DL5BO

Ham Radio, Amateurfunk aus JO43BJ

Netzteile: günstig, gut, verfügbar

ACHTUNG! Bei den nachfolgenden Informationen handelt es sich um eine Sammlung. Sie stellt keinen Aufruf dar und dient lediglich meiner persönlichen Übersicht. Die im folgenden beschriebenen Netzteile werden mit Netzspannung betrieben.
Daher besteht bei unsachgemäßer Handhabung LEBENSGEFAHR!

Es wird von der eigenen Umsetzung dringend abgeraten. Umbauten dürfen nur von dafür qualifizierten Personen durchgeführt werden.

Für die Richtigkeit der Informationen wird nicht garantiert.
Für Sach- oder Personenschäden wird keine Haftung übernommen!

Wenn man sich die Überschrift durchliest, dann denkt man zwangsläufig, das sei ein Widerspruch in sich, da im Normalfall zwei der Kriterien das dritte ausschließen.
Entweder, etwas ist günstig und gut, dann bekommt man es kaum. Oder etwas ist günstig und verfügbar, dann ist es meistens nicht von hoher Qualität. Anderes wiederum ist gut und verfügbar, dann aber oft nur zu einem hohen Preis.

Aber es gibt Ausnahmen. Diese findet man häufig dort, wo man sich abseits des gewählten Biotops bewegt, also die Scheuklappen abnimmt.

Funkamateure stehen oft vor dem Problem, dass die Geräte mit ca. 13,8V DC betrieben werden sollen. Da zudem oft hohe Stromstärken von über 20A benötigt werden, schaut man sich im Fachhandel um und findet diverse Lösungen im Angebot. Die Preisspanne bewegt sich dabei zwischen „hervorragendes Gerät und ein Finanzierungsplan ist auch schon dabei“ (z.B. Icom PS-126: ca. 17,80€ / Ampere) und „die Hobbykasse gibt es her, dann muss eben anderes warten“ (z.B. No-Name mit 28A max: ca. 3,18€ / Ampere).

Die Erfahrungen der vergangenen Jahre zeigen allerdings auch, dass gerade Geräte der letzten Kategorie ihr Geld oft nicht wert sind. Manchmal ist die Stabilität der Ausgangsspannung nicht gut, mal deren Qualität. Dann gibt es auch noch Netzteile, bei denen die Regelung Amok läuft, sobald sie Hochfrequenz abbekommen.
Gekauft im Amateurfunk Fachhandel!

Bei den Aufzählungen ist dabei egal, ob es sich um ein serienstabilisiertes oder Schaltnetzteil handelt. Bei letzteren kommt aber immer wieder mal hinzu, dass ihr Betrieb einem Störsender gleich kommt, der den Zweck, für den man sie gekauft hat, unmöglich machen.

Auf der Suche nach einem Ausweg, abseits des Selbstbaus, kommt man dann recht rasch bei Schaltnetzteilen an, die für den Einbau bestimmt sind, wie sie etwa von der Firma MeanWell vertrieben werden. Sie bieten eine recht hohe Qualität, sind verhältnismäßig günstig und liefern hohe Stromstärken (z.B. SNT MW-SP320-12: ca. 2,43€ / Ampere).
Allerdings sind das keine Tischgeräte, die Kontakte liegen nahezu offen, ein Gehäuse muss erst angefertigt werden und die erwünschten 13,8V müssen auch erst noch eingestellt werden. Außerdem sollte man sich nicht der Illusion hingeben, sie würden grundsätzlich auf Kurzwelle nicht stören. Einige tun das sehr wohl und das sogar kräftig.

Wenn man aber doch ohnehin Handanlegen muss, warum dann nicht gleich in die Vollen gehen?

Wie wäre es z.B. mit einem Netzteil in exzellenter Qualität und hoch stabil, das etwa 0,19€ / Ampere kostet und noch dazu 60A liefert? Obendrein bei geringer Baugröße.

Gibt es nicht? Doch, aber nicht aus dem Regal. Im Serverbereich gibt es ganz hervorragende Netzteile mit viel Leistungsreserve. Aber, man muss sie einerseits dazu bringen, dass sie sich einschalten und andererseits die Ausgangsspannung erhöhen, da sie im Normalfall lediglich 12V liefern. Beides ist bei einer großen Zahl von Netzteilen kein Hexenwerk.

Das ich die Informationen dazu hier aufführe soll nur dazu dienen, dass ich nicht immer wieder neu suchen muss. Denn, wie so häufig, profitiere auch ich hier von der Arbeit, die andere bereits erledigt haben.

Um es vorweg zu nehmen: es gibt eine Reihe von digital steuerbaren oder programmierbaren Servernetzteilen. Diese werden hier nicht behandelt.

Erkenntnisse

Eine große Anzahl von Servernetzteilen, mit denen ich mich befasst habe, sind „hot-swappable“. Das bedeutet, dass sie während des Betriebs des Server ausgetauscht werden können, ohne diesen ab zu schalten, weil sie redundant sind. Sie besitzen keinen eigenen Netzschalter, da sie von ihrer Peripherie gesteuert werden.

Einschalten

Um zu erkennen, dass sie vollständig eingeschoben sind, haben viele Servernetzteile einen oder zwei verkürzte Kontakte, die beim Einsetzen erst später den Kontakt schließen. Die sind häufig mit PSON oder PSKILL bezeichnet. Mit ihrer Hilfe kann man das Netzteil aus dem Standby aufwecken. In der Regel werden sie entweder miteinander oder mit Masse verbunden. Teilweise genügt dazu eine Brücke, teilweise muss dazu ein Widerstand verwendet werden.

Hat man das geschafft, dann reagieren einige erst mit einer kleinen Verzögerung, was anscheinend eine weitere Sicherheit zusätzlich zu den verkürzten Kontakten darstellt.

HP Common Slot

Wenn es technisch richtig sein werden soll, und das sollte immer das Ziel sein, dann versucht man die reguläre Peripherie des Netzteils nachzubilden. HP hat, wie andere Hersteller auch, Hausnormen. Eine davon, die Form und Belegung von Netzteilslots bei Geräten dieses Herstellers regelt, ist die des HP Common Slot. Alle Netzteile, die dazu kompatibel sind, sind in gleicher Weise belegt. Hält man sich an diese Norm, dann bekommt man demnach auch jedes Netzteil, dass diese erfüllt, eingeschaltet. Demnach ist folgendes zu tun:

  • zwischen Pin 36 und Pin 37 ist ein 22kOhm Widerstand einzubauen
  • Pin 33 ist mit RTN / GND (Minus) zu verbinden

Die erste Verbindung signalisiert, das das Netzteil eingesetzt wurde. Die zweite, dass es sich einschalten soll. Hier könnte man einen kleinen Schalter installieren. Wo man nun mit RTN verbindet, ist dabei egal. Ich habe mich für Pin 30, an der Unterseite, entschieden.

Spannung erhöhen

Dieser Teil ist im Allgemeinen der etwas schwierigere. Grundsätzlich wird dazu eine Veränderung im Regelkreis vorgenommen. Hierbei sind zwei Varianten überwiegend anzutreffen.

  1. Die Regelung der Ausgangsspannung findet komplett im Netzteil statt.
    In dem Fall wird die Ausgangsspannung über Spannungsteiler einem Regel-IC zugeführt, dass dann das Netzteil in Abhängigkeit des Messwertes steuert. Wenn man Glück hat ist in dieser Kette ein Trimmer, mit dem man den Sollwert verändern kann. Wenn man Pech hat, besteht die Kette aus Widerständen mit festen Werten. Aber selbst wenn ein Trimmer vorhanden ist und man ihn identifiziert hat, genügt oft der Einstellbereich nicht und man muss weitere Änderungen vornehmen.
  2. Das Netzteil verfügt über externe Sense-Leitungen.
    Solche Netzteile sind in der Lage die Ausgangsspannung dort zu messen, wo sie benötigt wird: am Verbraucher. Die Rückmeldung der Ist-Spannung erfolgt dann über diese Sense-Lines. Leitungs- und Übergangswiderstände werden so nahezu neutralisiert.
    Das ist Goldrand!
    Diese Netzteile bieten dann häufig zusätzlich zur Einstellung am internen Trimmer die Möglichkeit, über die Sense-Lines der Regelung eine zu niedrige Spannung vorzugaukeln. Die Regelung versucht dann die Spannung wieder auf den Soll-Wert anzuheben und erhöht dadurch die Ausgangsspannung.
    Das kann ausreichen.

Es kann aber auch passieren, dass mit dem Erhöhen der Ausgangsspannung das Netzteil unvermittelt aus geht, was das nächste Thema ist.

Überspannungsschutz

So ein Server kostet viel Geld. Die Kosten für ein Netzteil verschwinden dagegen. Damit ein Netzteil nicht den teuren Server gefährdet, sind sie mit Schutzschaltungen versehen. Beispielsweise muss verhindert werden, dass die Ausgangsspannung einen Wert erreicht, der den Verbrauchern gefährlich werden kann. Unsere 13,8V sind da schon ziemlich weit von den erwünschten 12V ab. Dieser ausgangsseitige Überspannungsschutz kann auch dann ansprechen wenn man willentlich die Ausgangsspannung erhöht. Den Schwellwert, ab wann die Ausgangsspannung zu hoch ist, wird nämlich in aller Regel separat eingestellt.
Schaltet sich das Netzteil ab während man die Ausgangsspannung erhöht, hat wahrscheinlich die Schutzschaltung zugeschlagen. Viele Servernetzteile haben für den Schwellwert ebenfalls einen Trimmer, mit dem man ihn anheben kann. Leider steht das meistens nicht daneben.

Es gibt aber noch einen weiteren Grund, weshalb man nicht die gewünschte Spannung einstellen kann, oder weshalb sie bei diesen, ansonsten sehr stabilen Netzteilen, stark lastabhängig ist, und das ist der:

Regelbereich

Man darf nicht vergessen, dass diese Servernetzteile für einen zuverlässigen und stabilen Betrieb bei 12V ausgelegt sind. Schaltung und Bauteilwahl zielen darauf ab. Es kann daher sein, dass man, ohne größere technische Änderungen vorzunehmen, den Wunschwert einfach nicht erreichen kann oder sie wieder reduziert werde sollte. Das ist z.B. dann der Fall, wenn sie unter Last deutlich zusammenbricht, oder aus dem Netzteil Geräusche zu hören sind, die nicht lüfterbedingt sind. Das Netzteil ist hier dann einfach an seiner Grenze, was den Regelbereich anbelangt.

Kurzschlusssicherheit

Einige Servernetzteile sind mit einer derart hervorragenden Kurzschlusssicherheit ausgestattet, dass man bei einem vorsätzlichen Kurzschluss nicht einmal einen Funken bemerkte. Die Abschaltung war da schon passiert.

Aber!

Das gilt nicht unter allen Umständen. Denn was im Allgemeinen mit Minus (-) bezeichnet wird, wird hier unterteilt. Nämlich in GND und RTN (Erde und Rücklauf). Das täte man nicht, wenn es sich um das selbe Potential handeln würde. Wer sich jetzt denk, er hätte aber zwischen Gehäuse (GND) und dem Minus-Anschluss (RTN) einen Kurzschluss gemessen, also ist es doch das Selbe, sieht nicht das Ganze.

Ja, es ist eine sehr niederohmige Verbindung vorhanden, nur leider bei vielen Netzteilen kein Kurzschluss. Ein Kurzschlussversuch zwischen +12V und Gehäuse (GND) zeigte keine Reaktion der Kurzschlussschutzschaltung. Das Ergebnis war, dass der Testdraht durch brannte.

Eine Erklärung dafür ist, dass in letzterem Fall der Messwiderstand (Shunt), der den Ausgangsstrom misst und so auch einen sehr steilen Anstieg des Stroms messbar macht, umgangen wird.

Das ist solange kein Problem, wie man Schaltungstechnisch sicherstellt, dass der Strom auch immer den Weg zurück über den RTN nimmt.

Gerade im Bereich Funk, bei dem meistens spätestens am Transceiver RTN und GND zusammengeführt werden, z.B. an der Antennenbuchse, ist der Strompfad dann nicht mehr so eindeutig.

Abhilfe schafft hier die Trennung von GND und RTN im Netzteil.

Einen sehr gut dokumentierten Umbau findet man HIER. Zwar geht es dabei um das Verschalten zweier Netzteile in Reihe, aber das ist nicht weiter wichtig.

Lüfterdrehzahl

Meistens werden Server in Räumen betrieben, in denen sich im Normalfall niemand aufhält. Daher ist die Geräuschentwicklung durch Lüfter eher nachrangig bei der Entwicklung. In Folge dessen sind einige dieser Netzteile recht laut. Eine Möglichkeit ist nun, die Lüfterdrehzahl, wie auch immer, zu verringern.

Aber!

Der überwiegende Teil dieser Lüfter liefert ein Tachosignal. Sinkt dieses unter einen gewissen Wert, geht das Netzteil auf Störung und schaltet sich ab. Wenn der Austausch des Lüfters keine Besserung bringt und der Geräuschpegel bei kleinster möglicher Drehzahl immer noch nach Düsenjet klingt, kann es helfen, wenn man das Tachosignal des Lüfters abklemmt und es aus einem externen Taktgeber (NE555 o.ä.) zuführt. Einige Netzteile lassen sich so überlisten. Andere, mit komplexeren Mechanismen der Selbstüberwachung, nicht.

Ähnlichkeiten suchen

Viele Servernetzteile mit einem Label von HP, Dell, Lenovo, etc. sind im Aufbau identisch. Auf die inneren Werte kommt es an. Dahinter stecken dann häufig Hersteller wie LiteOn oder Delta etc..

Wenn man im Netz mal nichts zu speziell dem Typen findet, den man gerade vor der Nase hat, ist es oft hilfreich, sich das Innenleben anzuschauen. Manchmal stellt man dann fest, dass sogar Netzteile unterschiedlicher Leistung, identische Regelplatinen besitzen und daher auf gleiche Weise behandelt werden können.
Das muss allerdings nicht für die Anschlussbelegung gelten!

Hierbei ist es gut zu wissen, das Servernetzteile, auch mit unterschiedlicher Leistung, Namen und Qualitätsstufe austauschbar sind, wenn die Ersatzteilnummern übereinstimmen. In dem Fall müssen dann auch die Anschlüsse gleich belegt sein.

Qualitätsstufen

Auch im Serverbereich gibt es Unterscheidungen der Qualität der Netzteile. Es kann im Jahr z.B. richtig viel Geld bedeuten, ob die Netzteile einer Serverfarm einen 10% höheren Wirkungsgrad haben, oder nicht.

HP gibt z.B. HIER folgende Wirkungsgrade zu einem Netzteiltypus bei 50% Last an:

Bronze 85%
Silver 89%
Gold 92%
Platinum 94%
Titanium 96%

Wer also Wert auf die Details legt, sollte darauf achten, zu welcher Qualitätsstufe ein Netzteil gehört. Bei HP kann man das oft an der Bezeichnung ablesen. So kennzeichnen z.B. PL die Stufe Silver und PD die Stufe Platinum.

HSTNS-PL18

Nachfolgend ein Beispiel von HP. Das Netzteil hat die Bezeichnung HSTNS-PL18. Es wird aber auch unter anderen Namen gehandelt.

Aktivieren

So lange das Netzteil nicht lebt, muss man sich um den Rest keine Sorgen machen. Selbst wenn die Ausgangsspannung später nicht oder nicht komplett einstellbar sein sollte, so liefern diese Netzteile immer noch hervorragende 12V.

Nach kurzer suche im Netz unter Zuhilfenahme der Suchbegriffe „HSTNS PL18 pinout“ war klar, dass hier die Pins 33 und 36 miteinander zu verbinden sind. Einige Quellen geben an, sie hätte das mit einem Widerstand gemacht, andere mit einer Brücke. Auch bei mir genügte eine Drahtbrücke.
Das ist technisch zwar nicht einwandfrei, da dies im eigentlichen Einsatz anders gelöst ist, funktioniert jedoch ohne erkennbare Nachteile.

Alternativ kann man hier auch einen kleinen Schalter einsetzen, mit dem das Netzteil aus dem Standby geholt und wieder schlafen geschickt werden kann. In meinem Fall war das Verhalten des Netzteils so, dass es nach dem verbinden mit dem Netz einen Moment brauchte und dann sich aktivierte. So gab es keinen großen Einschaltstrom.

Ausgangsspannung

Wie bereits geschildert geht es oft um die Anmutung der Steuerplatine, wenn es darum geht die Ausgangsspannungen zu verändern. Bei diversen Netzteilen ist eine zumindest ähnliche Regelplatine verbaut und noch häufiger identische Regel-ICs. Diese Platine sieht bei dem oben erwähnten Netzteil so aus:

Bei meiner Suche nach dieser Platine bin ich dann über die Seite von ON5VL gestolpert, der diesen Typ Netzteil auch schon modifiziert hatte.

Von Interesse sind markante Punkte. So z.B. die Lage der Trimmer, Anordnung von Dioden, ICs etc.. Im folgenden Bild sind die für mich interessanten Punkte rot eingekreist.

Der grüne Pfeil weist auf die Stelle, die von größerem Interesse ist.

Hier befindet sich der Bereich, in dem die Ausgangsspannung verändert werden kann. Das nächste Bild zeigt den Bereich im Detail.

Bereits ohne einen weiteren Umbau kann man nun an dem rot eingekreisten Trimmer die Ausgangsspannung verändern. In aller Regel ist aber der Bereich nicht ausreichend. Was hier eigentlich passiert ist, dass dem Regel IC ein anderer Spannungswert zur Regelung vorgegeben wird. Diese wird über einen Spannungsteiler eingestellt, von dem der Trimmer ein Teil ist. Da sein Einstellbereich nicht ausreicht, muss der Spannungsteiler an anderer Stelle verändert werden.

Links von dem Trimmer sind zwei Bauteile zu erkennen. Diese sind teile des Spannungsteilers. Dort, wo der rote Pfeil hin weist, war zuvor ebenfalls ein SMD Widerstand verbaut. Er wurde entfernt und durch eine Drahtbrücke ersetzt. Man könnte ihn auch überbrücken. An anderer Stelle wird wegen der kleinen Abmessungen auch ein Lötklecks statt der Brücke gesetzt. Davon möchte ich abraten. Unterhalb des sehr kleinen Bauteils verläuft eine Leiterbahn. Was passiert, wenn auch diese mit dem Lötzinn Kontakt bekommt, weiß ich nicht.

Wer sich nicht mit SMD auseinandersetzen mag, kann alternativ auch statt dessen eine Drahtbrücke vom linken, unteren Kontakt des Trimmers, zu einem der Kontakte zwischen den SMD-Widerständen legen und den Rest lassen wie er ist.

Nach dem Umbau war es mir möglich eine Ausgangsspannung von mehr als 13,8V mit dem Trimmer einzustellen ohne dabei eine Überspannungsüberwachung auszulösen.

Aber!

Das Netzteil war anscheinend an seiner Regelgrenze. Unter Last ging die Spannung auf 13,6V zurück und man hörte ein „kreischen“ aus dem Netzteil, wahrscheinlich dem Trafo. Daher habe ich die Spannung auf 13,5V eingestellt, was dicke genug ist, und diese ist nun sehr stabil. Das Netzteil macht keine Geräusche mehr und der Lüfter ist kaum zu hören.

Ein weiterer Typ, der sich identisch umbauen lies, war HSTNS-PL11. Dieses liefert jedoch 1,2kW, 100A maximal.

Ich hoffe, dieser kleine Exkurs war einigermaßen interessant und hilfreich. Anmerkungen und Korrekturen nehme ich gerne entgegen. Weitere Netzteile werden hiernach angehängt.

HSTNS-PD18

Weitere Bezeichnungen sind DPS-750RB und ähnliches.

Aktivieren

Hier gilt das gleiche wie beim zuvor beschriebenen Typ. Die Drahtbrücke hat hier ausgereicht.

Ausgangsspannung

Obwohl die Bezeichnung sehr der des weiter oben beschriebenen Typs ähnelt, unterscheidet sich die Regelplatine deutlich. Markant sind hier die drei Trimmer an der Oberkannte und der "Tausendfüßer" links davon.

Der rechte Trimmer davon ist der, mit dem die Ausgangsspannung eingestellt werden kann. Um den Einstellbereich in den gewünschten Bereich zu verschieben, muss dessen oberer, linker Kontakt mittels eines Widerstandes an Masse gelegt werden. Wo diese hergenommen wird, ist dabei egal. Mangels, für mich nutzbarer, Alternativen, habe ich das umgesetzt, wie auch schon andere beschrieben haben, von der unteren Kontaktleiste.

Der Widerstand ist ein gängiger 0,25W Typ mit 22kOhm und nicht etwa größerer Bauart. Am unteren Ende wurde er auf die Kontaktleiste gelegt und das obere Ende im Bogen von oben an den Trimmer gezittert.

Wichtig ist aber, dass der Widerstand noch elektrisch gegen die restliche Platine isoliert wird! Daher zieht man zweckmäßiger weise vor seiner Montage einen Isolierschlauch darüber. Hier wurde nur wegen des Fotos darauf verzichtet.

Mit diesem 22kOhm Widerstand konnte eine Ausgangsspannung bis zu 14V eingestellt werden.

Versuchsweise wurde auch ein 18kOhm Widerstand eingesetzt, in der Hoffnung, eine höhere Ausgangsspannung zu erzielen. Das war auch möglich. Bis maximal 14,1V konnten eingestellt werden. Höhere Werte scheiterten am Überspannungsschutz. Es ist allerdings nicht zu empfehlen, das auszureizen.

Unter Belastung und einsetzender Regelung sprach auch schon bei geringer Last der Überspannungsschutz an, sodass die 14,1V eher ein theoretischer Wert sind. Nachdem die Sollspannung dann auf 14,0V reduziert wurde, war sie konstant auch unter Last verfügbar.

HSTNS-PD29

Weitere Bezeichnungen sind DPS-750AB und ähnliches.

Aktivieren

Hier gilt das gleiche wie beim zuvor beschriebenen Typ. Die Drahtbrücke hat hier ausgereicht.

Ausgangsspannung

Obwohl die Bezeichnung sehr denen der weiter oben beschriebenen Typen ähnelt, unterscheidet sich die Regelplatine erneut deutlich. Markant sind hier die zwei Trimmer an der Oberkannte und die drei "Tausendfüßer" links davon.

Der linke Trimmer davon ist der, mit dem die Ausgangsspannung eingestellt werden kann. Um den Einstellbereich in den gewünschten Bereich zu verschieben, muss dessen oberer, rechter Kontakt mittels eines Widerstandes an Masse gelegt werden. Wo diese hergenommen wird, ist dabei egal. Hier wurde sich für die untere Kontaktleiste entschieden.

Der Widerstand ist ein gängiger 0,25W Typ mit 27kOhm. Am unteren Ende wurde er auf die Kontaktleiste gelegt und das obere Ende im Bogen von oben an den Trimmer gezittert.

Wichtig ist aber, dass der Widerstand noch elektrisch gegen die restliche Platine isoliert wird! Daher zieht man zweckmäßiger weise vor seiner Montage einen Isolierschlauch darüber. Hier wurde ein hübsch rotes Exemplar verwendet.

Mit diesem 27kOhm Widerstand konnte eine Ausgangsspannung bis zu 13,5V eingestellt werden. Ein kleinerer Wert aktivierte die OVP.

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Ohne dem Staat, Provider oder Hacker ausgeliefert zu sein.

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Amateurfunk

Das ist mehr als nur das sprechen ins Mikrophon. Im Gegenteil. Vielmehr ist es ein Ergebnis aus dem Zusammenspiel vieler Disziplinen, die gemeistert wurden. Will man zudem noch gehört werden, geht das Spiel weiter.

Technik

Die Grundlage von allem beim Amateurfunk. Ohne die Technik geht einfach nichts. Will man auch in Wettbewerben erfolgreich sein, oder beim DXen, muss man seine Möglichkeiten bestmöglich ausloten. Dazu muss man sie verstehen.

Ausbildung

Alles stirbt ohne Nachwuchs. Auch der Amateurfunk. Daher ist die Ausbildung von neuen Funkamateuren nichts anderes, als ein Akt der Selbsterhaltung. Hierbei vollzieht sich der Wandel vom Anwender der Technik zu dessen Beherrschung. Was sich nicht auf Funktechnik beschränkt.

Selbstbau

Wenn man die Technik verstanden hat, ist der Selbstbau das Maß der Dinge. Dabei geht es nicht um höher, schneller, weiter, sondern darum, technische Probleme zu analysieren, deren Lösung zu durchdenken und sie dann umzusetzen. Passgenau. Kaufen kann jeder.