DE2509773A1 - Contactless control switch has stationary secondary windings - forming circle and separately inductively coupling to rotating primary - Google Patents

Contactless control switch has stationary secondary windings - forming circle and separately inductively coupling to rotating primary

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DE2509773A1 DE19752509773 DE2509773A DE2509773A1 DE 2509773 A1 DE2509773 A1 DE 2509773A1 DE 19752509773 DE19752509773 DE 19752509773 DE 2509773 A DE2509773 A DE 2509773A DE 2509773 A1 DE2509773 A1 DE 2509773A1
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Abstract

The contactless control switch has the control coils arranged in a circle and forming the secondary windings (18) of a transformer. The coils are connected into the circuit separately. The primary winding (22) of the transformer is wound over the coils and is free to travel around the circle coming into inductive coupling with each secondary coil in turn. The secondary windings are embedded in casting resin (32) and are mounted onto a support plate (20). The primary winding is fixed onto a pivoted arm (16) mounted on bearings on the support plate, so that it may be brought close to each secondary coil in turn.

Description

Anlage zur Eingobe vom Kontaktloser Steuerschalter Die Erfindung betrifft einen kontaktlosen Steuerschalter zum Erzeugen einer Steuerspannung in einer von zahlreichen Stromkreisen.System for inputting the contactless control switch The invention relates to a contactless control switch for generating a control voltage in one of numerous circuits.

Häufig stellt sich in der Steuertechnik die Aufgabe, an einen von mehreren Stromkreisen eine Spannung anzulegen. Hierzu verwendet man unter anderem mit unmittelbarem metallischen Kontakt arbeitende Steuer- oder Meisterschalter. Bekannt sind auch nach verschiedenen Prinzipien arbeitende kontaktlose Schalter. Diese haben den Nachteil, daß sie unter Einwirkung von Störspannungsspitzen auf Vesorgungs- und Signalleitungen in ihrer Funktion beeinträchtigt werden.In control technology, the task often arises to one of to apply a voltage to multiple circuits. For this one uses among other things Control or master switches working with direct metallic contact. Contactless switches operating according to various principles are also known. These have the disadvantage that they are exposed to interference voltage peaks Supply and signal lines are impaired in their function.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen störungsfrei und sicher arbeitenden kontaktlosen Steuerschalter zu schaffen. Zur Lösung dieser Aufgabe wird nach der Erfindung vorgeschlagen, daß Steuerspulen als Sekundärwicklungen eines Transformators auf einem Kreisbogen angeordnet und einzeln an die mit Spannung zu beaufschlagenden Stromkreise anschließbar sind und eine an eine Primärspannung angeschlossene Primärwicklung entlang des gleichen Kreisbogens in konstantem Abstand zu den Sekundärwicklungen über diesen unter induktiver Kupplung stufenweise bewegbar ist.Proceeding from this, the invention is based on the object of a To create trouble-free and safe working contactless control switch. To the Solution to this problem is proposed according to the invention that control coils as Secondary windings of a transformer arranged on an arc and individually can be connected to the circuits to be supplied with voltage and one to a primary winding connected to a primary voltage along the same circular arc at a constant distance from the secondary windings via these under inductive coupling is gradually movable.

Dies bedeutet, daß der erfindungsgemäße Steuerschalter als Luftspalt-Transformator mit einer Primär- und mehreren Sekundärwicklungen ausgebildet ist, wobei die Primärwicklung durch Bewegen dieser Wicklung mit jeweils einer Sekundärwicklung induktiv gekoppelt und in dieser die gewünschte Steuerspannung erzeugt wird.This means that the control switch according to the invention as an air-gap transformer is formed with a primary and a plurality of secondary windings, the primary winding by moving this winding inductively coupled with one secondary winding in each case and in this the desired control voltage is generated.

Ein auf diese Weise ausgebildeter Steuerschalter arbeitet kontaktlos und mit galvanischer Trennung der einzelnen Stromkreise.A control switch designed in this way works without contact and with galvanic separation of the individual circuits.

Ein Transformator ist weiter ein einfach zu bauendes und zuverlässiges Schaltungselement, das während einer fast unbegrenzten Lebensdauer störungsfreien Betrieb gewährleistet.A transformer is also easy to build and reliable Circuit element that is trouble-free for an almost unlimited service life Operation guaranteed.

Zum mechanischen Halt und Schutz und zum Schutz der Sekundärwicklungen in einer möglicherweise aggressiven (oder Korrosionsfördernden) Atmosphäre sind diese in einer weiteren Ausgestaltung in Harzvergußmasse eingegossen und in dieser als Block auf einer Trägerplatte befestigt. Als Vergußmasse empfiehlt sich Epoxydharz.For mechanical hold and protection and to protect the secondary windings are in a potentially aggressive (or corrosive) atmosphere this is cast in a further embodiment in resin potting compound and in this attached as a block on a carrier plate. Epoxy resin is recommended as a casting compound.

Wie ausgeführt, ist die Primärwicklung über den Sekundärwicklungen verschiebbar. Hierzu bietet sich eine Drehbewegung an und in einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Primärwicklung an einem Schwenkarm befestigt ist, der Schwenkarm in der Trägerplatte zu dem Kreisbogen, auf dem die Sekundärwicklungen angeordnet sind, zentrisch drehbar gelagert und mit einem stufenweise arbeitenden Drehantriebsmechanismus verbunden ist. Solche Drehantriebsmechanismen sind in zahlreichen Ausführungen bekannt. Mit einem solchen Antrieb wird der die Primärwicklung tragende Schwenk arm stufenweise über den Sekundärwicklungen gedreht und jeweils über einer Sekundärwicklung in der dort erreichten Stellung eingerastet.As stated, the primary winding is above the secondary windings movable. A rotary movement is recommended for this purpose and in an expedient manner Design is provided that the primary winding is attached to a swivel arm is, the swivel arm in the support plate to the arc on which the secondary windings are arranged, rotatably mounted centrally and with a stepwise working Rotary drive mechanism is connected. Such rotary drive mechanisms are numerous Executions known. With such a drive, the one that carries the primary winding becomes Swivel arm rotated gradually over the secondary windings and each over one Secondary winding locked in the position reached there.

Ebenso wie die Sekundärwicklungen ist auch die Primärwicklung zum mechanischen und chemischen Schutz in Harzvergußmasse eingegossen und in dieser als Block auf dem Schwenkarm befestigt.Just like the secondary windings, the primary winding is also for mechanical and chemical protection cast in resin potting compound and in this attached as a block on the swivel arm.

Zur Befestigung der die Wicklungen enthaltenden Blöcke aus Vergußmasse auf der Trägerplatte und dem Schwenkarm beitet sich Ankleben an.For fastening the blocks of potting compound containing the windings Sticking to the carrier plate and the swivel arm begins.

Für das erfindungsgemäße Prinzip ist es an sich gleichgültig, auf welche Kerne die Wicklungen aufgewickelt sind. Vorzugsweise werden jedoch sowohl die Primärwicklung als auch die Sekundärwicklungen auf M-förmige Blechpakete gewickelt.For the principle according to the invention, it is in itself indifferent to which cores the windings are wound on. Preferably, however, both the primary winding and the secondary windings are wound on M-shaped laminated cores.

Der Abstand der Primärwicklung von den Sekundärwicklungen oder die Höhe des Luftspalts hängen davon ab, mit welcher mechanischen Genauigkeit die Trägerplatte mit den von ihr gehaltenen Sekundärwicklungen, der Schwenkarm mit der von ihm gehaltenen Primärwicklung und die Lagerung des Schwenkarmes ausgebildet werden können.The distance of the primary winding from the secondary windings or the The height of the air gap depends on the mechanical accuracy with which the carrier plate with the secondary windings held by it, the swivel arm with the one held by it Primary winding and the storage of the swivel arm can be formed.

Die Höhe der Sekundärspannung hängt von der Größe des Luftspalts, von der angelegten Primärspannung, von dem Windungszahlen-Verhältnis und der angeschlossenen Borde usw. ab. Genaue Zahlenangaben sind daher nicht möglich und sämtliche Maße fallen unter das erfindungsgemäße Prinzip.The level of the secondary voltage depends on the size of the air gap, from the applied primary voltage, the number of turns ratio and the connected Shelves, etc. Exact figures and all dimensions are therefore not possible fall under the principle of the invention.

Schaltungstechnisch kann es erwünscht sein, daß die Spannung nur in einer einzigen Sekundärwicklung erzeugt wird. Dies ist als der Normalfall anzusehen. Für diesen Fall sind die Packhöhen der Blechpakete der Primärwicklung und der Sekundärwicklungen gleich und so aufeinander abgestimmt, daß die Primärwicklung nur in der unmittelbar gegenüberliegenden Sekundärwicklung eine Spannung induziert. Sobald sich die Primärwicklung bei ihrer Drehbewegung von einer Sekundärwicklung entfernt, sinkt diqklektromagnetische Kopplung so weit ab, daß die in der Sekundärwicklung induzierte Spannung bis auf Null abfällt. Ebenso wird in derjenigen Sekundärwicklung, über der die Primärwicklung als nächstes einrastet, eine Spannung auch erst oder kurz vor diesem Einrasten induziert.In terms of circuitry, it may be desirable that the voltage is only in a single secondary winding is generated. This is to be regarded as the normal case. In this case, the packing heights of the laminated cores are the primary winding and the secondary windings the same and so matched that the primary winding only in the immediate opposite secondary winding induces a voltage. Once the primary winding removed from a secondary winding when it rotates, diqklektromagnetische decreases Coupling so far that the voltage induced in the secondary winding up to Zero drops. Likewise, in the secondary winding over which the primary winding snaps into place next, a voltage is also induced just before or shortly before this snapping into place.

Schaltungstechnisch kann es jedoch auch erwünscht sein, daß die Sekundärwicklungen insgesamt gesehen nie spannungslos sind und eine auswertbare Signal-Spannung immer in mindestens einer Sekundärwicklung induziert wird. Dies ist für Schaltungen gewünscht, bei denen eine solche sekundärseitig induzierte Spannung als Anzeige HBetriebsbereitB oder für Sicherheitszwecke gewünscht wird.In terms of circuitry, however, it can also be desirable that the secondary windings Seen as a whole, they are never de-energized and always have a signal voltage that can be evaluated is induced in at least one secondary winding. This is desired for circuits in which such a voltage induced on the secondary side is used as an indication HBsreadyB or is desired for security purposes.

Für einen solchen Fall wird die Packhöhe des Blechpaketes der Primärwicklung größer als die der Sekundärwicklungen gewählt und die Packhöhen werden so aufeinander abgestimmt, daß die Primärwicklung auch in einer Drehstellung zwischen zwei Sekundärwicklungen in beiden eine Spannung erzeugt. Die in einer Sekundärwicklung induzierte Spannung steigt also nicht mehr bei Verschwenken der Primärwicklung rasch von Null auf ihren Endwert an und fällt bevor oder wenn noch die benachbarte Spule erregt wird, sondern auch dann, wenn die in Schwenkrichtung benachbarte Spule bereits oder noch erregt ist.In such a case, the packing height of the laminated core becomes the primary winding selected larger than that of the secondary windings and the packing heights are so on top of each other matched that the primary winding in a rotational position between two secondary windings creates tension in both. The voltage induced in a secondary winding so no longer increases rapidly from zero to theirs when the primary winding is pivoted End value and falls before or when the adjacent coil is still excited, but even if the adjacent coil in the pivoting direction is already or is still energized is.

Zusätzlich zu seiner mechanischen und elektrischen Sicherheit hat der erfindungsgemäße Steuerschaltung den weiteren Vorteil, daß er ohne elektronisch verstärkende Bauelemente, das heißt Transistoren oder dergleichen, auskommt. Trotzdem lassen sich mit einem Problemlosen Erhöhen der Primärspannung auch größere Sekundärspannungen erzielen. Bei den bekannten mit Halbleitern arbeitenden kontaktlosen Steuerschaltern wird der Signalkreis mit Halbleiter-Bauelementen geschlossen oder unterbrochen. Durch von außen induktiv oder kapazitiv herangetragene Schaltspitzen kann dieser Kreis elektrisch durchbrechen. Man nennt dies "Uberkopfzünden". Dies führt zur Zerstörung des gesamten Schalters. Beim erfindungsgemäßen Steuerschalter ist eine solche Zerstörung nicht möglich. Die Isolationsklasse kann so gewählt werden, daß Zerstörungen durch von außen herangetragene Spannungen nicht möglich sind. Außerdem sind die Sekundärspulen, bedingt durch den Luftspalt, kurzschlußfest.In addition to its mechanical and electrical safety the control circuit according to the invention has the further advantage that it can be used electronically without amplifying components, i.e. transistors or similar, gets by. Nevertheless, the primary voltage can be increased with no problem also achieve higher secondary voltages. In the known working with semiconductors contactless control switches, the signal circuit is closed with semiconductor components or interrupted. Due to switching peaks brought in inductively or capacitively from the outside can break this circle electrically. This is called "overhead ignition". this leads to the destruction of the entire switch. With the control switch according to the invention such destruction is not possible. The insulation class can be selected so that destruction by external tensions is not possible. aside from that the secondary coils are short-circuit proof due to the air gap.

Im erläuterten Beispiel sind die Sekundärwicklungen entlang eines Kreisbogens angeordnet und die Primärwicklung wird entlang dieses Kreisbogens über den Sekundärwicklungen verschwenkt. Im Rahmen der Erfindung liegt jedoch auch jede andere Anordnung der Sekundärwicklungen und eine entsprechende Verschiebung der Primärwicklung. So können die Sekundärwicklungen auch entlang einer Geraden angeordnet sein und die Primärwicklung wird linear über den Sekundärwicklungen verschoben.In the example explained, the secondary windings are along one Arranged circular arc and the primary winding is over along this circular arc the secondary windings pivoted. However, each is also within the scope of the invention different arrangement of the secondary windings and a corresponding shift in the Primary winding. In this way, the secondary windings can also be arranged along a straight line and the primary winding is shifted linearly over the secondary windings.

Am Beispiel der in der Zeichnung gezeigten Ausführungsform wird die Erfindung nun weiter beschrieben. In der Zeichnung ist: Fig. 1 eine vereinfachte schematische Seitenansicht des erfindungsgemäßen Steuerschalters, Fig. 2 ein Schnitt entlang der Schnittlinie II - II in Fig. 1 und Fig. 3 ein schematisiertes Blockschaltbild der Primärwicklung und der Sekundärwicklungen.Using the example of the embodiment shown in the drawing, the Invention now further described. In the drawing: Fig. 1 is a simplified one schematic side view of the control switch according to the invention, FIG. 2 a section along the section line II-II in FIG. 1 and FIG. 3, a schematic block diagram the primary winding and the secondary windings.

Fig. 1 zeigt im oberen Teil den Schalthebel 12 und eine Gummimanschette 14 des Drehantriebsmechanismus. Mit diesem Antrieb wird der Schwenkarm 16 stufenweise über den Sekundärwicklungen 18 gedreht und jeweils über einer Sekundärwicklung verrastet. Die Sekundärwicklungen sind auf der Vorderseite einer senkrecht stehenden Trägerplatte 20 befestigt. Bei Blickrichtung auf Fig. 1 ist die Primärwicklung 22 hinter oder auf der Unterseite des Schwenkarmes 16 befestigt. An der Unterseite des Schalters befinden sich Kontakte 24 zum Anschließen der Wicklungen.Fig. 1 shows in the upper part the shift lever 12 and a rubber sleeve 14 of the rotary drive mechanism. With this drive, the swivel arm 16 is gradually increased rotated over the secondary windings 18 and locked in each case over a secondary winding. The secondary windings are on the front of a vertical support plate 20 attached. When looking at Fig. 1 is the primary winding 22 is attached behind or on the underside of the swivel arm 16. On the bottom of the switch there are contacts 24 for connecting the windings.

Fig0 2 zeigt die beiden in der Schnittlinie II - II auf der Trägerplatte 20 angeordneten Sekundärwicklungen 18. Zu jeder Wicklung gehört ein M-förmiges Blechpaket 26, ein Spulenkern 28 und die Drahtwicklung 30. Die beiden gezeigten Sekundärwicklungen 18 sind zusammen mit sämtlichen anderen Sekundärwicklungen in Harzvergußmasse eingebettet. Da in der Schnittlinie II - II auf den Innenseiten der beiden Sekundärwicklungen 18 auf der Trägerplatte 20 mehr freier Raum als außen vorhanden ist, ist die Vergußmasse 32 auf den Innenseiten der beiden Sekundärwicklungen 18 auch dicker als an deren Außenseiten. Sämtliche neun Sekundärwicklungen werden gemeinsam mit Vergußmasse 32 umgossen und mit dieser auf die Trägerplatte 20 aufgesetzt. Mit einem leicht fließenden Klebstoff, der in Fig. 2 als Klebschicht 34 eingezeichnet ist, werden die in der Vergußmasse 32 gehaltenen Sekundärwicklungen 18 auf die Trägerplatte 20 aufgeklebt. Der Schwenkarm 16 sitzt auf einer Welle 36. Diese ist mit einer Achse 38 verbunden.Fig0 2 shows the two in the section line II - II on the carrier plate 20 arranged secondary windings 18. Each winding has an M-shaped laminated core 26, a coil core 28 and the wire winding 30. The two secondary windings shown 18 are embedded in resin potting compound together with all of the other secondary windings. Since in the section line II - II on the inside of the two secondary windings 18 there is more free space on the carrier plate 20 than there is on the outside, the potting compound 32 on the inside of the two secondary windings 18 also thicker than on their Outsides. All nine secondary windings are together with potting compound 32 encapsulated and placed with this on the carrier plate 20. With one easy flowing adhesive, which is shown in Fig. 2 as adhesive layer 34, are the secondary windings 18 held in the potting compound 32 on the carrier plate 20 glued on. The pivot arm 16 sits on a shaft 36. This is with an axis 38 connected.

Ein Plättchen 40 ist auf den Schwenkarm 16 aufgeschraubt. Die Primärwicklung 22 ist auf dieses Plättchen 40 aufgeklebt. Auch die Primärwicklung 22 ist in Harzvergußmasse 32 eingebettet. Uber ein durch die Öffnung 42 durchgeschobenes Wendelkabel ist die Primärwicklung 22 an die Primärspannung angeschlossen. Das Kabel ist in der Öffnung mit einem Elastikkleber arretiert.A plate 40 is screwed onto the swivel arm 16. The primary winding 22 is glued to this plate 40. The primary winding 22 is also encapsulated in resin 32 embedded. About a helical cable pushed through the opening 42 is the Primary winding 22 connected to the primary voltage. The cable is in the opening locked with an elastic adhesive.

Im Betrieb wird der Schwenkarm 16 durch Betätigen des Schalthebels 12 über den Sekundärwicklungen 18 gediht. Jeweils über einer Sekundärwicklung 18 rastet der Drehantriebsmechanismus ein und die Primärwicklung 22 ist induktiv mit dieser Sekundärwicklung gekoppelt und induziert in dieser die gewünschte Steuerspannung.In operation, the swivel arm 16 is activated by actuating the switch lever 12 over the secondary windings 18 thediht. Each over a secondary winding 18 the rotary drive mechanism engages and the primary winding 22 is inductive with it coupled to this secondary winding and induces the desired control voltage in it.

Bei der erläuterten zweiten Ausführungsform wird diese Spannung, wenn auch in geringerem Maße, vor und nach dem völligen Ubereinanderschieben von Primär- und Sekundärwicklung in dieser letzteren induziert.In the illustrated second embodiment, this voltage is when also to a lesser extent, before and after the complete overlapping of primary and secondary winding induced in this latter.

Ansgritchet Ansgritchet

Claims (8)

Anlage zur Eingabe vom A N 5 P R U C H E 9 Kontaktloser Steuerschalter zum Erzeugen einer Steuerspannung in einer von zahlreichen Stromkreisen, dadurch gekennzeichnet, daß'die Steuerspulen als Sekundärwicklungen (18) eines Transformators auf einem Kreisbogen angeordnet und einzeln an die Stromkreise anschließbar sind, und eine an eine Primärspannung angeschlossene Primärwicklung (22) entlang des gleichen Kreisbogens in konstantem Abstand zu den Sekundärwicklungen (18) über diesen unter induktiver Kopplung stufenweise bewegbar ist.Appendix for input from A N 5 P R U C H E 9 Contactless control switch for generating a control voltage in one of numerous circuits, thereby characterized in that'die control coils as secondary windings (18) of a transformer are arranged on an arc and can be individually connected to the circuits, and a primary winding (22) connected to a primary voltage along the same Circular arc at a constant distance from the secondary windings (18) above these below inductive coupling is gradually movable. 2 Steuerschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklungen (18) in Harzvergußmasse (32) eingegossen und in dieser als Block auf einer Trägerplatte (20) befestigt sind. 2 control switch according to claim 1, characterized in that the Secondary windings (18) cast in resin potting compound (32) and in this as a block are mounted on a carrier plate (20). 30 Steuerschalter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklung (22) an einem Schwenkarm (16) befestigt ist, der Schwenkarm (16) in der Trägerplatte (20) zentrisch zu dem Kreisbogen drehbar gelagert und mit einem stufenweise arbeitenden Drehantriebsmechanismus (12, 14) verbunden ist. 30 control switch according to claim 1 and 2, characterized in that that the primary winding (22) is attached to a swivel arm (16), the swivel arm (16) rotatably mounted in the carrier plate (20) centrically to the circular arc and with a stepwise rotary drive mechanism (12, 14) is connected. 4. Steuerschalter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklung (22) in Harzvergußmasse (32) eingegossen und in dieser aels Block auf dem Schwenkarm (16) befestigt ist. 4. Control switch according to claim 1 to 3, characterized in that that the primary winding (22) is cast in resin potting compound (32) and in this aels Block is attached to the swivel arm (16). 5e Steuerschalter nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Blöcke auf die Trägerplatte (20) und den Schwenkarm (i6) aufgeklebt sind. 5e control switch according to claim 3 and 4, characterized in that that the blocks are glued to the support plate (20) and the swivel arm (i6). 6. Steuerschalter nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklung (22) und die Sekundärwicklungen (18) auf M-förmige Blechpakete (26) gewickelt sind. 6. Control switch according to claim 1 to 5, characterized in that that the primary winding (22) and the secondary windings (18) on M-shaped laminated cores (26) are wound. 70 Steuerschalter nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Packhöhen der Blechpakete (26) der Primär- und der Sekundärwicklungen (22, 18) gleich und so aufeinander abgestimmt sind, daß die Primärwicklung (22) nur in der unmittelbar gegenüberliegenden Sekundärwicklung (18) eine Spannung induziert0 70 Control switch according to Claims 1 to 6, characterized in that the packing heights of the laminated cores (26) of the primary and secondary windings (22, 18) are the same and matched so that the primary winding (22) only in the directly opposite secondary winding (18) induces a voltage0 8. Steuerschalter nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Packhöhe des Blechpaketes der Primärwicklung (22) größer als die der Sekundärwicklungen (18) ist und diese so aufeinander abgestimmt sind, daß die Primärwicklung (22) in einer Drehstellung zwischen zwei Sekundärwicklungen (18) in beiden eine Spannung induziert.8th. Control switch according to Claims 1 to 6, characterized in that the packing height of the Laminated core of the primary winding (22) larger than that of the secondary windings (18) is and these are coordinated so that the primary winding (22) in a Rotational position between two secondary windings (18) induces a voltage in both.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE2646047A1 (en) * 1976-10-09 1978-06-01 Licentia Gmbh Contactless rotary switch using optical or magnetic elements - consists of flat disc with central lamp and radial light conductor
US6218924B1 (en) * 1995-08-19 2001-04-17 Robert Bosch Gmbh Arrangement for the contactless transmission of an air-bag release signal
DE102013001367A1 (en) * 2013-01-28 2014-07-31 Abb Ag Energy self-sufficient electronic device

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