DE202012102971U1 - Schutzhülle mit der Funktion zur umgekehrten Entladung eines Handheld-Gerätes - Google Patents

Schutzhülle mit der Funktion zur umgekehrten Entladung eines Handheld-Gerätes Download PDF

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Abstract

Schutzhülle mit der Funktion zur umgekehrten Entladung eines Handheld-Geräts, wobei das Handheld-Gerät (800) einen Ladeanschluss (81) und einen elektrisch mit dem Ladeanschluss (81) verbundenen Akku (8) aufweist, wobei die Schutzhülle Folgendes aufweist:
einen Gegenanschluss (1), der elektrisch mit dem Ladeanschluss (81) des Handheld-Geräts (800) verbunden ist;
eine Schutzhüllenbatterie (7), die als auf-/entladbare Batterie ausgeführt ist;
einen ersten Anschluss (4);
einen bidirektionalen DC-DC-Wandler (2), der ein DC-DC-Auf-/Abwärtstransformatormodul (21) aufweist;
ein Auf-/Entladesteuergerät (3), das ein Überlastungsschutzmodul (31) aufweist, wobei das Auf-/Entladesteuergerät (3) elektrisch an den bidirektionalen DC-DC-Wandler (2) angeschlossen ist, und wobei der erste Anschluss (4) und der bidirektionale DC-DC-Wandler (2) elektrisch an einen Pluspol der Schutzhüllenbatterie (7) angeschlossen sind, und wobei des Auf-/Entladesteuergerät (3) über den Gegenanschluss (1) elektrisch an einen Minuspol der Schutzhüllenbatterie (7) angeschlossen ist;
einen zweiten Anschluss (5), der elektrisch mit dem bidirektionalen DC-DC-Wandler (2) verbunden ist; und
einen Auf-/Entlade-Wahlschalter...

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schutzhülle für ein Handheld-Gerät, insbesondere eine Schutzhülle mit der Funktion zur umgekehrten Entladung eines Handheld-Geräts nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Mit fortschreitender Technologie werden mehr und mehr Handheld-Geräte (oder tragbare elektronische Geräte) von Benutzern getragen. Zum Beispiel werden beim Ausgehen oder Verreisen Handys, Digitalkameras, digitale Kameras, Navigationsgeräte, Notebooks und andere mitgenommen. Diese Handheld-Geräte verfügen über einen eigenen Akku und ein entsprechendes Ladegerät. Damit kann der Akku beim Mangel an elektrischer Energie von dem Ladegerät aufgeladen werden.
  • Diese Handheld-Geräte verfügen über ihre eigene unabhängige Stromversorgung. Daher ist es nicht möglich, dass das Handheld-Gerät, dessen Akku leer ist, von einem anderen Handheld-Gerät, dessen Akku noch voll ist, im Sinne der Stromversorgung unterstützt werden kann.
  • Beim Ausgehen oder Verreisen werden normalerweise nicht nur zwei oder drei Handheld-Geräte mitgenommen. Es ist daher unvermeidlich, entsprechende Arten von Ladegeräten mitzunehmen. Zusätzlich dazu werden noch entsprechende Adapter (für 110 bzw. 220) Volt oder Stecker (für unterschiedliche Länder) benötigt, was dem Benutzer offensichtlich mehr Schwierigkeiten und Unannehmlichkeiten bereitet.
  • Durch die Erfindung wird eine Schutzhülle mit der Funktion zur umgekehrten Entladung eines Handheld-Geräts geschaffen, in welcher Schaltungselemente angeordnet sind, die für die umgekehrte Entladung des Handheld-Geräts sorgt, sodass die elektrische Energie im Notfall über die Schutzhülle durch den Vorgang der umgekehrten Entladung an ein weiteres Handheld-Gerät geliefert werden kann.
  • Außerdem wird durch die Erfindung eine Schutzhülle mit der Funktion zur umgekehrten Entladung eines Handheld-Geräts geschaffen, wobei die für die umgekehrte Entladung des Handheld-Geräts sorgenden Schaltungselemente eine Schutzhüllenbatterie aufweist, mit welcher der Akku des in der Schutzhülle aufgenommenen Handheld-Geräts aufgeladen werden kann, wodurch eine sogenannte interne Aufladung durchgeführt werden kann. Damit ist eine praktische Anwendung gewährleistet.
  • Die Erfindung weist insbesondere die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale auf. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Gemäß der Erfindung wird eine Schutzhülle mit der Funktion zur umgekehrten Entladung eines Handheld-Geräts bereitgestellt, wobei das Handheld-Gerät einen Ladeanschluss und einen elektrisch mit dem Ladeanschluss verbundenen Akku aufweist, wobei die Schutzhülle Folgendes aufweist:
    einen Gegenanschluss, der elektrisch mit dem Ladeanschluss des Handheld-Geräts verbunden ist;
    eine Schutzhüllenbatterie, die als auf-/entladbare Batterie ausgeführt ist;
    einen ersten Anschluss;
    einen bidirektionalen DC-DC-Wandler, der ein DC-DC-Auf-/Abwärtstransfarmatormodul aufweist;
    ein Auf-/Entladesteuergerät, das ein Überlastungsschutzmodul aufweist, wobei das Auf-/Entladesteuergerät elektrisch an den bidirektionalen DC-DC-Wandler angeschlossen ist, und wobei der erste Anschluss und der bidirektionale DC-DC-Wandler elektrisch an einen Pluspol der Schutzhüllenbatterie angeschlossen sind, und wobei das Auf-/Entladesteuergerät über den Gegenanschluss elektrisch an einen Minuspol der Schutzhüllenbatterie angeschlossen ist, und wobei der Gegenanschluss elektrisch an das Auf-/Entladesteuergerät angeschlossen ist;
    einen zweiten Anschluss, der elektrisch mit dem bidirektionalen DC-DC-Wandler verbunden ist; und
    einen Auf-/Entlade-Wahlschalter, der elektrisch an das Auf-/Entladesteuergerät angeschlossen ist, wobei durch den Auf-/Entlade-Wahlschalter entschieden wird, ob durch das Auf-/Entladesteuergerät die Schutzhüllenbatterie oder der Akku über den bidirektionalen DC-DC-Wandler nach außen entladen wird, oder ob durch das Auf-/Entladesteuergerät die Schutzhüllenbatterie über den bidirektionalen DC-DC-Wandler eine interne Aufladung des Akkus ausführt.
  • Durch die oben erwähnte Maßnahme kann die elektrische Energie des Handheld-Geräts durch die Schutzhülle durch einen Vorgang der umgekehrten Entladung an ein weiteres aufzuladendes Handheld-Gerät geliefert werden. Damit ist die Funktion der umgekehrten Entladung erfüllt.
  • Im Folgenden werden die Erfindung und ihre Ausgestaltungen anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
  • 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Schutzhülle vor dem Aufnehmen eines Handheld-Geräts;
  • 2 ein Blockschaltbild der in 1 gezeigten, erfindungsgemäßen Schutzhülle nach dem Aufnehmen des Handheld-Geräts;
  • 3 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Schutzhülle, in welcher ein Handheld-Gerät aufgenommen ist und welche ihre elektrische Energie an ein weiteres Handheld-Gerät liefert;
  • 4 ein Blockschaltbild zweier erfindungsgemäßer Schutzhüllen, in welchen jeweils ein Handheld-Gerät aufgenommen ist und zwischen welchen der Auflade-/Entladevorgang erfolgt; und
  • 5A bis 5D Schaltpläne von vier Ausführungsbeispielen des bidirektionalen DC-DC-Wandlers, der sich in der erfindungsgemäßen Schutzhülle befindet;
  • Die Erfindung betrifft eine Schutzhülle mit der Funktion zur umgekehrten Entladung eines Handheld-Geräts. Das heißt, ein Handheld-Gerät durch ein anderes Handheld-Gerät, das von der erfindungsgemäßen Schutzhülle umhüllt ist, entladen wird [siehe 3]. Es kann aber auch zwei Handheld-Geräte, die von der erfindungsgemäßen Schutzhülle umhüllt sind, gegenseitig entladen werden [siehe 4].
  • Gemäß 1 und 2 weist ein Handheld-Gerät 800 einen Ladeanschluss 81 und einen elektrisch mit dem Ladeanschluss 81 verbundenen Akku 8 auf. Der Akku 8 ist wiederaufladbar und liefert die elektrische Energie an das Handheld-Gerät 800. Eine erfindungsgemäße Schutzhülle 100 umfasst einen Gegenanschluss 1, einen bidirektionalen DC-DC-Wandler 2, ein Auf-/Entladesteuergerät 3, einen ersten Anschluss 4, einen zweiten Anschluss 5, einen Auf-/Entlade-Wahlschalter 6 und eine Schutzhüllenbatterie 7.
  • Der bidirektionale DC-DC-Wandler 2 weist ein DC-DC-Auf-/Abwärtstransformatormodul 21 auf. In den 5A bis 5D sind vier Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen DC-DC-Wandlers 2 schaltplanmäßig dargestellt. In 5A ist ein bidirektionaler DC-DC-Wandler 2 in der Bauweise von SEPIC-ZET Abk. für Single-ended Primary Industry Converter gezeigt. Dabei ist ein der SEPIC-Schaltung zugeordneter Chip einer Diode parallel geschaltet, während eine Diode dem der SEPIC-Schaltung zugeordneter Chip parallel geschaltet ist. Damit ist die bidirektionale Auf-/Entladung gewährleistet. In gleicher Weise kann ein Inverswandler, englisch Buck-Boost Converter, zu einer bidirektionalen Buck-Boost-DC-DC-Schaltung [siehe 5B] umgestaltet sein. In 5C ist ein Sperrwandler zu einer bidirektionalen DC-DC-Schaltung umgestaltet. In 5D ist ein Ćuk-Wandler zu einer bidirektionalen DC-DC-Schaltung umgestaltet.
  • Das Auf-/Entladesteuergerät 3 weist ein Überlastungsschutzmodul 31 auf, vorzugsweise ferner noch ein Begrenzungsschaltungsmodul 32 auf, das für die Begrenzung der externen Entladung sorgt, damit vermieden wird, dass die elektrische Energie im Akku 8 des von der Schutzhülle 100 gehüllten Handheld-Geräts 800 wollig an ein anderes Handheld-Gerät 800a [siehe 3] geliefert wird. Das Auf-/Entladesteuergerät 3 ist elektrisch an den bidirektionalen DC-DC-Wandler 2 angeschlossen. Außerdem sind der erste Anschluss 4 und der bidirektionale DC-DC-Wandler 2 elektrisch an einen Pluspol der Schutzhüllenbatterie 7 angeschlossen. Das Auf-/Entladesteuergerät 3 ist über den Gegenanschluss 1 elektrisch an einen Minuspol der Schutzhüllenbatterie 7 angeschlossen. Der zweite Anschluss 5 ist elektrisch an den bidirektionalen DC-DC-Wandler 2 angeschlossen. Der Auf-/Entlade-Wahlschalter 6 ist elektrisch an das Auf-/Entladesteuergerät 3 angeschlossen. Durch den Auf-/Entlade-Wahlschalter 6 wird entschieden, ob die Schutzhüllenbatterie 7 oder der Akku 8 über das Auf-/Entladesteuergerät 3 durch den bidirektionalen DC-DC-Wandler 2 nach außen entladen wird, oder ob die Schutzhüllenbatterie 7 über das Auf-/Entladesteuergerät 3 durch den bidirektionalen DC-DC-Wandler 2 elektrische Energie an den Akku 8 des im Inneren der Schutzhülle 100 befindlichen Handheld-Geräts 800 liefert. Bei dem Letzteren handelt es sich darum, dass die Schutzhüllenbatterie 7 durch eine elektrische Verbindung zwischen dem Ladeanschluss 81 und dem Gegenanschluss 1 elektrische Energie an den Akku 8 des im Inneren der Schutzhülle 100 befindlichen Handheld-Geräts 800 zur Aufladung liefert. Als Alternative dazu kann ein nicht näher gezeigtes Ladegerät extern an die Schutzhülle 100 angeschlossen sein, um die Schutzhüllenbatterie 7 oder den Akku 8 des im Inneren der Schutzhülle 100 befindlichen Handheld-Geräts 800 aufladen zu können.
  • Der erste Anschluss 4 und der zweite Anschluss 5 sind gegen falsche Verbindung geschützt. Bevorzugt sind der erste Anschluss 4 und der zweite Anschluss 5 als Mini-USB-Anschluss ausgeführt, sodass die erfindungsgemäße Schutzhülle wie USB universal einsetzbar ist. Das Begrenzungsschaltungsmodul 32 des Auf-/Entladesteuergeräts 3 kann entweder als Leistungsmesser zur Steuerung von Ladestromfluss oder als Timer zur Steuerung der Ladezeit ausgeführt sein. Bei dem bidirektionalen DC-DC-Wandler 2 kann die zum Auf-/Entladen benötigte Spannungsstärke des Akkus 8 durch das DC-DC-Auf-/Abwärtstransformatormodul 21 eingestellt werden.
  • Um das Entweichen beim Ladeanschluss des Handheld-Geräts zu vermeiden, weist ein hier nicht näher dargestelltes Schaltungsmodul des herkömmlichen Handheld-Geräts eine Schutzanordnung auf, durch die der herkömmliche Ladeanschluss ausschließlich eine interne Aufladung [statt externe Aufladung] durchführen kann. Um die umgekehrte Entladung zu erfüllen, muss der Hersteller des Handheld-Geräts diese akzeptieren und unterstützen, um das Schaltungsmodul so zu ändern, dass dieses die umgekehrte Entladung erfüllt. Auf diese Weise kann der Akku 8 des Handheld-Geräts 800 zusätzlich dazu, dass der Akku 8 des Handheld-Geräts 800 über den Ladeanschluss 81 aufgeladen wird, durch die erfindungsgemäße Schutzhülle 100 in umgekehrter Richtung entladen werden, d. h. elektrische Energie an ein anderes Handheld-Gerät zur Aufladung liefern.
  • 3 zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen, das Handheld-Gerät 800 aufnehmenden Schutzhülle 100 [an der linken Seite von 3], die die elektrische Energie an ein weiteres Handheld-Gerät 800a [an der linken Seite von 3] liefert. Die an der linken Seite der 3 angeordnete Schutzhülle 100 ist mit durchgezogener Linie eingezeichnet, während das Handheld-Gerät 800, das sich im Inneren der Schutzhülle 100 befindet, mit gestrichelter Linie eingezeichnet ist. Wird die Entladungsbetriebsart durch den Auf-/Entlade-Wahlschalter 6 der links angeordneten Schutzhülle 100 gewählt, bewirkt das Auf-/Entladesteuergerät 3, die Schutzhüllenbatterie 7 oder den Akku 8 des Handheld-Geräts 800 zu entladen. Die Spannung der entladenen elektrischen Energie wird dann in Anpassung an die erforderliche Spannung des aufzuladenden Gegenstands [z. B. des Handheld-Geräts 800a an der rechten Seite der 3] durch das DC-DC-Auf-/Abwärtstransformatormodul 21 des bidirektionalen DC-DC-Wandlers 2 erhöht oder gesenkt. Wie dargestellt, sind der zweite Anschluss 5 der Schutzhülle 100 und der Ladeanschluss 81 des Handheld-Geräts 800a über eine Anschlussleitung verbunden. Damit kann die elektrische Energie der in der Schutzhülle 100 eingebauten Schutzhüllenbatterie 7 oder des Akkus 8 des in der Schutzhülle 100 befindlichen Handheld-Geräts 800 an den Akku 8 des Handheld-Geräts 800a geliefert werden. So kann die elektrische Energie des Handheld-Geräts 800 oder der Schutzhüllenbatterie 7 in der Not über die Schutzhülle 100 in umgekehrter Richtung an ein anderes Handheld-Gerät 800a geliefert werden. Auf diese Weise braucht der Benutzer nicht zu befürchten, dass keine Stromversorgung im Notfall für das Handheld-Gerät vorhanden ist sowie nicht zusätzlich ein spezielles Ladegerät und einen 110/220 V Adapter mitzunehmen. Um einen universalen Einsatz der erfindungsgemäßen Schutzhülle 100 in allen Arten von Handheld-Geräten zu ermöglichen, ist der Anschluss als Mini-USB-Anschluss ausgeführt, damit alle Arten der Handheld-Geräte 800 elektrische Energie über die erfindungsgemäße Schutzhülle 100 an eine andere Art des Handheld-Geräts 800 zur externen Aufladung liefern können.
  • In 4 ist gezeigt, dass die Auf-/Entladung bei den beiden die Handheld-Geräte 800, 800a aufnehmenden Schutzhüllen 100, 100a erfolgt. Wie dargestellt, wird die Entladungsbetriebsart durch den Auf-/Entlade-Wahlschalter 6 der links angeordneten Schutzhülle 100 gewählt, bewirkt das Auf-/Entladesteuergerät 3, die Schutzhüllenbatterie 7 oder den Akku 8 des Handheld-Geräts 800 zu entladen. Die Spannung der entladenen elektrischen Energie wird dann in Anpassung an die erforderliche Spannung des aufzuladenden Gegenstands z. B. des Handheld-Geräts 800a an der rechten Seite der 4] durch das DC-DC-Auf-/Abwärtstransformatormodul 21 des bidirektionalen DC-DC-Wandlers 2 erhöht oder gesenkt. Wie dargestellt, sind der erste Anschluss 4 der linken Schutzhülle 100 und der zweite Anschluss 5 der rechten Schutzhülle 100a über eine Anschlussleitung verbunden. Damit kann die elektrische Energie der Schutzhüllenbatterie 7 oder des Akkus 8 des in der linken Schutzhülle 100 befindlichen Handheld-Geräts 800 an den Akku 8 des in der rechten Schutzhülle 100a befindlichen Handheld-Geräts 800a zur externen Aufladung geliefert werden.
  • Ist die elektrische Energie des Handheld-Geräts 800 fast leer, kann der Akku 8 des in der Schutzhülle 100 aufgenommenen Handheld-Geräts 800 durch die in der Schutzhülle 100 eingebaute Schutzhüllenbatterie 7 intern aufgeladen werden.
  • Zusätzlich dazu, dass der Akku lediglich die elektrische Energie an das Handheld-Gerät 800 liefert, wie dies beim Stand der Technik meist der Fall ist, kann der erfindungsgemäße Akku 8 des in der Schutzhülle 100 aufgenommenen Handheld-Geräts 800 durch die spezielle Gestaltung von Schaltungselementen und der Konfiguration in umgekehrter Richtung entladen werden, unter einer Bedienung, dass der Handheld-Gerät-Hersteller zustimmt, dass das Schaltungsmodul durch Umgestaltung eine umgekehrte Entladung erfüllt. Auf diese Weise kann die elektrische Energie der in der Schutzhülle 100 befindlichen Schutzhüllenbatterie 7 oder des Akkus 8 des Handheld-Geräts 800 durch den Vorgang der umgekehrten Entladung an ein anderes aufzuladendes Handheld-Gerät 800a oder an ein in der anderen Schutzhülle 100a aufgenommenes, weiteres Handheld-Gerät 800a geliefert werden. Damit ist eine umgekehrte Entladung gewährleistet. Außerdem ist es nicht mehr notwendig, alle Arten von an die einzelnen Länder angepassten Ladegeräten, Adaptern und Steckern mitzunehmen, wenn der Benutzer ausgeht oder verreist. Durch die in der Schutzhülle 100 befindliche Schutzhüllenbatterie 7 kann der Akku 8 des in der Schutzhülle 100 aufgenommenen Handheld-Geräts 800 intern aufgeladen werden, was eine praktische Anwendung gewährleistet. Durch den bidirektionalen DC-DC-Wandler 2 und das DC-DC-Auf-/Abwärtstransformatormodul 21 können die an unterschiedliche Handheld-Geräte 800 angepassten Spannungen bereitgestellt bzw. ausgegeben werden. Sogar kann der Entladevorgang durch ein vom DC-DC-Auf-/Abwärtstransformatormodul 21 vorgenommenes Hochtransformieren beschleunigt werden.
  • Die vorstehende Beschreibung stellt die Ausführungsbeispiele der Erfindung dar und soll nicht die Ansprüche beschränken. Alle gleichwertigen Änderungen und Modifikationen, die gemäß der Beschreibung und den Zeichnungen der Erfindung von einen Fachmann vorgenommen werden können, gehören zum Schutzbereich der vorliegenden Erfindung.
  • Bezugszeichenliste
    • 100, 100a
    Schutzhülle
    1
    Gegenanschluss
    2
    bidirektionaler DC-DC-Wandler
    21
    DC-DC-Auf-/Abwärtstransformatormodul
    3
    Auf-/Entladesteuergerät
    31
    Überlastungsschutzmodul
    32
    Begrenzungsschaltungsmodul
    4
    erster Anschluss
    5
    zweiter Anschluss
    6
    Auf-/Entlade-Wahlschalter
    7
    Schutzhüllenbatterie
    800
    Handheld-Gerät
    800a
    Handheld-Gerät
    8
    Akku
    81
    Ladeanschluss

Claims (7)

  1. Schutzhülle mit der Funktion zur umgekehrten Entladung eines Handheld-Geräts, wobei das Handheld-Gerät (800) einen Ladeanschluss (81) und einen elektrisch mit dem Ladeanschluss (81) verbundenen Akku (8) aufweist, wobei die Schutzhülle Folgendes aufweist: einen Gegenanschluss (1), der elektrisch mit dem Ladeanschluss (81) des Handheld-Geräts (800) verbunden ist; eine Schutzhüllenbatterie (7), die als auf-/entladbare Batterie ausgeführt ist; einen ersten Anschluss (4); einen bidirektionalen DC-DC-Wandler (2), der ein DC-DC-Auf-/Abwärtstransformatormodul (21) aufweist; ein Auf-/Entladesteuergerät (3), das ein Überlastungsschutzmodul (31) aufweist, wobei das Auf-/Entladesteuergerät (3) elektrisch an den bidirektionalen DC-DC-Wandler (2) angeschlossen ist, und wobei der erste Anschluss (4) und der bidirektionale DC-DC-Wandler (2) elektrisch an einen Pluspol der Schutzhüllenbatterie (7) angeschlossen sind, und wobei des Auf-/Entladesteuergerät (3) über den Gegenanschluss (1) elektrisch an einen Minuspol der Schutzhüllenbatterie (7) angeschlossen ist; einen zweiten Anschluss (5), der elektrisch mit dem bidirektionalen DC-DC-Wandler (2) verbunden ist; und einen Auf-/Entlade-Wahlschalter (6), der elektrisch an des Auf-/Entladesteuergerät (3) angeschlossen ist, wobei durch den Auf-/Entlade-Wahlschalter (6) entschieden wird, ob durch das Auf-/Entladesteuergerät (3) die Schutzhüllenbatterie (7) oder der Akku (8) über den bidirektionalen DC-DC-Wandler (2) nach außen entladen wird, oder ob durch das Auf-/Entladesteuergerät (3) die Schutzhüllenbatterie (7) aber den bidirektionalen DC-DC-Wandler (2) eine interne Aufladung des Akkus (8) ausführt.
  2. Schutzhülle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Anschluss (4) und der zweite Anschluss (5) gegen falsche Verbindung geschützt sind.
  3. Schutzhülle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Anschluss (4) und der zweite Anschluss (5) als Mini-USB-Anschluss ausgeführt sind.
  4. Schutzhülle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Auf-/Entladesteuergerät (3) ferner ein Begrenzungsschaltungsmodul (32) aufweist, das für die Begrenzung der externen Entladung sorgt.
  5. Schutzhülle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Begrenzungsschaltungsmodul (32) als Leistungsmesser zur Steuerung von Ladestromfluss ausgeführt ist.
  6. Schutzhülle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Begrenzungsschaltungsmodul (32) als Timer ausgeführt ist.
  7. Schutzhülle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der bidirektionale DC-DC-Wandler (2) durch das DC-DC-Auf-/Abwärtstransformatormodul (21) das Spannungsniveau bei dem Auf-/Entladevorgang verstellt.
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