Bausatz Lichtschranke KB-4M

Bausatz Lichtschranke KB-4M
Ver. 1.0
Senderplatine
Empfängerplatine
Betriebsanleitung
Sicherheitshinweise
• DieseBedienungsanleitungistBestandteildesProduktes.SieenthältwichtigeHinweisezurInbetriebnahme
undBedienung!AchtenSiehierauf,auchwennSiedasProduktanDritteweitergeben!BewahrenSiedeshalbdieseBedienungsanleitungzumNachlesenauf!
• Schließen Sie auf keinen Fall 230 V~ Netzspannung an. Es besteht Lebensgefahr!
• BeimUmgangmitProduktendiemitelektrischerSpannunginBerührungkommen,müssendiegültigenVDE-Vorschriften
beachtetwerden.
• BenutzenSiedenBausatznichtweiter,wennerbeschädigtist.
• InSchulen,Ausbildungseinrichtungen,Hobby-undSelbsthilfewerkstättenistdasBetreibendurchgeschultesPersonal
verantwortlichzuüberwachen.
• IngewerblichenEinrichtungensinddieUnfallverhütungsvorschriftendesVerbandesdergewerblichenBerufsgenossenschaftenfürelektrischeAnlagenundBetriebsmittelzubeachten.
• DasProduktdarfnichtfallengelassenoderstarkemmechanischemDruckausgesetztwerden,daesdurchdieAuswirkungenbeschädigtwerdenkann.
• DasGerätmussvorFeuchtigkeit,SpritzwasserundHitzeeinwirkunggeschütztwerden.
• BetreibenSiedieBaugruppenichtineinerUmgebung,inwelcherbrennbareGase,DämpfeoderStaubsind.
• DiesesGerätistnichtdafürbestimmt,durchPersonen(einschließlichKinder)miteingeschränktenphysischen,sensorischenodergeistigenFähigkeitenodermangelsErfahrungund/odermangelsWissenbenutztzuwerden,esseidenn,sie
werdendurcheinefürihreSicherheitzuständigePersonbeaufsichtigtodererhieltenvonihrAnweisungen,wiedasGerät
zubenutzenist.
• DerBausatzistfürdenGebrauchintrockenenundsauberenRäumenbestimmt.
• DasProduktistkeinSpielzeug!HaltenSiedasGerätvonKindernfern.
• FallsdasGerätrepariertwerdenmuss,dürfennurOriginal-Ersatzteileverwendetwerden!
DieVerwendungabweichenderErsatzteilekannzuernsthaftenSach-undPersonenschädenführen!
EineReparaturdesGerätesdarfnurvomElektrofachmanndurchgeführtwerden!
!
Bestimmungsgemäße Verwendung
DieseLichtschrankekannsowohleinefreieVerbindungsstreckezwischenSenderundEmpfängerdetektieren(Durchgangslichtschranke),aberauchalsReflexionslichtschrankearbeiten,wennSenderundEmpfängeraufdergleichenSeitegegenüber
einerreflektierendenFlächeangebrachtwerden.
DieLichtschrankeistnichtgeeignet,SteuerungsaufgabenimproduktivenBetriebzuübernehmen.Siedarfnichteingesetzt
werden,woAbfragenzumSchutzvonSachwertenoderMenschenlebennotwendigsind(z.B.Sicherheitssteuerungenbei
MaschinenschutzvorrichtungenoderEinbruchsschutzbzw.Diebstahlwarnanlagen).
DieBetriebsspannungbeträgt12V-(Sender-undEmpfängerplatine).DerAufbauentsprichtderSchutzklasseIII.
EineandereVerwendungalsangegebenistnichtzulässig!ÄnderungenkönnenzurBeschädigungdiesesProduktesführen,
darüberhinausistdiesmitGefahren,wiez.B.Kurzschluss,Brand,elektrischemSchlagetc.verbunden.FürallePersonen-und
Sachschäden,dieausnichtbestimmungsgemäßerVerwendungentstehen,istnichtderHersteller,sondernderBetreiberverantwortlich.
BittebeachtenSie,dassBedien-und/oderAnschlussfehleraußerhalbunseresEinflussbereichesliegen.Verständlicherweise
könnenwirfürSchäden,diedarausentstehen,keinerleiHaftungübernehmen.
Bestückungsplan und Stückliste
DerLichtschranken-BausatzKB-4bestehtauseinerVielzahlvonBauelementenwieWiderstände,Elkos,Kondensatoren,Dioden,Transistoren,LEDs,einemIC,Fototransistor,RelaisundAnschlussklemmen.
AusdiesemGrundwurdebeiderEntwicklungdesPlatinenlayoutsdaraufWertgelegt,dasseineleichteundschnelleMontagederBauteileermöglichtwirdundbestmöglicheÜbersichtlichkeitgegebenist,umsoeinemaximaleNachbausicherheitzu
gewährleisten.
WirempfehlendeshalbdenAufbauderPlatinegenausovorzunehmen,wieernachfolgendbeschriebenwird.
Übersicht
Senderplatine
Empfängerplatine
2
Stücklisten
Senderplatine
Stück
Bauteil
Wert/Bezeichnung
1
R1
Widerstand680Ω
6
R2,R9,R16,R22,R24,R26
Widerstand3,3kΩ
3
R3,R4,R5
Widerstand0Ω
6
R6,R8,R10,R15,R19,R23
Widerstand10kΩ
1
R7
Widerstand150kΩ
2
R11,R12
Widerstand390Ω
3
R13,R17,R18
Widerstand47kΩ
2
R14,R20
Widerstand1,8MΩ
1
R21
Widerstand27kΩ
1
R25
Widerstand220kΩ
1
C1
Elko100µF
2
C2,C6
Folien-Kondensator3,3nF
1
C3
Elko47µF
1
C4
Keramik-Kondensator22pF
1
C5
Folien-Kondensator100nF
2
C7,C8
Elko1µF
3
D1,D2,D3
Diode1N4148
1
ZD1
Zenerdiode3V
1
LED1
LEDgrün,3mm
1
LED2
IR-SendediodeSID1050M
1
LED3
LEDorange,3mm
2
T1,T2
TransistorBC546
1
IC1
OperationsverstärkerLM324
2
J1,J3
Leiterplattenklemme,2-polig
1
J2
Leiterplattenklemme,3-polig
1
K1
RelaisSANYOUSRB-S-112DM
1
Platine
PlatineFoto-Sender
Bauteil
Wert/Bezeichnung
Empfängerplatine
Stück
1
R1
Widerstand47kΩ
1
FT1
FototransistorELPT333-3C
1
Platine
PlatineFoto-Empfänger
3
Bestückungspläne
Senderplatine
Empfängerplatine
Montage der Bauelemente
Bevor Sie beginnen
BevorSiemitdereigentlichenMontagebeginnen,überprüfenSiezuerstanhandderaufgeführtenStückliste,oballeBauteile
imLieferumfangenthaltensind.
NachderÜberprüfungderStücklistesolltenSiezunächstmitderMontagederBauteilebeginnen,welchedieniedrigsten
Bauformenbesitzen.DemzufolgesolltemitdenDiodenundderZenerdiodebegonnenwerden.DanachfahrenSiemitden
Widerständen,dem4-fachOperationsverstärker(IC),denTransistoren,Kondensatoren,LeuchtdiodenunddemFototransistor
sowiedenLeiterplattenklemmenfort.ZuletztlötenSiedieElkosunddasRelaisein.
Dioden/Zenerdiode
ImGegensatzzudenWiderständenistderTypderDiodeaufderenGehäuseaufgedruckt.
FürdieMontagederDiodenistesebensoratsamwiefürdieWiderstände,derenAnschlussdrähteentsprechenddem
RastermaßrechtwinkligabzubiegenundindiefürdieDiodevorgesehenenBohrungenzustecken.BeachtenSiedabeiunbedingtdiePolaritätderDiode(KathodenstrichderDiodemussmitdemStrichdesBestückungsdrucksaufderPlatineübereinstimmen).
NachdemSiedieAnschlussdrähtederDiodenaufderUnterseitederPlatineleichtauseinandergebogenhaben,umdas
DurchrutschenbeimUmdrehenderPlatinezuvermeiden,könnenSiemitdemVerlötenbeginnen.DieüberstehendenAnschlussdrähtesolltennachdemVerlötengekürztwerden.
4
Widerstände
UmmitderMontagederWiderständebeginnenzukönnen,musszunächstermitteltwerden,welchenWertjedereinzelne
Widerstandbesitzt,umihnsoanschließendanderrichtigenStelleaufderPlatineplatzierenzukönnen.ZurErmittlungdes
WiderstandswerteskannderaufdemWiderstandaufgedruckteFarbcodedienen(sieheTabelle)oderderWertdesWiderstandeskannmitHilfeeinesMultimetersmesstechnischbestimmtwerden.
ZumAblesendesFarbcodeswirdderWiderstandsogehalten,dasssichdergoldeneToleranzringaufderrechtenSeitedes
Widerstandskörpersbefindet.DieFarbringewerdendannvonlinksnachrechtsabgelesen.
Senderplatine
Bezeichnung
Wert
Ring 1
Ring 2
Ring 3
Ring 4
R1
680Ω
blau
grau
braun
gold
orange
orange
rot
gold
R2,R9,R16,R22, 3,3kΩ
R24,R26
schwarz
-
-
-
R6,R8,R10,R15, 10kΩ
R19,R23
R3,R4,R5
0Ω
braun
schwarz
orange
gold
R7
braun
grün
gelb
gold
150kΩ
R11,R12
390Ω
orange
weiß
braun
gold
R13,R17,R18
47kΩ
gelb
violett
orange
gold
R14,R20
1,8MΩ
braun
grau
grün
gold
R21
27kΩ
rot
violett
orange
gold
R25
220kΩ
rot
rot
gelb
gold
Bezeichnung
Wert
Ring 1
Ring 2
Ring 3
Ring 4
R1
47kΩ
gelb
violett
orange
gold
Empfängerplatine
NachderErmittlungdesWiderstandswertessolltendieAnschlussdrähtedesWiderstandesentsprechenddemRastermaß
rechtwinkligabgebogenundindievorgesehenenBohrungenaufderPlatine(sieheBestückungsplan)gestecktwerden.DamitdieWiderständebeimUmdrehenderPlatinenichtherausfallenkönnen,biegenSiedieAnschlussdrähteleichtauseinanderundverlötendieseandenLötpunktenmitdenLeiterbahnenaufderRückseitederPlatine.SchneidenSieanschließend
1
dieüberstehendenDrähteab.
Hinweis:DieWiderständeR11undR12lötenSiebittewegenihrerWärmeentwicklungmitca.2bis3mmAbstandvonder
Leiterplatteein!
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5
4-fach Operationsverstärker LM324 (IC 14-polig)
BeiderMontagedesICsistunbedingtaufdiePinbelegungzuachten,daderICbeifalschemEinbaubeschädigtwird.
1
4
DieEinkerbungbzw.derPunktaufderOberseitedesICsmussbeiderMontagemitdemBestückungsdruckderPlatineübereinstimmen.DieäußerstenPinsdesICskönnenzurleichterenFixierungimeingestecktenZustandleichtumgebogenwerden.
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8
1
7
16
9
5
1
8
Transistoren
Transistorenverfügenüber3Anschlüsse:Basis,EmitterundKollektor.BeimEinbaudesTransistorsistbesondersaufdie
richtigeBelegungseinerAnschlüssezuachten,dadasBauteilansonstenbeschädigtwird.
DieHalbkreis-FormdesTransistorsmusssoausgerichtetsein,wiedasentsprechendeSymboldesBestückungsplans.Kürzen
SienachdemVerlötenderTransistorendieAnschlussdrähteaufeineangemesseneLänge.
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Kondensator und Elektrolyt-Kondensatoren (Elkos)
ÄhnlichwiebeidenDiodenistderWertderKondensatorenbzw.Elektrolyt-KondensatorenaufdemBauteilaufgedruckt.
ImGegensatzzuKondensatorenistbeiElektrolyt-KondensatorenunbedingtaufderenPolungzuachten.JenachHersteller
besitzenElektrolyt-KondensatorenunterschiedlicheKennzeichnungenihrerPolarität.EinigeHerstellerkennzeichnenden
  
Pluspolmit„+“,anderedagegendenMinuspolentsprechendmit„-“.BitteachtenSiedarauf,dassdiePolaritätdesElektrolyt-KondensatorsmitderAngabederPolaritätdesBestückungsdruckesaufderPlatineübereinstimmt.Ebensowiebeiden
zuvormontiertenBauteilensolltendieAnschlussdrähtederKondensatorenundElektrolyt-KondensatorenaufderUnterseite
derPlatineleichtnachaußengebogenwerden,damitdieseBauteilebeimUmdrehenderPlatineunddemanschließenden
VerlötenderAnschlussdrähtenichtherausfallen.DieüberstehendenDrahtendenderBauteilesolltenwiegewohntnachdem
VerlötenderBauteileentferntwerden.
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Leuchtdioden (LEDs) und IR-Sendediode
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BeiderBestückungderLeuchtdioden(grünundorange)undIR-Sendediode(klaresGehäuse)istebenfallsaufdiePolungzuachten.SieverfügenübereineAnode(Pluspol)und
eineKathode(Minuspol),wobeiderlängereAnschlussdrahtdenPluspolundderkürzere
AnschlussdrahtdenMinuspoldarstellt(siehenebenstehendeSkizze).
Fototransistor ELPT333-3C

DerFototransistorbesitztebenfallseinklaresGehäusewiedieIR-SendediodeunddieBau
formeiner5mmLED,jedochistderumlaufendeKragenetwasbreiter.Erverfügtübereinen

Kollektor(kurzerAnschluss)undEmitter(langerAnschluss).
DerFototransistormusssoherumeingesetztwerden,dassdieabgeflachteGehäuseseitedem
Bestückungsaufdruckentspricht(siehenebenstehendeSkizze).
Abflachung(Kollektor)
Kollektor
Emitter
Leiterplattenklemmen
Die2-und3-poligenLeiterplattenklemmensolltenentsprechenddesBestückungsplanesaufderPlatinepositioniertund
derenAnschlussstifteaufderUnterseitederPlatineverlötetwerden.DieLeiterplattenklemmenkönnendurchseitlichangebrachteNutenundFedernaneinandergereihtwerden.BedingtdurchdiegrößereMasseflächederLeiterbahnundder
LeiterplattenklemmemusshierdieLötstelleetwaslängeralssonstaufgeheiztwerden,bisdasLötzinngutfließtundsaubere
Lötstellenbildet.
Relais
DieMontagedesRelaisistrelativunkompliziert,dadasAufbringenaufderPlatinedurchdieAnschlusspinsvorgegebenist.
DadurchwirdeinerVerpolungderKontaktevorgebeugt.NachdemdasRelaisaufderPlatineaufgebrachtwurde,sollten
zweigegenüberliegendeKontakteleichtumgebogenwerden,umsodasHerausfallenausderSchaltungbeimVerlötendes
Bauteilszuverhindern.AchtenSiedarauf,dassdasRelaisaufderPlatineaufsitztunddieLötstellenausreichendmitLötzinn
umflossensind.
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Funktionsweise und Inbetriebnahme
Bevor Sie beginnen
Vor dem Anschluss der Lichtschranke an eine Stromversorgung sollten Sie eine abschließende Kontrolle
der Platine durchführen:
• SindalleLötzinnresteundabgeschnittenenDrahtenden,dieKurzschlüsseverursachenkönnten,
entfernt?
• WurdenalleBauteileanderrichtigenPositioneingesetzt?
• SinddieDioden,dieZenerdiode,dasIC,dieTransistoren,dieLEDs,dieIR-Sendediode,derFototransistorunddieElkosrichtiggepolt?
Funktionsweise
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DieBaugruppevonJ1bisR5dientderSpannungsversorgung,alsVerpolungsschutz,Betriebsspannungs-Indikatorund
zurHilfsspannungserzeugungvon5V-.
DieBaugruppeumIC1AbisT1arbeitetalsOszillatormiteinerAusgangsfrequenzvon3kHz,mitwelcherdieInfrarotSendediodeLED2angesteuertwird.
DieEmpfängerplatinemitFototransistorFT1wirdanJ2angeschlossenundkoppeltamEingang„FE“überC2einen
Fotowechselstromein.
IC1BdientalsStrom-Spannungswandler.
DieKondensatorenC2undC4bildeneinenBandpass,umStörfrequenzenabseitsder3kHzNutzfrequenzzuunterdrücken.
IC1CwirdalsZwischenverstärkereingesetzt.
ÜberC7undD2wirddasNutzsignalausgekoppelt,gleichgerichtetunddemSchwellwertkomparatorumIC1Dzugeführt,welcherdannüberT2dasAusgangsrelaisansteuert.
HierwirdLED3alsIndikatorfürdasangesteuerteRelaisverwandt.
D3fungiertalsFreilaufdiode.
ÜberdieKlemmeJ3könnenVerbraucheroderweiterführendeAuswertegerätepotentialfreiangeschlossenwerden.
Potentialfreier Anschluss:
DamitkönnenLasten(z.B.LampenoderHupen)betriebenwerden,wenneineLastspannungüberdieAusgangsklemmenvon
J3aufeineLastdurchgeschaltetwird.NatürlichkannderpotentialfreieKontaktauchzurAnsteuerungvonnachgeschalteten
LogikenoderweiterenRelaisbenutztwerden.
Schaltplan Empfängerplatine
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Schaltplan Sendeplatine
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Inbetriebnahme
FüreineeinwandfreieFunktionistderEinbauvonSende-undEmpfangseinheitineinKunststoffgehäuseunerlässlich.
DerFototransistoristgegenüberStreulichtdurcheinaufgesetztesRöhrchenzuschützen.
•
•
•
NachdemalleBauteileaufbeidenLeiterplattenmontiertsind,verbindenSiebeidePlatinenmiteiner2-poligengeschirmtenSteuerleitungmitmax.10mLänge(aufderEmpfängerplatinedurchAnlöten,aufderSenderplatineüberdie
3-poligeKlemmeJ2).
BeachtenSieunbedingtdieaufdenLeiterplattenaufgedrucktenAnschlussbezeichnungen,diesichaufbeidenSeiten
1:1entsprechenmüssen!SchirmanMasse(GND)anschließen!
DanachschließenSieanJ1einegeeignetestabilisierte12V-Spannungsversorgungan(LED1mussangehen).
Funktionstest als Durchgangslichtschranke:
•
HaltenSiedenEmpfängerinetwa1mAbstandmitdemFototransistorFT1inRichtungderSendediodeLED2.
•
DasRelaismussdaraufhinsofortmiteinemhörbaren„Klick“anziehen.
•
WennSiedieLichtschrankeaufgrößererReichweiteeinsetzenwollen,entfernenSiedenEmpfängerlangsamvondem
SenderundmittelnSiedabeiständigdenoptimalenEmpfangsbereichaus,weilderLichtkegelderInfrarot-Sendediode
relativstarkbündelt.
•
WennderFototransistoraufderEmpfängerseitedurcheinHindernisabgeschattetwird,mussdasRelaisabfallen.
•
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•
•
WennSiedieLichtschrankealsReflexlichtschrankeeinsetzenwollen,montierenSieSenderundEmpfängergemeinsam
aufeinerderReflexionsflächedergegenüberliegendenSeite,sodassdervonderInfrarotdiodeausgesandteInfrarotstrahlsenkrechtaufdieReflexionsflächetrifftundnachderRückstrahlunginRichtungSenderauchaufdenFototransistorimEmpfängereinstrahlenkann.
DieReichweiteimReflexionsbetriebistaufca.einenhalbenMeterbegrenzt.AuchhieristdieFunktiondurchUnterbrechungundFreigabedesLichtwegeszutesten.
ZuletztkönnenSienunanKlemmeJ3dieentsprechendeLastodereinweiteresSteuergerätandenpotentialfreien
Ausganganschließen.
WirmöchtenSiedaraufhinweisen,dassdieseLichtschrankekeinenSchutzvorÜbersteuerungdurchdirekteinfallendes
Sonnenlichthat.VermeidenSiedeshalbdurchgeeigneteAufstellungdesEmpfängersoderdurcheinentsprechendes
SchutzröhrchenüberdemFototransistorFT1,welchesdenEinfallswinkeldesUmgebungslichtesbegrenzt,eineÜbersteuerungdesEmpfängers.
DieGleichspannungamFototransistor(messbarzwischendenAnschlüssen12V*undFE)sollmindestensnoch2,0V
betragen!Unter1VbestehtakuteÜbersteuerungsgefahr.
Achtung:FürdieLagederelektrischenAnschlüssesindausschließlichdieAngabenaufdemLeiterplattenaufdruckbzw.
demBestückungsplanmaßgebend,niemalsdieLageimSchaltplan!
ZumBetriebderLichtschrankeistderEinbauingeeigneteGehäusezwingendnotwendig.DasSendergehäuse
musswegenderWärmeentwicklungderWiderständeR11undR12fürLuftzirkulationoffensein.
(Empfehlungen:PunktZubehöraufSeite12).
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Optionen
UmdieReichweitederLichtschrankevorallemimReflektions-Betriebzusteigern,könnenSiedieIR-LED(LED2)zusammen
mitihrenVorwiderständenR11undR12durcheinenkleinenInfrarot-Mini-LED-Scheinwerferersetzen.
DiesenMinischeinwerferkönnenSieausdenIR-DiodenLED1bis12SID1050Mundzwei150ΩWiderständenundeiner
StreifenleiterplatineselberzusammenbauenundnachfolgendemSchemaanschließen:
WennSiezudemnochdenAnsprechabstandimReflexbetriebeinstellbarmachenwollen,lassenSiedenWiderstandR20aus
demBausatzherausundschießenSieüberdieAnschlusspunkteP1undP2einlinearesTrimm-PotiodereinPotentiometer
mit1,5bis2,2MΩmit10KΩinSeriean.
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Aufbau der Lichtschranke als Durchgangslichtschranke mit seperaten Gehäusen für
Sender und Empfänger sowie mit einem Steckernetzteil 12 V zur Stromversorgung
Technische Daten
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Betriebsspannung:
Stromaufnahme: Sende-StromderIR-LED:
Wellenlänge:
Arbeitsfrequenz: ReichweiteimDurchgangsbetrieb:
mitMini-IR-Scheinwerfer:
ReichweiteimReflexbetrieb: mitMini-IR-Scheinwerfrer:
Schaltgeschwindigkeit:
Schaltvermögendespotentialfreien
Schaltausgangs: MaßeSenderplatine(LxBxH): GewichtSenderplatine:
MaßeEmpfängerplatine(LxBxH):
GewichtEmpfängerplatine: 12V-±0,5V-stabilisiert(z.B.überSteckernetzteil)
70mA(beiangezogenemRelais)
50mA,Tastverhältnis50%zu50%
940nm
3kHz
mind.4m
max.8m
max.0,4m
max.1m
ca.0,2s
30V/2A
76x46x20mm
30g
32x17x12mm
1g
11
Symbolerklärung
!
DasSymbolmitdemAusrufezeichenimDreieckweistaufwichtigeHinweiseindieserBedienungsanleitunghin,die
unbedingtzubeachtensind.DesWeiterenwennGefahrfürIhreGesundheitbesteht,z.B.durchelektrischenSchlag.
Entsorgung
Elektro-undElektronikgeräte,dieunterdasGesetz“ElektroG“fallen,sindmitnebenstehenderKennzeichnung
versehenunddürfennichtmehrüberRestmüllentsorgt,sondernkönnenkostenlosbeidenkommunalenSammelstellenz.B.Wertstoffhöfenabgegebenwerden.
Passendes Zubehör
KunstoffgehäusefürSender
KunstoffgehäusefürEmpfänger
PotentiometerOMEG2,2MΩ
Steuerleitung,2x0,25mm2,geschirmt,10m
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