Elektronik – Der Widerstand – Der Kurzschluss

Ich muss mal ein paar Worte zum Thema „Kurzschluss“ in Text fassen.

Gerade zu meinen Beiträgen über die Vorwiderstände von Leuchtdioden und NPN-Transistoren, werden gerne mal Anfragen gesendet, welche im Kern Missverständnisse bei der Verwendung von Widerständen im Allgemeinen deutlich machen. Oft fehlt auch einfach das Gefühl dafür, in welchen Bereichen der elektrischen Werte man sich bewegt. Sehr oft wird mir pauschal für Probleme der Begriff „Kurzschluss“ entgegengeworfen, da muss man aber gelegentlich etwas differenzierter herangehen.

Konkret ging es in einer Mail um einen Kurzschluss, der immer dann aufgetreten ist, wenn ein Mikrocontroller einen bestimmten Teil einer Schaltung gestartet hat. Der betroffene Part der Steuerung sollte über einen PIC-Controller mehrere Spulen einer Carsystemsteuerung einschalten, dabei brach augenscheinlich die Spannung zusammen, der Controller hat einen Reset durchgeführt und das Spiel begann von vorne. Es wurden Spulen getauscht, Transistoren gewechselt, neue Controller verbaut – keine Besserung. Irgendwann hat der Betreffende mich dann angeschrieben und gefragt, ob ich da helfen könnte. Grundtenor war jedesmal „Beim Einschalten gibt’s immer Kurzschluss…!“.

Später hat sich herausgestellt, dass nicht die Schaltung den Fehler produziert hat, lediglich das Labornetzteil hat sich bei Strömen über 1 Ampere abgeschaltet, was irrtümlich als Kurzschluss gewertet wurde.Leider wurden keine Messungen durchgeführt, eher so eine „Bauteiltausch auf Verdacht“ – Diagnose, die „Try & Error“-Fehlersuche führt aber doch oft zu falschen Rückschlüssen.Mit gezielten Messungen und ein paar Modifikationen haben wir das dann in den Griff bekommen.

Wie auch immer, ein plötzlich auftretender höherer Stromfluss muss nicht immer ein Kurzschluss sein. Im vorliegenden Fall war es völlig ausreichend, die Spulen mit 27 Ohm Vorwiderständen zu versehen und um einige Millisekunden versetzt einzuschalten.,

Es kommt oft einfach auf den Strom an, der zum Zeitpunkt der maximalen Belastung fließen kann und da spielen ja gerne mal Widerstandswerte eine Rolle,

Sind 10 Ohm als Vorwiderstand bei gängigen Versorgungsspannungen von 5V oder 12V für eine LED viel zu wenig, ist dies beim Widerstand von z. B. Glühlampen im Modellbau durchaus ein realer oder sogar hoher Wert. Zusätzlich gibt es oft Verwirrung bei der Einschätzung der Leistungsfähigkeit und des Leistungsbedarfs von verwendeten Netzteilen, gerne auch am und mit dem PC, für ein Labornetzteil bzw. die Stromversorgung im Hobbykeller gilt das natürlich ebenso. Es kommt eben immer darauf an, welche Komponenten ich zu welchem Zweck kombiniere.

Die Berechnung von Widerständen an sich habe ich hier schon erwähnt, vielleicht einfach mal „drüberlesen“… ;-)

Decoder einer Modellbahnlokomotive. Hier war kein kompletter Kurzschluss aufgetreten, der maximale Strom war aber über einen längeren Zeitraum knapp unter dem Limit der Sicherung.

Der Kurzschluss

Nun werfe ich also mal einen Blick auf den Begriff „Kurzschluss“. Was passiert hier?

Mal angenommen, im klassischen Fall einer (2 x 1,5V = 3V) Batterie in einer Taschenlampe ist etwas defekt und ein Stückchen Metall verbindet Plus und Minus der in Reihe geschalteten Batterien direkt.. In diesem Fall wird die Lampe mit ziemlicher Sicherheit dunkel bleiben, obwohl ein Strom fließt bzw. sie eingeschaltet ist.

Warum ist das nun so?

Die Leistungsfähigkeit der Batterie ist begrenzt. Fließt nun durch die Überbrückung der höchstmögliche Strom, können die Batterien die 3V nicht mehr zur Verfügung stellen, die Spannung bricht zusammen. Technisch gesehen hat man der LED oder dem Lämpchen in der Taschenlampe einen sehr niedrigen Widerstand parallel geschaltet, eben das Stück Metall, was den in diesem Fall echten Kurzschluss verursacht. So ein Fitzelchen Blech oder ein verirrtes Stück Kabel hat einen Widerstand von wenigen Milliohm, die Batterie wird überlastet, sie kann ihre Nennspannung von 1,5V pro Zelle einfach nicht mehr liefern.

Hätte man nun eine Stromversorgung, die genügend Leistung bietet, um die 3V aufrecht zu erhalten, würde trotz der fehlerhaften Verbindung, welche den Kurzschluss darstellt, auch die Lampe leuchten. Dummerweise würde man also zunächst keine Fehlfunktion bemerken, die Lampe funktioniert ja. Durch den extremen Stromfluss, bedingt durch den immer noch vorhandenen niedrigen Widerstand an der Fehlerstelle, wird sich diese Stelle aber in kurzer Zeit sehr stark erhitzen, hier wird der elektrische Strom einfach völlig nutzlos in Wärme umgewandelt. Irgendwann passiert dann irgendetwas. Vielleicht verkokelt die ganze Lampe oder die schwächste Stelle in der Kette der elektrisch verbundenen Bauteile gibt auf, wahrscheinlich irgend ein kleines Stückchen dünne Leitung..

Im Idealfall existiert in einem elektrischen Gerät eine Sicherung, die immer dann den Stromkreis öffnet, wenn irgendwo in der Schaltung ein Umstand auftritt, der ein ungewöhnliches Verhalten verursacht. In den meisten Fällen einen zu hohen Stromfluss. Hier würde die Sicherung ansprechen, was bei simplen Lämpchen aber, mangels Beuteil, eher nicht zu erwarten ist. Unter Umständen lohnt es sich vielleicht, bei kleineren Geräten über einen Polyswitch als rückstellende Sicherung nachzudenken ;-)

In der umgekehrten Situation kann es aber auch durchaus Kurzschlüsse geben, die nicht sofort bemerkt werden. Gerade bei durchgescheuerten Leitungen oder in schmutzigen Umgebungen sind die leitenden Materialien nicht immer metallisch blank. Hier berühren sich zwar die Leiter, durch Schmutz oder auch Oxydation ist aber ein unberechenbarer Widerstand entstanden, welcher das eigentliche Gerät an sich problemlos funktionieren lässt, trotz allem aber ein Kurzschluss vorhanden ist. Meist bemerkt man eher einen bedenklichen Geruch, kann aber bis zum Totalausfall (gerne auch auftretendem Rauch) nichts feststellen.Im Prinzip ist hier der Kurzschluss eben nicht um 0 Ohm herum zu suchen, er liegt irgendwo in einem kritischen Bereich, welcher aber die hoffentlich vorhandenen Sicherungsmaßnahmen nicht auslösen lässt. Im Zweifel kann hier eine Messung der Stromaufnahme helfen, sollte der Verdacht eines Fehlers vorhanden sein.

Lange Rede, kurzer Sinn: Nicht jeder Fehler ist ein Kurzschluss, nicht jeder Kurzschluss führt zum Fehlverhalten :-)

 

 

 

 


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Rautenhaus SLX857 DIP Schalter für Einsatz als SX-Verstärker

Rautenhaus SLX 857

Rautenhaus SLX 857

OK, wieder eher ein persönlicher Merker ;-)

DIP Schalterstellungen für den Einsatz als SX-Verstärker. Ich kann mir’s einfach nicht merken und heutzutage hat man ja eher das Internet, als die Anleitung zur Hand.:-)

 

 

 

 

 

 


 

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Jetzt wird’s winzig ;-)

80% meiner Projekte sind mittlerweile 5V-kompatibel, es wird Zeit, alles mal ein wenig zu vereinheitlichen. Micro-USB ist an jeder Ecke von Kabel bis Powerbank vorhanden, die Platinchen sind in wenigen Minuten „Huckepack“ gelötet, perfekt!

 

 

 

 

 

 

 

 

 




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Ein neuer Akku für’s Xperia™ Z1 Compact (D5503)

So, ja… Die bestellten Ersatzteile sind da, es kann losgehen!

Wie bereits geschrieben, mein Xperia™ Z1 Compact hat ziemlich deutlich gemeldet, dass es einen neuen Energiespender haben möchte. Neben plötzlichem Abschalten, sprunghafter Meinungsänderung in Sachen Ladestand und Einschaltverweigerung wurde bei den letzten Ladeversuchen auch das komplette Gerät recht warm, Zeit für’s Eingreifen!

Ich dokumentiere hier meine Schritte beim Austausch, wer möchte sollte sich auch auf You Tube die diversen Videos zum Thema mal ansehen, schaden kann es nicht. Bin selber nicht so der Fan von bewegten Bildern bei Informationen, jedenfalls beim Erstellen dieser während der Arbeiten, danach geht es ja meist ohnehin nicht mehr ;-)

Wer gerne seinen Akku selber wechseln möchte, findet hier vielleicht ein wenig Unterstützung, bei anderen Geräten ist der Vorgang ja oft sehr ähnlich. Garantien kann ich ohnehin keine geben und übernehmen! Lest zuerst alles (ALLES!) und macht Euch klar, dass einiges schiefgehen kann. Man sollte sich auch vor Augen halten, dass eine professionelle Reparatur incl. Akku und Versand für unter 40€ zu bekommen ist. Diese hätte ich auch für ein Einzelgerät glatt in Anspruch genommen, hier sind allerdings auf Dauer in mehreren Mobilgeräten Akkus zu ersetzen und meine Bastelehre will, dass ich so etwas selbst erledige ;-)

Hier also der Bericht: :-)

Wie bei den meisten Smartphones und auch Tablets der letzten und aktuellen Generationen, ist das Gerät mit einem Akku ausgestattet, der vom Normalanwender nicht ohne weiteres getauscht werden kann oder besser soll. Was ich von dieser Praxis halte, sage ich hier mal besser nicht laut… ;-)

Was man benötigt, jedenfalls wenn man in der von mir beschriebenen Weise vorgeht:

  • Einen Heißluftfön.
  • Etwas zum anheben glatter Flächen, z. B. ein Saugnapf.
  • Eine stabile und harte Scheibe oder Klinge, mit STUMPFEN (!) Kanten.
  • Eine dünne Pappscheibe oder etwas entsprechendes aus Kunststoff.
  • Einen kleinen Kreuzschraubendreher.
  • Eine Pinzette.
  • Einen neuen Akku :mrgreen:
  • Eine neue Dichtung.
  • Ruhe und eine schmutzfreie Umgebung.

 


Bisschen Werbung ;-)


 

Erwärmung der Rückseite.

Zum Wechsel des Akkus muss zunächst einmal die Rückseite ab, welche recht gut verklebt ist. Mit brachialer Gewalt und einem guten Saugnapf könnte man die Abdeckung wahrscheinlich auch „einfach so“ abreißen, ich bin da aber eher der Freund einer schonenderen Vorgehensweise. Konkret habe ich einen Heißluftfön senkrecht aufgestellt und nach oben blasen lassen. Über 2-3 Minuten wird das Handy in kreisenden Bewegungen immer wieder mit gebührendem Abstand in der heißen Luft gehalten. Mein Grundgedanke ist einfach: Was mir nicht die Finger verbrennt, killt auch das Telefon nicht :mrgreen: Wenn die hintere Seite des Gerätes gefühlt warm aber noch nicht heiß ist, kann man loslegen.

Aufhebeln der Rückseite.

Einer der kritischsten Schritte, ist der Ansatz zum Lösen der Rückseite, Ich habe zum Glück alte Platinen-Stencils aus Metall hier, die geradezu ideal sind. Vor der Benutzung solcher Materialien ist es aber ZWINGEND NOTWENDIG, die Kanten des Bleches stumpf zu schleifen, ich habe sie schon vor längerer Zeit solange poliert, bis keine schneidende oder hobelnde Wirkung mehr zu bemerken war, brauche so etwas ja auch öfter zum Öffnen der Modellbahnfahrzeuge. Eine dünne Kunststoffscheibe oder ein Gitarrenplättchen gehen auch, man muss nur leichte Gewalt ausüben können. Ziel ist es eben, den ersten Ansatz anzuheben, ohne die Lackschicht des von innen gefärbten Deckels zu zerkratzen oder im inneren etwas abzureißen. Sobald der Deckel stückchenweise abhebt, einfach eine Pappscheibe oder dünne Kunststoffscheibe nachschieben, um erneutes verkleben zu verhindern. Parallel dazu habe ich mit dem Saugnapf GEFÜHLVOLL die Abdeckung abgezogen, was ich leider aus Mangel an weiteren Händen nicht knippsen konnte.

Frisch geöffnet!

Ab ist er, der Deckel!

Der kritische Moment ist vorbei, alles ist unbeschädigt geblieben.

 

 

 

 

Die alte Dichtung muss ab…

Was auf jeden Fall weg muss, sind die Reste der alten Dichtung. Nicht nur ein bisschen, nicht „geht schon“ – absolut alles! Hab‘ nachträglich die betroffenen Stellen noch mit Reinigungsbenzin von Kleberesten befreit, vielleicht ist dies aber nicht bei allen Materialien der diversen Hersteller zu empfehlen, am besten an einer unauffälligen Stelle testen.

Aushebeln der Akkuverbindung

Jetzt folgen die Pflichtübungen…

Mit Pinzette oder ähnlichem den Folienleiter-Stecker gefühlvoll nach oben abhebeln.

 

 

 

Lösen der einzigen Schraube.

Die einzige Schraube will auch raus :-)

Die NFC-Antenne liegt  mit ihren Kontakten nur auf, der Akku kann herausgehebelt werden. Ich habe dazu wieder meinen Saugnapf benutzt,warum soll man sich’s schwer machen?

 

Der alte Akku ist raus, der neue kann rein :-)

Eigentlich könnte man nun einfach alt gegen neu tauschen, wenn da nicht die NFC-Antenne wäre…

 

 

 

 

NFC

Das Xperia™ Z1 Compact beherrscht „near field communication“ – NFC, die benötigte Antenne klebt auf dem Akku. Die dünne Leiterfolie muss gerettet werden, hilft ja nichts. Da mir das Ablösen der eigentlichen Spulenfolie etwas zu heikel ist, wird der Akkuaufkleber darunter gleich mit entfernt und das wichtigste Stück, samt Leiterbahnen, einfach auf den neuen aufgeklebt. Hier bin ich wie beim Öffnen der Rückseite vorgegangen…

Lösen der Aufkleber…

Warm machen, vorsichtig die Klebelaschen lösen, wieder etwas erwärmen, wieder etwas weiter abziehen…

 

 

 

 

NFC-Antenne abgelöst und den Rest vom darunter befindlichen Aufkleber abgeschnitten.

… bis alles vom alten Akku abgelöst ist. Nun noch passend schneiden.

 

 

 

 

 

 

Klebeantenne wieder anbringen.

Um die Gefahr zu reduzieren, dass die NFC-Kontakte nachher neben den Gegenstücken landen, habe ich den neuen Akku zuerst lose wieder eingelegt, die Folie positioniert und leicht angedrückt. Nun Akku wieder raus, Folie bzw. Aufkleber richtig verkleben und fertig :-) Wenn keine großen Probleme mit Staub und ähnlichem aufgetreten sind, kann man die Klebeflächen getrost weiterverwenden. Nun also alles wieder einsetzen, Folienkabel andrücken und die Schraube nicht vergessen!

Alles wieder drin!

So, die Technik ist verbaut, den ersten Einschalttest hat es auch überstanden. Der Ladestand liegt bei 17%, Kamera geht noch, nun will alles auch wieder in einen ansehnlichen (und hoffentlich wasserdichten…) Zustand gebracht werden.

 

 

 

Neue Dichtung.

Sicherlich kann man auch mit Kleber oder Silikon oder sonstwas arbeiten, ich habe mich aber für eine neue Originaldichtung entschieden. Geliefert wird diese mit Schutzfolien auf beiden Seiten – lasst sie am besten so lange drauf, bis wirklich final verklebt wird, das Zeug pappt wie Hölle! Deswegen ist nebenbei auch eine vorherige Entfernung der alten Reste extrem wichtig! Sollten die Überbleibsel sich mit der neuen Dichtung verbinden, ist dies eher nicht mehr zu trennen, nebenbei dürfte auch die Dichtigkeit davon nicht gerade profitieren…

Die Dichtung, auf dem Backcover bereits angeklebt.

Nach einigem Probeliegen und etlichen „Trockenübungen“ kann die neue Dichtung auf das Backcover geklebt werden.

 

 

 

 

 

Die letzte Schutzfolie wird entfernt…

Tja, nun noch der letzte Schritt:

Abziehen der letzten Schutzfolie und das Gerät wieder verschließen. Auch hier empfehle ich einige Übungsanläufe während die Schutzfolie noch vorhanden ist, wenn man schlecht zielt, ist ein zweiter Anlauf eher nicht möglich :-)

Zum guten Schluss alles kurz auf Funktion testen und das Handy noch für einige Stunden auf eine Flache Unterlage legen, mit Büchern oder ähnlichem Beschweren und den Kelebstellen Zeit geben, sich gut zu verbinden.

Geht wieder :-D

Alles wieder OK :-D

 

 

 

 

 

 

 

 

Mittlerweile ist der neue Akku samt Handy seit rund 2 Tagen wieder im Einsatz, bisher läuft alles wie am ersten Tag. Einen Vergleich zur ursprünglichen Laufzeit kann ich schlecht anstellen, ist einfach alles zu lange her und auch die ursprünglich genutzten App’s haben mittlerweile einige Updates erhalten, die sicherlich auch Auswirkungen auf den Stromverbrauch haben. Bei der Gelegenheit gibt es auch gleich einen Werksreset, wenn schon eine Erneuerung, dann richtig :-) Nach dem ersten Laden auf 100% darf der bisher einzige Test längerer Art per WLAN Videofilme abspielen, nach ca. 3 Stunden ist der Akku noch bei 71% Füllung, das sieht gut aus.

Was für Symptome mich zum Akkuwechsel veranlasst haben?

  • Plötzliches Abschalten des Smartphones, vor allem bei Kameranutzung oder Telefonie.
  • Ladestand springt von rund 80% auf unter 30%.
  • Speicherprobleme der SD-Karte.
  • Verdächtig kurze Ladezeiten.

Was dann hinzu kam, ausser das die oben genannten Probleme immer öfter auftraten?:

  • Gerät schaltet immer öfter ab und initialisiert die Applikationen beim Neustart.
  • Updateinstallationen-/Downloads  aus dem Playstore führen zum Reset.
  • Gerät lässt sich nicht mehr einschalten, Akku schlagartig völlig entladen.
  • Status-LED leuchtet rot obwohl der Akku gerade vorher noch >70% Ladung hatte.
  • Status-LED blinkt rot, Ladung beginnt erst nach etlichen Minuten
  • Handy wird beim Laden ungewöhnlich warm.

Tja, was soll ich sagen – das scheint behoben, mein Senf zum Thema :mrgreen:

 

 

 

 

 

 


 

 

 

 

Dreibeiniger 2-A-Schaltregler ersetzt lineare Regler im TO220-Gehäuse

7805_artikelfoto_www.michael-floessel.deVielleicht interessant, wenn der alte 7812 (oder vergleichbare) nicht die optimale Lösung sind oder waren:

Quelle Elektor: Dreibeiniger 2-A-Schaltregler ersetzt lineare Regler im TO220-Gehäuse

 

 

Die neue Die neue R-78B-Reihe soll pinkompatibel mit den Linearreglern sein, ein paar zusätzliche Informationen in dem verlinkten Elektor Artikel, Details beim und vom Hersteller im Datenblatt.

 

 

 

 

 

 


Elektronik? Bei Reichelt ;-)

Aktive Bauelemente

Relais

Messtechnik


 

 

Mobile Elektronikwerkstatt

Die Power-Bank füttert den USB-Lötkolben. Das funktioniert recht gut, wenn man der roten LED trauen kann, hat der kleine Hitzespender sogar eine Regelung.

Ich habe im Laufe der letzten Monate immer wieder Werkzeuge erstanden, mit denen sich ohne eine vorhandene 230V-Installation elektronisch arbeiten lässt.

Von USB auf Hohlstecker. 5V rein – 9V raus. Wo das Limit liegt kann ich noch nicht sagen, für das DSO 138 Oszilloskop reicht es auf jeden Fall. Mit ziemlicher Sicherheit kann ohnehin kein Strom geliefert werden, den der USB-Standard nicht bietet. Eine 12V Variante ist ebenfalls verfügbar, habe ich aber mangels Bedarf nie gekauft.

 

 

 

 

Der Grundgedanke bzw. die Grundidee bei dieser Sammlung an Werkzeugen ist eigentlich dem Umstand geschuldet, dass man als Mitarbeiter einer Modellbahnausstellung oft mehr Zeit mit dem Einrichten von Baustellen unter, neben und auf den diversen Anlagen verbringt, als mit der eigentlichen Aufgabe. Auch ist es z. B. fast unmöglich, ohne helfende Hände mit Kabeltrommel, Verlängerung und Mehrfachsteckdose in einem Miniaturbahnhof zu löten, wenn die Oberleitung oder die filigranen Szenen nicht ruiniert werden dürfen. Zusätzlich gibt es etliche Gelegenheiten, bei denen man potentialfrei arbeiten muss oder sollte, die Digitaltechnik einer modernen Modellbahnsteuerung ist zuweilen recht zickig ;-)

Am besten ist also eine kleine Werkzeugkiste, mit deren Inhalt man schnell und ohne großen Aufwand sofort loslegen kann, Akkubetrieb ist natürlich das oberste Gebot.

Ein kurzer Blick auf das Typenschild.

Wir leben ja aktuell ohnehin in einer Welt der mobilen Digitaltechnik, irgendwie wird alles mit allem vernetzt und in erster Linie unterwegs nutzbar. In der Jackentasche gibt es aber keine Steckdosen :-) Schöner Nebeneffekt ist, dass möglichst viele Leute mit möglichst langer Akkulaufzeit leben wollen und somit Power-Banken (kann man das so nennen?) erschwinglich und mit hohen Akkukapazitäten gut verfügbar sind. Seit diese Energiespeicher in Masse existieren, haben viele Hersteller einiges an mobilen Hilfsmitteln auf den Markt gebracht. Für Elektroniker, die gerne mal in der Garage, im Auto oder eben auch auf einer „schnellen Baustelle“ löten und messen wollen, perfekt!

Ich habe unten diverse Artikel verlinkt, mit denen ich schon in Berührung gekommen bin. Letztendlich liefert eine Power-Bank den Strom, der USB-Kabel-Spannungswandler versorgt das DSO (9V) und der USB-Lötkolben holt sich seinen Saft ebenfalls aus dem Akku. Alternativ geht es auch mit dem Batterielötkolben – geade dort, wo ich das restliche Equipment nicht mitschleppen will.

Auch wenn es jetzt wieder einen Beigeschmack von Reklame hat: Ich denke, so ein Beitrag zum Thema „Mobile Elektronikwerkstatt“ macht Sinn ;-) Wie oft habe ich schon erlebt, dass Leute erheblichen (auch finanziellen) Aufwand treiben, um an Stellen zu werkeln, die ohne direkte Stromversorgung ziemlich ungeeignet dafür sind.

Reklame deshalb, weil ich unten auf einige der Geräte verlinkt habe, die hier im Einsatz sind. Klar gibt es durch solche Werbung immer mal einen Obolus, vielleicht werden andere Webseitenbetreiber damit sogar reich – ich jedenfalls nicht :mrgreen: Ist auch gar nicht mein Ziel, solange es die Beiträge aber nicht unleserlich macht, stützt es wenigstens die Blogkosten ein wenig.

Ich habe bewusst nichts hochpreisiges ausgewählt, dazu habe ich zu oft die Erfahrung gemacht, dass die meisten Werkzeuge in der mobilen Version eher durch mechanische Beschädigung ruiniert werden als durch Verschleiß. Bei einem 7€ Lötkolben mache ich mir auch keine großen Gedanken um die Lötspitze, sie hält eben so lange, wie sie hält ;-)

Wie auch immer: Wenn gelegentlich Aufgaben anfallen, die keine großen Umstände hervorrufen sollen, sind diese Tools schon recht nützlich. Wenn der Sommer in diesem Jahr passendes Wetter zu bieten hat, werde ich wohl spätestens nach der Gartensaison mehr zur Haltbarkeit und Leistung bei vermehrtem Einsatz all dieser Geräte sagen können. Bis hier ersteinmal ein kleiner Ausschnitt, was es so alles gibt ;-)