bistabile Schaltung in einem gesetzten Zustand befindet, und ein zweites Niederspannungsgleichstromausgangssignal,
wenn sich die bistabile Schaltung in einem rückgesetzten Zustand befindet. Eine Schaltung zum Erzeugen einer ersten Impulsreihe enthält
einen Schalter S¥ zwischen ihrem Eingang IP1 zum Anschluss an. eine Hochspannungswechselstromquelle, z.B. eine
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Netzspannung von 240 V - 50 Hz, und einer Seite eines aus
zwei Widerständen R3 und R4 bestehenden Spannungsteilers.
Die andere Seite des Spannungsteilers R3, R4 liegt an Erdpotential.
Ein npn-Transistor T5 ist zwischen dem Niederspannung
sabgriff des Spannungsteilers R3, R4 und dem Ausgang
der Schaltung zum Erzeugen einer ersten Impulsreihe angebracht, wobei dieser Ausgang an die Basis des Transistors T3
angeschlossen ist, die den Setzeingang S der bistabilen Schaltung bildet. Der Transistor T5 liegt mit seinem Emitter
an Erdpotential; seine Basis ist an den Abgriff des Spannungsteilers
R3, R4 und sein Kollektor ist an den Setzeingang S
der bistabilen Schaltung angeschlossen. Eine Schaltung zum
Erzeugen einer zweiten Impulsreihe enthält einen aus zwei Widerständen R5 und R6 bestehenden Spannungsteiler. Eine
Seite des Spannungsteilers ist dauernd an den Eingang IP2 der Schaltung zum Erzeugen einer zweiten Impulsreihe angeschlossen,
wobei dieser Eingang zum Anschluss an dieselbe Hochspannungswechselstromquelle dient, die an den Eingang IP1
angeschlossen werden muss. Die andere Seite des Spannungsteilers R5, Ro liegt an Erdpotential. Ein npn-Transistor T6
ist zwischen dem Niederspannungsabgriff des Spannungsteilers
R5, Ro und dem Ausgang der Schaltung zum Erzeugen
einer zweiten Impulsreihe angebrachtf wobei dieser Ausgang
an die Basis des Transistors Tk angeschlossen ist, die der Rücksetzeingang RS der bistabilen Schaltung ist.
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Der Transistor Τ6 liegt mit seinem Emitter an Erdpotential; seine Basis ist an den Abgriff des Spannungsteilers R5, R6
angeschlossen und sein Kollektor liegt an dem Rücksetzeingang
RS der bistabilen Schaltung.
Die zwei Spannungsteiler weisen verschiedene
Spannungsverhältnisse an den betreffenden Abgriffen auf, d.h., dass R4/(R3+R4) grosser als R6/(R5+R6) ist. Wenn die
Widerstände R3, R4, R5 und R6 die Werte 220 kOhm, 4 kOhm,
220 köhm, bzw. 2 kOhm aufweisen und wenn der Schalter SW geschlossen ist, werden an den Abgriffen der Spannungsteiler
; R3, R4 und R5, Ro beim Fehlen der Transistoren T5 und T6
! die mit den gestrichelten Linien in Fig. 4a bzw. 4b dargestellten Spannungsformen vorhanden sein. Die beiden
gestrichelt dargestellten Spannungsformen sind sinusförmige
Spannungen mit .der gleichen Frequenz und Phase wie die Wechselstromquelle. Wenn- die Wechselstromque.'.le eine
Spitzenspannung -von 240 V aufweist und die Widerstände R3, R4,
R5 und Ro die ο bengenannten Werte aufweisen, werden die
Spannungsformen nach Fig. 4a und 4b Spitzenwerte von etwa 4 V bzw. 2 V aufweisen. Die als Dioden geschalteten
Transistoren T5 und T6 dienen zum Erhalten einer ersten
Impulsreihe mit negativen Impulsen an dem Setzeingang S und einer zweiten Impiilsreihe mit gleicher Amplitude und
negativen Impulsen an dem Rücksetzeingang RS, wie mit den vollen Linien in Fig. 4a bzw. 4b angegeben ist.
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- yr -
Die Impulse beider Impulsr-eihen werden also eine Dauer
gleich der der negativen Halbperioden der Wechselstromquelle
aufweisen, wobei die Impulse der ersten Impulsreilie
die dem Setzeingang S zugeführt wird (Fig. 4a), steilere Flanken als die Impulse der zweiten Impulsreihe aufweisen,
die dem Rücksetzeingang RS zugeführt wird (Fig. 4b).
¥enn nun eine negative Halbperiode der Wechselstromquelle bei geschlossenem Schalter SW betrachtet wird,
wird zu dem Zeitpunkt ti der Transistor T5 die bistabile
Schaltung steuern und gegebenenfalls ein Umklappen dieser
Schaltung bewirken. Zu dem Zeitpunkt t2 wird die Kollektorspannung des Transistors Τ6 den-Vorzug vor der Kollektorspannung
des Transistors T3 haben, aber das Ausgangssignal
am Kollektor des Transistors Th wird bereits durch das Ausgangssignal des Transistors T5 bestimmt. Zu dem Zeitpunkt
t3 kann die Kollektorspannung des Transistors T3
wieder einen derartigen Wert annehmen, dass der bistabile Zustand durch das Ausgangssignal des Transistors T5 bestimmt
wird. Zu dem Zeitpunkt tk wird der Transistor T5
gesperrt und bleibt die bistabile Schaltung um rückgesetzten Zugtand.
Wenn der Schalter SW von dem geöffneten in den geschlossenen Zustand versetzt wird, werden also beide
Impulsreihen erzeugt, aber die erste Impulsreihe am Setzeingang S hat den Vorzug vor der zweiten Impulsreihe
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am Rücksetzeingang RS, wodurch, die bistabile Schaltung
innerhalb einer Periode der Wechselstromquelle gesetzt wird und in diesem Zustand bleibt. Dann tritt ein erstes
Gleichstromausgangssignal niedriger Spannung am Kollektor
des Transistors Tk auf, was dem leitenden Zustand des Transistors T3 und dem gesperrten Zustand des Transistors Tk
entspricht. Venn der Schalter SV von dem geschlossenen in den geöffneten Zustand versetzt wird, tritt nur die zweite
Impulsreihe am Rücksetzeingang RS auf, wodurch die bistabile Schaltung innerhalb einer Periode der Vechselstromquelle
rückgesetzt wird und in diesem Zustand bleibt. Dann erscheint ein zweites Niederspannungsgleichstromsignal am Kollektor
des Transistors Tk, was dem gesperrten Zustand des Transistors T3 und dem leitenden Zustand des Transistors Tk entspricht
.
Eine günstige Ausführungsform der beiden Schaltungen
nach Fig. 1 und 3 wird erhalten, wenn die Widerstände R3
und R5 als diskrete Einzelteile ausgebildet werden und
der verbleibende Teil der Schaltung, mit Ausnahme des' Schalters SW, als eine integrierte Schaltung ausgeführt wird.
Auf diese Weise bildet die Schaltung eine Anpassung zwischen einem Hochspannungsschaltkreis und einer integrierten
Schaltung. Diese Ausführung kann leicht mit mehr als einem Schalter erweitert werden, dadurch, dass die
integrierte Schaltung erweitert und noch ein diskreter
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Widerstand für jeden Schalter angebracht wird. Auf diese Weise kann eine Regelschaltung mit η Schaltern (wobei η
wenigstens 2 beträgt), n+1 diskreten Widerständen und einer
integrierten Schaltung gebildet werden, während die Schalter, die diskreten Widerstände und die integrierte
Schaltung η Schaltungen nach Fig. 1 oder Fig. 3 bilden, wobei
die Regelschaltung weiter eine Programmiereinrichtung zum Umschalten jedes der η Schalter zwischen dem geöffneten
und dem geschlossenen Zustand-enthält. Eine derartige Regelschaltung
eignet sich zur Anwendung beim Programmieren eines Haushaltgerätes, wie einer Waschmaschine, einer
Geschirrspülmaschine, eines Kochherdes oder einer Zentralheizungsanlage.
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Leerseite
Claims (2)
- PHB.32526. 21 . 10.76.PATENTANSPRÜCHE:/1 J Schaltung zur Lieferung eines ersten oder eines zweiten Gleichstromausgangssignals niedriger Spannung, in Abhängigkeit von dem geschlossenen bzw. dem geöffneten Zustand des Schalters, wenn dex" Schalter an eine Hochspannungswechselstromquelle angeschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine bistabile Schaltung das erste öder das zweite Ausgangssignal liefert, wenn sich diese Schaltung in einem gesetzten bzw. rückgesetzten Zustand befindet; dass eine Schaltung zum Erzeugen einer ersten Impulsreihe zwischen ihrem zum Anschluss an die ¥%chselstromquelle dienenden Eingang und einer Seite eines Spannungsteilers den genannten Schalter sowie gleichrichtende Elemente zwischen einem Abgriff ihres Spannungsteilers und ihrem an einen Setzeingang der bistabilen Schaltung angeschlossenen Ausgang enthält, und dass eine Schaltung zum Erzeugen einer zweiten Impulsreihe einen Spannungsteiler, der mit einer Seite an ihren zum Anschluss an die Yechselstromquelle dienenden Eingang angeschlossen ist, und gleichrichtende Elemente enthält, die zwischen einem Abgriff ihres Spannungsteilers und ihrem an einen Rücksetzeingang der. bistabilen Schaltung angeschlossenen Ausgang eingeschaltet sind, wobei die zwei Spannungsteiler an den betreffenden Abgriffen verschiedene Spannungsverhältriisse aufweisen, derart, dass, wenn der Schalter von seinem geöffneten in seinen geschlossenen7098^0/1006PUB.32526. 21.10.76. - « -1 26A8975Zustand versetzt wird, erste und zweite Impulsreihen den Setz- bzw. Rücksetzeingängen der bistabilen Schaltung zugeführt werden, wobei beide Impulsreihen die Dauer derselben wechselweise auftretenden Halbperioden der Wechselstromquelle aufweisen, während die Impulse der ersten Impulsreihe steilere Flanken als die Impulse der zweiten Impulsreihe besitzen, wodurch die bistabile Schaltung gesetzt wird undin diesem Zustand bleibt, und zwar derart, dass, wenn der Schalter von seinem geschlossenen in seinen geöffneten Zustand versetzt wird, nur die zweite Impulsreihe erzeugt wird, wodurch die bistabile Schaltung rückgesetzt wird und in diesem Zustand bleibt.
- 2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungen zum Erzeugen der ersten und der zweiten Impulsreihe je zwei der genannten durch einen Transistor gebildeten gleichrichtenden Elemente enthalten. 3· ' Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,' dass die zwei Spannungsteiler aus je zwei Widerständen bestehen, der Widerstand zwischen der genannten ersten Seite jedes Spannungsteilers und seinem Abgriff als ein diskreter Einzelteil ausgebildet ist und der verbleibende Teil der Schaltung, mit Ausnahme des Schalters, als eine integrierte Schaltung ausgeführt ist.709820/1008PHB.32526. 21.10.76. - Τ* -h. Regelschaltung für ein Haushaltgerät, mit η Schaltern, wobei η mindestens gleich 2 ist, n+1 diskreten Widerständen und einer integrierten Schaltung, wobei die Schalter, die diskreten Widerstände und die integrierte Schaltung η Schaltungen je nach Anspruch 1, 2 oder 3 bilden, während die Regelschaltung weiter eine Programmiereinrichtung zum Umschalten jedes der η Schalter zwischen seinem geöffneten und seinem geschlossenen Zustand enthält.709820/1006
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