DE1928837A1

DE1928837A1 - Elektrischer Kreis mit einer Anzahl in Reihe geschalteter getrennter Schaltelemente zum Schliessen dieses Stromkreises

Info

Publication number: DE1928837A1
Application number: DE19691928837
Authority: DE
Inventors: Harte Robert Boyd; Hoopes Charles Cooper; Aupperle Eric Max
Original assignee: BUHR MACHINE TOOL CORP
Current assignee: BUHR MACHINE TOOL CORP
Priority date: 1968-10-14
Filing date: 1969-06-06
Publication date: 1970-04-16
Also published as: US3611340A; GB1255864A

Description

PATENTANWÄLTE 1 V 4 φ 9 V 7

O.PL..PHVS. OR. U. PR₁CKE

BRAUNSCHWEIG MÜNCHEN

Buhr Machine iDool Corporation, Ann Arbor, Michigan / USA

"Elektrischer Kreis mit einer Anzahl in Reihe geschalteter getrennter Schaltelemente zum Schließen dieses Stromkreises"

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Kreis mit einer Anzahl in Reihe geschalteter getrennter Schaltelemente zum Schließen dieses Stromkreises.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen elektrischen Kreis' zu schaffen, der die Möglichkeit schafft, eine Kontrolle in der Weise vorzunehmen, daß der Offen- oder Geschlossenzustand einzelner Schaltelemente bestimmt werden kann und zugleich auch nooh feststellbar ist, ob ein niohtgeschloseenes Schaltelement mit Masse In Verbindung steht oder nicht. .

Die Überv/achung des elektrischen Kreises mit der Anzäfcuj. in Reihe gesohalteter Schaltelemente wird erfindungsgemäÖ jda-* -

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durch möglich, daß an jedes dir i& Raine geschalteten Schaltelemente ein Kontrollkreis in !Parallelschaltung angeschlossen

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wird, der jeweils abhängig von der Spannung, die am Schaltelement, beispielsweise einem Paar Relaiskontaktstücken, anliegt, arbeitet, um einen Prüfkreis zu schließen, wenn das zu kontrollierende Schaltelement sich im Offen- oder Unterbrechungszustand befindet. Diese !Punktion soll unabhängig davon ausgeführt werden, in welchem Zustand sich die anderen Schaltelemente bzw. Relaiskontaktstücke befinden. Wenn das jeweilige Schaltelement bzw. Relaiskontaktstückpaar, zu welchem der betreffende Kontrollkreis parallelgeschaltet ist, sich im Schließzustand befindet, dann ist der Kontrollkreis ohne Energie und infolgedessen der zugehörige Prüfkreis offen bzw. unterbrochen. Es sind dabei Vorkehrungen dafür getroffen, daß ein getrennter Erdungsprüfkreis durch den U" erwachungskreis geschlossen wird, wenn sich an dem im Unterbrechungs- oder Offenzustand befindlichen Schaltelement bzw. Relaiskontaktstückpaar eine an Masse oder Erde führende Verbindung befindet. ■

Bei dem geschilderten Vorgehen ergibt sich folgendes Verhalten: Wenn der elektrische Kreis mit der Anzahl in Reihe geschalteter Schaltelemente bzw. Relaiskontaktfederpaare völlig geschlossen ist, -d.h. also wenn alle Relaiskontaktfederpaare des zu kontrollierenden Kreises geschlossen sind, dann ist der elektrische Prüfkreis selbst offen bzw» unterbrochen, und daa gleiche, gilt auch für den Srdungsprüfkreis. Wenn jedoch irgendeines der zu überwachenden

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Relaiskontaktstückpaare offen bleibt, dann wird der diesem Relaiskontaktstückpaar zugeordnete Kontrollkreis erregt und

ι damit der zugehörige Prüfkreis geschlossen. Als Folge dieses ,Vorganges wird der Erdungsprüfkreis, der dem nicht geschlossenen Relaiskontaktstückpaar im zu überwachenden elektri-

.f sehen Kreis zugeordnet ist, durch den zugehörigen Kontroll-

kreis erregt, wenn die Voraussetzung erfüllt ist, daß an dem offenen Relaiskontaktstückpaar ein Erdungs- oder Massepotential anliegt. Mit Hilfe der neuen Ausgestaltung des elektrischen Kreises ist es möglich, zu bestimmen, welches aus der Reihe der jeweiligen Schaltelemente bzw. Relaiekontaktstüekpaare, die kontrolliert werden, nicht geschlossen hat und ob an einem der nlohtgeschlossenen Relaiskontaktstückpaare oder Schaltelemente eine Erd- oder Masseverbindung anliegt. Auf diese Weise ist e"ine Steuerung möglich, die sich der Informationen, die diesen Zustand ausdrücken, bedient. .

Bisher wurden in elektrischen Kreisen, in denen sich eine Anzahl von Schaltelementen, beispielsweise Relalskontaktstückpaaren, befanden, in aufwendiger Arbeit dadurch kontrolliert, daß Kontakts tückpaar um Kontaktstückpaar ein

zein nacheinander überprüft werden mußte, um festzustellen, welches der Kontaktstuckpaare nicht geschlossen hatte» Ein solches Vorgehen ist außerordentlich zeitaufwendig und vor allem auch teuer, insbesondere dann, wenn nicht nur ein Relaiskontalctstückpaar versagt nat, sondern mehrere Relais-

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kontaktstückpaare in einem Reihenkreis ausgefallen sind. Es gibt bis zum" gegenwärtigen Zeitpunkt keinen elektrischen Kreis und auch kein Verfahren, durch welches es möglich wäre, ohne individuelle Inspektion festzustellen, ob an einem Relaiskontaktstückpaar, das nicht geschlossen hat und das sich in einer Reihenschaltung mehrerer Schaltelemente bzw. Relaiskontaktstückpaare befindet, ein Brd- oder Massepotential anliegt.

Erfindungsgemäß sind eine Anzahl getrennter Kontrollkreise vorgesehen, und zwar je einer in Verbindung mit einem Schaltelement bzw. Relaiskontaktstückpaar des zu überwachenden Kreises. Der jeweilige Kontrollkreis besitzt Einrichtungen, um einen Prüfkreis zu schließen, wenn das von ihm kontrollierte Kontaktstückpaar bzw. Schaltelement offen ist, und es sind weitere Einrichtungen, insbesondere eine Auswahleinrichtung, vorgesehen, welche einen Erdungsprüfkreis sehließt, wenn sich an dem überwachten und im Unterbrechungsoder Offenzustand befindlichen Schaltelement bzw. Kontaktstückpaar ein Erd- oder Massepotential befindet.

Erfindungsgemäß wird die Überwachung und Überprüfung in der Weise vorgenommen, daß der Widerstand des betreffenden Schaltelementes bzw. Relaiskontaktstückpaares der Reihen··· schaltung kontrolliert wird, um ein Signal zu erzeugen, wenn das Relaiskontaktstückpaar offen ist. Das auf diese

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Weise erzeugte Signal wird verstärkt, und zwar dann, wenn das Relaiskontaktstück offen ist, und das verstärkte Signal wird dazu benutzt, ein Relais zu betätigen, das sich im Prüfkreis befindet. Um festzustellen, ob an dem offenen Relaiskontaktstüokpaar ein Masse- oder Erdpotential anliegt, wird zunächst der Widerstand des offenen Relaiskontakt8tüokpaares kontrolliert, und wenn dieser Widerstand relativ hoch ist, sioh zugleich am Relaiskontaktstückpaar aber ein Massepotential befindet, dann wird der Erdungaprüfkreis erregt.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäß ausgebildeten elektrischen Kreises ist in den Zeichnungen dargestellt.

Fig. 1 zeigt ein Schaltbild eines elektrischen Kreisea mit einer Reihe von Relaiskontaktstüokpaaren, die durch Kontrollkreise, die jedem Relaiskontaktstückpaar zugeordnet sind, überwacht werden;

Fig. 2 zeigt das Schaltbild eine» einzelnen der in Fig. 1 dargestellten Kontrollkreis©.

In der Fig. 1 ist ein elektrischer Kreis 10 dargestellt, bei dem eine Relaisspule θ Über Leiter 12 und 14 angeschlossen ist. Dis Leiter 12 und 14 sind mit einer Spannungsquelle 6₉ beispielsweise einem 115 V» 60 Hz-Netz» verbunden. In djem elektrischen Kreis 10 befinden" sicn in Reiben schaltung mit-» einander und in Reihe zur Relaisspule 8 Relaiekontaktetüok-

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paare 16,18,20 und 22, die durch irgendwelche äußeren Einrichtungen und Maßnahmen geschlossen werden können. So kann es sich beispielsweise bei den Relaiskontaktstückpaaren 16, 18,20 und 22 um Sicherheitsverriegelungen und ähnliche Einrichtungen handeln.

Jedem der Relaiskontaktstückpaare 16,18,20 und 22 des zu kontrollierenden elektrischen Kreises 10 ist ein getrennter Kontrollkreis 24,26,28 und 30 zugeordnet. Im folgenden wird nur einer, nämlich der Kontrollkreis 26, in Einzelheiten erläutert; denn die anderen Kontrollkreise 24,28,30 sind in der gleichen Weise wie der Kontrollkreis 26 aufgebaut.

Der in der Mg. 2 in Einzelheiten dargestellte Kontrollkreis weist einen Widerstand 32 und eine Primärwicklung 34 auf, die in Reihenschaltung zueinander an elektrische Leiter und 40 angeschlossen sind. Die elektrischen leiter 36 und 40 befinden sich an beiden Seiten in elektrisch-leitender Verbindung mit dem zugeordneten Relaiskontaktstückpaar 18 (s.ilg. 1). Ein getrennter Widerstand 42, der sich zwischen dem Leiter 36 und einem Leiter 44 befindet, kann bei Betraohtung der Figur auf der linken Seite des Kontaktstück-^· paares 1b vorgesehen werden, um die Arbeitsbedingungen des elektrischen Kreises 10 bedarfsweise verändern und beeinflussen zu können.

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Bine Sekundärwicklung des Transformators 48 ist in Reihe mit einem Diodengleichrichter 50 und parallel zu einem Filterkondensator 52 und einem Widerstand 54 geschaltet, um gleichgerichtete elektrische Signale zu erzeugen, die mittels eines Leiters 56 an einen Relaissatz 5b weitergegeben werden.

Bei der Relaisgruppe 58 handelt es sich um das Modell S16AA2 der Sensitak Instrument Corporation, Manchester, New Hampshire, USA, Front Street 531. Dieser Artikel ist ein Be-Btellgegenstand. Wie die Figur zeigt, weist die Relaisgruppe 58 einen betätigbaren Verstärker 60 und eine Reed-Relaisspule 62 auf, die durch eine Diode 64 geschützt ist. Zusätzlich sind ein Paar Reed-Relaiskontaktstückpaare 66 und 6b vorgesehen. Die Relaisgruppe 58 wird mit einer 12 V-Glexchapannung betrieben, die von einer Spannungsquelle U6 geliefert wird.

Das Kontaktstückpaar 68 liegt parallel an Klemmen 70 und 72 für einen Prüfkreis, der auf den Offen- oder Unterbrechungszustand des betreffenden Relaiskontaktstückpaares des elektrischen Kreises 10 anspricht. Zwischen dem Kontaktstückpaar 68 und der Klemme 72 befindet sich eine Trenndiode 71. Zusätzlich ist eine weitere Klemme 74 vorgesehen, die ebenfalls mit dem Relaiekontaktstückpaar 68 in Verbindung steht und dann verwendet wird, wenn mit einem nichtisolierten oder nichtgetrennten Prüfkreis gearbeitet werden soll.

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Das Reed-Relaiskontaktstückpaar 66 ist über einen Widerstand 76 mit dem Leiter 40, und zwar auf der rechten Seite des Kontaktstückpaares 18 des zu kontrollierenden elektrischen Kreises 10 verbunden. Das andere Kontaktstück des Reed-Kontaktstückpaares 66 ist über eine Diode 78 mit einem Erdungsprüfkreis 80 verbunden, der eine 24 V-Gleichstromquelle 82 zum Erregen einer Relaisspule «4 aufweist. Diese Relaisspule 84 wird dann erregt, wenn sie über das Kontaktstückpaar 66,den Widerstand 76 und eine Masseverbindung an der rechten Seite des Relaiskontaktstückpaares 18 im zu überwachenden Kreis 10 mit Masse in Verbindung gebracht wird.

Der geschilderte elektrische Kreis arbeitet wie folgt: Es sei zunächst angenommen, der zu überwachende elektrische Kreis 10 sei vollständig geschlossen, d.h. also daß alle Relaiskontaktstückpaare 16,18,20 und 22 geschlossen sind. Bei diesem Zustand sind alle Kontrollkreise 24,26,28 und 30 kurzgeschlossen, so daß die Spannung, die an der Primärwicklung 34 des Transformators anliegt, unzureichend ist, um ein oder beide Reed-Relaiskontaktstückpaare 66 oder 68 zu schließen. Auf diese Weise wird auch die Relaisspule im Erdungsprüfkreis entregt und der Kreis, der sich über die elektrischen Leiter 72 oder 74 und 70 erstreckt, bleibt ungeschlossen.

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Sollte jedoch beispielsweise das Relaiskontaktstückpaar 18 aus irgendeinem Grunde nicht schließen, dann ist die Spannung am Widerstand 32 und der Primärwicklung 34 des Transformators ungefähr gleich der Spannung der Spannungsquelle 6, beispielsweise beträgt sie 115 V. Die Kontrollkreise 24, 26,28 und 30 können durch jede beliebige Spannung zwischen 12 und 115 V erregt werden, so daß selbst dann, wenn alle Relaiskontakt stückpaare 16,"18,20 und 22 unterbrochen oder offen sind und die Spannungsquelle 6 eine Spannung von 115 liefert, der Kontrollkreis 26 erregt werden kann. Die Relaisspule 8 ist wiederum so gescheltet und ausgebildet, daß sie durch den Strom, der durch einen der Kontrollkreise 24,26,28 und 30 bei offenen Kontaktβtttokpaären 16,18,20 oder 22 fließt, nicht erregt werd@a kann»

Das Signal, das der Transformator 48 liefert, wird vom Diodengleichrichter 50 gleichgerichtet und im Anschluß daran durch den Kondensator 52 und den Widerstand 54 gefiltert. Das auf diese Weise gleichgerichtete und gefilterte Signal wird im Anschluß daran durch den betätigbaren Verstärker 60 Yerstärkt, Das verstärkte Signal, das der Verstärker 60 liefert, erregt die Seed-Relalsspule 62 und führt dazu, daß die Raed-Relaiskontaktstiiokpaare 66 und 68 schließen. :

Somit ist an den Leitern 70 und 72 oder 70 und 74 bzw« den Kleramen_y mit denen dies® leiter verbunden sind, ein Signal

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vorrätig, welches anzeigt, daß das vom betreffenden Kontrollkreis überwachte Relaiskontaktstückpaar 18 des elektrischen Kreises 10 offen ist. Ein gleiches Signal kann zu gleicher Zeit von jedem der anderen Kontrollkreise 24,28 und 30 geliefert werden.

Wenn das Reed-Relaiskontaktstückpaar 66 geschlossen ist und sich im elektrischen Kreis zwischen dem Relaiskontaktstüokpaar 18 und dem Relaiskontaktstückpaar 20 ein Masseoder Erdschluß befindet, dann wird ein weiterer elektrischer Kreis geschlossen, der sich über die Masseverbindung, den Leiter 40, den Widerstand 76» das Reed-Relaiskontaktstüokpaar 66, die Diode 78, die Relaisspule 84» die Spannungsquelle ö2 und wiederum zur Masse 90 im Erdungsprüfkreia 80 erstreckt. Die Relaisspule 84 kann auf diese Weisedazu verwendet werden, anzuzeigen, ob ein !»lasse- oder Erdschluß im Bereich des Kontaktstückpaares 1b vorhanden ist.

Es ist zu beachten, daß sich dann, wenn sieh der Masse- oder Erdschluß auf der linken Seite des Relaiskontaktstückpaeres 18 befindet, ein Strom einstellt, der infolge des relativ hohen Widerstandes des Widerstandes 32 un& des Seheinwidlrstandes der Primärwicklung 34 des !Transformators ^welche beide in der Größenordnung von 100.000 0hm liegen können, im Vergleich zu dem kleinen Widerstand 76 nieiit ausreicht, um die Relaisspule 84 zu erregen. Das bedeutet, daß der

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Kurzschluß bzw. Masse- oder Erdschluß in diesem Falle nicht J vom Kontrollkreis 26, sondern vom Kontrollkreis 24 angezeigt i» wird, vorausgesetzt, das Relaiskontaktstückpaar 16 ist ebenfalls offen.

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; Wenn das Relaiskontaktstückpaar 18 geschlossen ist, dann

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ergibt eich auch keine Anzeige einer Erd- oder Massever-

; I bindung, die sich auf der rechten Seite des Kontaktstück- Ί paares 18 befindet, weil das Reed-Relaiskontaktstückpaar \\ offen ist.

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:, Die vorstehend beschriebene Ausgestaltung des elektrischen -

;} Kreises sowie das erläuterte Verfahren ermöglichen es, jeden

ι beliebigen 60 Hz-Wechselstrom zwischen 12 und 115 V in einen Strom bzw. eine Spannung umzuwandeln, die einem isolierten, beispielsweise einer Trockenzelle gespeisten elektrischen Kreis zugeführt werden kann. Erfindungsgemäß sind Einrichtungen vorgesehen, die es ermöglichen, das Schließen eines einzelnen Kontaktstückpaares zu überwachen, wenn dieses sich in Reihenschaltung in Reihe mit einer Mehrzahl anderer Kontaktstückpaare befindet. Darüberhinaus ist das Ausgangssignal durch eine Diode getrennt, so daß es in Verbindung mit einer Mehrfachüberwachungsreihe, die das Schließen der einzelnen Kontaktstückpaare kontrolliert, verwendet werden kann. ErfindungsgemäS läßt sich die Stelle, an welcher ein nichtgeschlossener Kontakt auftritt,und die Anwesenheit einer

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Masse- oder Erdverbindung anzeigen.

Daruberhinaus ist offensichtlich selbstverständlich, daß der Erdungsprüfkreis in Mehrfachschaltung verwendet werden kann, um exakt zu bestimmen, wo sich der Erd- oder Masseschluß befindet. Die Anzeige erfolgt durch Anziehen des Relais 84. So können MehrfachSteuerungen ermöglicht werden, indem beispielsweise die Spannungsquelle 86 in bestimmtem Rhytmus gesteuert mit dem Kontrollkfeis 26,24,28 und 30 verbunden wird.

Im vorstehenden wurde ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäß ausgebildeten elektrischen Kreises in Einzelheiten betrachtet und erläutert. Es ist jedoch zu erwähnen, daß Abwandlungen dieses elektrischen Kreises möglich sind, ohne vom Wesen und Inhalt der Erfindung abzuweichen, die in den anhängenden Patentansprüchen zum Ausdruck gebracht werden.

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Claims

Patentansprüche

.^Elektrischer Kreis mit einer Anzahl in Reihe geschalteter getrennter Schaltelemente zum Schließen dieses Stromkreises, dadurch gekennzeichnet, daß für jedes Schaltelement (16,18,20,22) ein getrennter elektrischer Kontrollkreis (26) vorgesehen ist, welcher auf das Schließen des zugehörigen Sohaltelementes anspricht und daß jedem elektrischen Kontrollkreis, ein getrennter elektrischer Prüfkreis in WirkverMndung zugeordnet ist, welcher mittels des zugehörigen Kontrollkreises auf den Offen- oder Unterbreohungs.zustand des zugehörigen Schaltelementes anspricht.
2. Elektrischer Kreis nach Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Prüfkreis mittels einer Diode (.71) isoliert ist.
3. Elektrischer Kreis nach Anspruch 1, ü a du r e h gekennzeichnet, daß jeder Kontrollkreis (26) einen relatiT hohen elektrischen Widerstand (32) und eine Primärwicklung (34) eines iDransförmators (48) aufweist, die in Reihe zueinander/ parallel zum zugehörigen Schaltelement (16_s18₉20,22) geschaltet sind, während an dia Sekundärwicklung (46) des. Sransformators ein Gleichrichter (50) und ein filter (52,54) in Reihenschaltung

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angeschlossen sind, um dem Zustand des zugehörigen Schaltelementes entsprechende Gleichstromsignale bereitzuhalten, zu deren Empfang ein betätigbarer Verstärker (60) vorgesehen ist, mit dem ausgangsseitig eine Relaisspule (62) verbunden ist und daß der Prüfkreis abhängig vom Erregungszustand der Relaisspule (62) betätigbare Schaltkontaktstücke (66,68) aufweist.
4« Elektrischer Kreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Kontrollkreis (26) ein Erdungsprüfkreis zugeordnet ist, welcher auf eine Erdung des zugehörigen Schaltelementes (16,18,20,22) bzw. Verbindung desselben mit Masse anspricht.
5. Elektrischer Kreis nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Auswahleinrichtung vorgesehen ist, um den Zustand eines mit Masse verbundenen zugehörigen Schaltelementes (16,18,20,22) ausschließlich beim Offen- oder Unterbrechungszustand dieses Schaltelementes anzuzeigen.
6. Elektrischer Kreis nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Erdungsprüfkreis einen Widerstand (76), ein Relaiskontaktetückpaar (66), eine Trehndiode (78), eine Relaisspule (84) und eine Spannungsquelle (82) in Reihenschaltung an eine Seite

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des zugehörigen Kontrollkreises angesclilossen aufweist - und daß der zugehörige Eontrollkreis (26) eine Aus wan 1-einrichtung aufweist, welche das Schließen des Relais-

\ ' kontaktstüekpaares (66) nur heim Offen- oder Unter brechungs-

zustand des zugehörigen Schaltelementes (16,18,20,22) ι zuläßt^

;
7. Verfahren zum Kontrollieren eines elektrischen Kreises \ mit einer Anzahl von in Reihenschaltung vorgesehenen

Schaltelementen, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst ein jeweils den Schließ- oder Offenhzw. Unterbrechungszustand eines einzelnen Schaltelementes (16,18,20,22) repräsentierendes elektrisches Signal er-, zeugt wird, und zwar jeweils unabhängig vom Offen- oder Schließzustand der anderen Schaltelemente des elektrischen Kreises (10), und daß jeweils in Abhängigkeit vom erzeugten

Signal ein Prüf kreis geschlossen wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7? dadurch gekennzeichnet, daß der Prüfkreis isoliert wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Prüf kreis darauf geprüft wird, oh das zugehörige Schaltelement (16,18,20,22) eine Masseverbindung aufweist.

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