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Prüfeinrichtung in Form eines Schraubendrehers zum Anzei-
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gen einer elektrischen Spannung bzw. zur Phasenprüfung am Wechselspannungsnetz.
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Die Erfindung betrifft eine Prüfeinrichtung in Form eines aus Griff
und Schraubendrehklinge bestehenden Schraubenziehers zum Anzeigen einer elektrischen
Spannung bzw. zur Phasenprüfung am Wechselspannungsnetz, die wenigstens einen Transistor
in Darlingtonschaltung, ein optisches Anzeigeelement und eine Spannungsquelle in
Form einer auswechselbaren Batterie enthält und einen Innenwiderstand hat, der so
hochohmig ist, daß der Prüfstrom durch den menschlichen Körper fließen kann, und
die Batterie eine aus auf einer Leiterplatte befestigten aktiven und passiven Bauelementen
aufgebaute Trennverstärkerschaltung versorgt, so daß die Energie zum Aufleuchten
des optischen Anzeigeelementes nicht der zu prüfenden Spannungsquelle (Signalstrom),
sondern der in der Einrichtung enthaltenen Spannungsquelle entnommen wird, der erforderliche
Signalstrom zum Nachweis der zu prüfenden Spannung über wenigstens einen hochohmigen
Vorwiderstand auf die Trennverstärkerschaltung geleitet wird und durch einen Prüfschalter
die Batteriespannung über einen Widerstand auf den Eingang des Trennverstärkers
geschaltet werden kann und hierdurch die Funktionsfähigkeit der Einrichtung (Bauelemente
der Trennverstärkerschaltung und Batterie) ständig kontrollierbar ist.
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Es ist bekannt, daß zum Anzeigen des Vorhandenseins einer elektrischen
Spannung, beispielsweise an den Steckdosen des Wechselspannungsnetzes, Glimmlampen-Taster
mit einem Vorwiderstand verwendet werden. Diese
Geräte können auch
dafür benutzt erden, daß festgestellt wird, welcher der Netzspannungspole einer
Steckdose gegenüber Erde Spannung führt (Phasenprüfung). Zu diesem Zweck sind diese
Geräte in erster Linie beispielsweise als Schraubendreher bzw. Schraubenzieher ausgebildet,
weil im Anschluß an die Phasenprüfung meist ein Abtrennen oder Befestigen einer
Anschlußklemme folgt. Die bekannten Geräte dienen vor oder nach dem Arbeiten an
einer elektrischen Leitung der Überprüfung, ob Spannung vorhanden ist und welcher
der beiden Pole Spannung führt.
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Bei den bekannten Prüfgeräten der geschilderten Art ist die als Schraubenzieher
ausgebildete Prüfspitze der eine Pol, während der andere Pol von der Prüfperson
berührt wird, so daß der Prüfstrom, der im vorliegenden Falle gleichzeitig auch
der das Aufleuchten bewirkende Anzeigestrom ist, durch den menschlichen Körper gegen
Erde abfließt.
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Die Verwendung vo@ Glimmlampen bei den bekannten Geräten und die volle
Ausnutzung der Spannung gegen Masse als Anzeigestrom bringt eine Reihe von unter
bestimmten Umständen gefährlichen Nachteilen mit sich.
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Sind die Ableitbedingungen gegen Masse besonders gut, beispielsweise
wenn die Prüfperson auf einer geerdeten Metallplatte steht, dann ist der durch den
menschlichen Körper fließende Strom hoch und abhängig von dem Innenwiderstand des
Prüfgerätes. Dieser Innenwiderstand kann aber nicht beliebig hoch gewählt werden
(etwa 500kOhm), weil dann der Anzeigestrom nicht ausreicht, um das Anzeigeelement,
beispielsweise die Glimmlampe, zu einem erkennbaren Aufleuchten zu veranlassen.
Dies gilt insbesondere bei heller Tageslichteinstrahlung (Sonnenlicht) oder bei
relativ heller Innenraumbeleuchtung oder auch dann, wenn die Prüfperson auf einem
relativ hochohmigen Boden (Plastikbelag des Fußbodens, Kunststoffteppich,
Gummiplatte)
steht. In all diesen Fällen könnte die Prüfperson irrtümlich annehmen, daß ein nicht
erkennbares oder zu geringes Aufleuchten des Anzeigeelements das Nichtvorhandensein
von Spannung an der Spannungsquelle vortäuscht.
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Ein weiterer Nachteil der bekannten Geräte besteht darin, daß die
Prüfperson vor dem Prüfvorgang selbst nicht ohne weiteres feststellen kann, ob das
Prüfgerät funktionsfähig ist. Diese Funktionsunfähigkeit kann bedingt sein durch
einen Defekt in den vorhandenen Bauelementen oder den entsprechenden Zuleitungen.
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Ein weiterer, besonders wesentlicher Nachteil der bekannten Geräte
resultiert aus folgendem Umstand.
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Der menschliche Körper verträgt, je nach persönlichem Gesundheitszustand,
nur eine gewisse maximale Stromstärke ohne persönliche Gefährdung, die in der Größenordnung
von 1mA bis 5mA liegt. Um aus Sicherheitsgründen diesem Risiko vorzubeugen, ist
es erforderlich, bei den bekannten Prüfgeräten den Vorwiderstand relativ hochohmig
zu wählen mit der Konsequenz, daß der Anzeigestrom nicht mehr ausreicht, die als
Anzeigeelement verwendete Glimmlampe zu einem ausreichend erkennbaren Leuchten zu
veranlassen..
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In der DD-PS 45 194 ist eine Kontaktprüfspitze beschrieben, die als
Polsucher, Spannungsprüfer und Kontaktprüfgerät geeignet ist und bei der in einem
zylindrischen Hchlkörper eine Stromquelle, eine Glimmlampe, eine Glühlampe und ein
Widerstand untergebracht und zwischen die Prüfspitze an einem Ende des Hohlkörpers
und einer Kontaktbuchse, die vorzugsweise am anderen Ende des Hohlkörpers angeordnet
ist, geschaltet sind, während ein in den zylindrischen Hohlkörper angeordneter Schaltkontakt
bei Betätigung den Widerstand und die Glimmlampe außer
Funktion
setzt. Wird diese bekannte Prüfspitze bei hohen Spannungen insbesondere im Wechsel
stromnetz als Phasenprüfer benutzt, dann fließt , wenn durch Betätigung des Schaltkontaktes
Widerstand und Glimmlampe außer Funktion gesetzt sind, der gesamte Prüfstrom über
die Batterie und durch den menschlichen Körper. Es ist offensichtlich, daß dieses
Gerät keinerlei Sicherungsvorkehrungen für den Benutzer enthält.
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Im DE-Gm 7401 610 ist eine Vorrichtung zum Prüfen von elektrischen
Leitungen beschrieben, bei der ein stabförmig ausgebildetes Isolationsgehäuse vorgesehen
ist, das in einem Schaftabschnitt eine Batterie enthält und bei dem der Spitzenabschnitt
als Einsteckraum für eine an sich bekannte Leiterplatte dient, die einen nach Darlington
angeschlossenen Transistor und eine Lumineszenzdiode als optische Spannungsanzeige
aufweist. Am Spitzenabschnitt des lsolationsgehäuses kann seitlich ein Berührungskontakt
angeordnet sein, der zur Funktionskontrolle der Vorrich@ung dient und mit den auf
der Leiterplatte angeordneten Stromkreisen so verbunden ist, daß bei gleichzeitiger
Berührung der Prüfspitze und des Berührungskontaktes die Lumineszenzdiode aufleuchtet,
wodurch der Ladezustand der Batterie im Schaftteil des Isolationsgehäuses überprüft
werden kann. Die bekannte Vorrichtung soll dazu dienen, daß auch Spannungen unter
60V noch angezeigt werden, jedoch geht nicht hervor, wie eine solche Spannungsmessung
mit den Gegebenheiten der dortigen Schaltung durchgeführt werden kann.
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Andererseits ist das Messen hoher Spannungen lebensgefährlich, was
auch durch zusätzliche Vorwiderstände mit der bekannten Schaltung nicht zu beseitigen
ist, Bei den gegenwärtig in der Praxis zur Phasenprüfung überwiegend benutzten Schraubenziehern
mit eingebauter Glimmlampe wird gemäß Vorschrift des Verbandes deutscher Elektrotechniker
(VDE-Vorschrift) gefordert, daß
in den Bedienungsanleitungen solcher
Glimmlampenprüfer Hinweise angebracht sind, die auf den engen Spannungsbereich (maximal
250V), auf die Wahrnehmbarkeit der Anzeige (Sonnenlicht), auf den Ableitwiderstand
(z.B. bei Holztrittleitern und hochisolierender Unterlage) und auf den Umstand hinweisen,
daß der Spannungs- und Phasenprüfer kurz vor Benutzung auf einwandfreie Funktion
geprüft werden soll.
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Diese Einschränkungen sind aus verständlichen Gründen unbefriedigend
und - da es sich bei diesen Prüfgeräten um die am meisten verwendeten elektrischen
Prüfgeräte bei Laien und Fachleuten handelt - auch wenig praxisnah und vor allen-Dingen
nicht sicherheitsgerecht. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
ein Prüfgerät zu schaffen, dessen Konstruktion und Auslegung unter Vermeidung der
geschilderten Nachteile die nachgenannten Forderungen gleichzeitig erfüllt: 1. Ein
besonders hoher Innenwiderstand zur Reduzierung des Prüfstromes und zum erhöhten
Schutz für die Prüfperson.
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2. Selbst bei einer Hochohmigkeit des Gerätes von mehr als 1 MOhm
soll noch eine eindeutig helle Anzeige für das Vorhandensein einer Spannung stattfinden.
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3. Eine Hochohmigkeit von mindestens 10 MOhm soll angestrebt werden,
um die Anzeige von der Höhe des Ableitwiderstandes gegen Erde unabhängig zu machen,
damit keine alzu große Spannungsteilung zwischen Innenwiderstand und Ableitwiderstand
gegen Erde auftritt.
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Das Gerät soll also selbst auf hochisoliertem Boden eine Anzeige als
Nachweis einer Spannung ermöglichen. Die Eigenkapazität der Prüfperson müßte zur
Kopplung gegen Erde ausreichen.
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4. Vor dem Prüfvorgang soll eine Kontrolle der Funktionsfähigkeit
des Gerätes gewährleistet sein, damit aus Sicherheitsgründen gewährleistet ist,
daß im Falle eines
defekten Prüfgerät es die Prüfperson einen unter
Umständen gefährlichen Fehlschluß dahingehend nicht ziehen kann, die zu prüfende
Leitung sei spannungsfrei.
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5. Möglichst unter allen Einstrahlungsbedingungen von Fremdlicht soll
eine eindeutig helle Anzeige möglich sein.
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6. Der Testspannungsbereich soll vor allem nach oben über die 250V
ausgeweitet werden, damit auch bei höheren Spannungen gegen Erde keine Gefahr für
den Benutzer besteht. Die Betriebsspannungsgrenze von 1.000 V ist mindestens anzustreben.
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7. Die untere Grenzspannung für die Anzeige soll auf eine für den
menschlichen Körper unschädliche Größenordnung von etwa 40V bis 50V herabgesetzt
sein.
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8. Die Prüfeinrichtung soll einfach montierbar sein, um die Herstellungskosten
gering zu halten, damit der Preis des Gerätes für den Endverbraucher annehmbar und
mit dem Preis für derzeitige aber nicht sichere Geräte Vergleichbar ist.
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9. Die Sicherheit der Prüfeinrichtung darf auch beim Auswechseln der
Batterie nicht beeinträchtigt sein.
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10. Durch besondere Wahl soll ein Prüfschalter vorhanden sein, der
einen Prüfvorgang auf Funktionsfähigkeit des Gerätes bei gleichzeitiger Phasenprüfung
unmöglich macht oder so erschwert, daß die Bedienungsperson daran gehindert wird.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Prüfeinrichtung der eingangs angegebenen
Art erfindungsgemäß durch folgende Merkmale gekennzeichnet: a) Innerhalb des isolierenden
Griffes des Schraubendrehers sind einander gegenüberliegende Führungsrillen für
die Leiterplatte angeordnet, b) an dem der Schraubendrehklinge zugewandten Ende
der Leiterplatte ist ein Mehrfachsteckkontakt angebracht, der die Schraubendrehklinge
mittels klemmender Vor-
sprünge festhält und den elektrischen Kontakt
zur Trennverstärkerschaltung gewährleistet, c) die auswechselbare Batterie befindet
sich in einem an sich bekannten Sicherheits-Batterie-Gehäuse und steht mit Kontaktfedern
in Klemmkontakt, die mit der Leiterplatte elektrisch und mechanisch verbunden sind,
wobei die Kontaktfedern in weitere Kontaktfedern über gehen, die mit der Metallkappe
in Berührung stehen, die den Berührungskontakt der Prüfeinrichtung bildet, d) die
Leiterplatte enthält als Prüfschalter einen Drehschalter, der aus einer Spiralfeder
besteht, deren eines Ende aus der Ebene der Spirale senkrecht abgebogen und mit
der gedruckten Schaltung der Leiterplatte elektrisch und mechanisch verbunden ist,
deren anderes Ende als gerades Stück über eine öffnung in der Leiterplatte verläuft
und in einen senkrecht aus der Spiralebene abgebogenen Teil übergeht, der mit dem
in der Leiterplatte elektrisch und mechanisch befestigten senkrechten Gegenkontakt
in Berührung kommt, wenn der Drehknopf, dessen Schaft in der Öffnung steckt und
in einem Schlitz das gerade Stück der Spiralfeder enthält, durch Betätigung des
mit radialen Rillen versehenen Griffteiles in Richtung des Pfeiles gedreht wird,
e) der Drehknopf des Prüfschalters ist in einer abgestuften Öffnung des Griffes
drehbar befestigt, f) der Griff weist ein Fenster auf, unter dem die Leuchtdiode
angeordnet ist.
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Die in der Prüfeinrichtung verwirklichte elektrische Schaltung stellt
sicher, daß die Trennverstärkerschaltung Signalstrom- und Anzeigestromkreis trennt,
indem am Eingang des Prüfkreises die Empfindlichkeit des Trennverstärkers den Signalstrom
bestimmt und bei genügend hohem Verstärkungsfaktor die gewünschte Hochohmigkeit
erreicht wird und am Ausgang des Trennverstärkers die für den Prüfstrom erforderliche
Energie der Batterie
entnommen wird, wobei gleichzeitig die Funktionsfähigkeit
der Prüfeinrichtung selbsttätig, d.h. ohne äußere Spannungsquelle, prüfbar ist.
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Die konstruktive Ausgestaltung der Prüfeinrichtung gemäß der Erfindung
gewährleistet, daß die in der Aufgabenstellung aufgeführten Forderungen voll erfüllt
werden.
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Die Einführung einer Hilfsspannungsquelle, nämlich der Batterie, stellt
die Möglichkeit dar, die aus Sicherheitsgründen bestehenden Forderungen, die beim
bisher bekannten Stand der Technik nicht gleichzeitig lösbar waren, zufriedenstellend
zu erfüllen.
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Zunächst ermöglicht die Hilfsspannungsquelle, den Anzeigestrom größer
zu dimensionieren als den Signal- bzw.
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Prüfstrom, wenn man einen Trennverstärker zwischenschaltet. Weiterhin
ermöglicht die Einführung eines Trennverstärkers, den Signal- bzw. Prüfstrom um
Größenordnungen zu reduzieren.
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Der solchermaßen abgeschwächte Signal- bzw. Prüfstrom erlaubt die
Einführung eines weit hochohmigeren Vorwiderstandes und letztere Maßnahme gleichzeitig
eine'Ausweitung des Spannungsbereiches der Prüfeinrichtung.
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Die Einführung einer Hilfsspannungsquelle erfordert aber auch zwingend
eine Testmöglichkeit, ob die jeweils eingesetzte Batterie die Funktion noch einwandfrei
gewährleistet, und damit ist, sofern man in den Batterietest auch die beteiligten
Bauelemente einbezieht - auch gleichzeitig die Forderung nach einem Funktionstest
erfüllbar.
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Die Erfindung und ihre Vorteile werden nachfolgend anhand der Figuren
näher erläutert.
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Es zeigen Figur 1 die in der Prüfeinrichtung realisierte Schaltung,
Figur 2 die Prüfeinrichtung in Draufsicht und etwa in natürlicher Größe, Figur 3
einen Schnitt durch den Griff gemäß III-III in Figur 2, Figur 4 einen Schnitt durch
den Griff und das Batteriegehäuse gemäß IV-IV in Figur 2, Figur 5 die mit sämtlichen
Teilen der Schaltung versehene Leiterplatte, die im Innenraum des Griffes der Prüfeinrichtung
untergebracht ist, Figur 6 einen Ausschnitt, der die Verbindung der Leiterplatte-mit
der Schraubendrehklinge verdeutlicht, Figuren Herstellung und konstruktive Gestaltung
des 7 bis 1Prüfschalters.
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Die in Fig. 1 gezeigte Schaltung, deren Funktionsweise später noch
erläutert wird, enthält die Prüfspitze 6 und den Berührungskontakt 14. Die Prüfspitze
6 ist über den Hochohmwiderstand 37 mit dem Transistor 38 und den Widerständen 40
und 42 verbunden. Die Transistoren 38 und 39 stellen den Darlington-Verstärker dar,
der wegen der hohen Stromverstärkung hier eingesetzt wird. Dieser Darlington-Verstärker
bringt eine hohe Grundempfinglichkeit des Gerätes, so daß es möglich ist, über den
aus dem Hochohmwiderstand 37 und dem Vorwiderstand 40 gebildeten Spannungsteiler
die untere Ansprechschwelle in einem Bereich von etwa 1V bis etwa 80V wählbar zu
dimensionieren. Der Strombegrenzungswiderstand 41 für den -Anzeigestrom, der aus
der Batterie 9 über die Leuchtdiode 29 fließt, gestattet es, die Helligkeit der
Leuchtdiode 29 in weiten Grenzen zu wählen. Natürlich spielt hierbei die begrenzte
Kapazität einer wegen des geringen Raumbedarfs kleinen Batterie 9 eine entscheidende
Rolle.
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Diese Batterie 9 scheint grundsätzlich ein Problem darzustellen, da
in einem Schraubenziehergriff vom Volumen
her eine größere Batterie
nicht untergebracht werden kann. Selbst bei einer Kohle/Zink-Baterie mit einer Anlieferungskapazität
von etwa 30mAh ergibt sich bei einem Leuchtdiodenstrom von 7mA eine Lebensdauer
unter Zugrundelegung von Tests einer Dauer von je fünf Sekunden für 3.085 Anwendungen.
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Anzqahl der Prüfungen =##################### Anzahl der Prüfungen
= ############# Anzahl der Prüfungen = 3085.
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Da es z.B. Alkali/Mangan-Batterien gibt, die eine höhere Kapazität
haben, dürfte es in absehbarer Zeit bei korrekter Dimensionierung der Schaitung
sogar zu durchaus zufriedenstellenden Ergebnissen auch hinsichtlich der Mindestbetätigungszahlen
kommen.
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Bei normalen Batterien ist sogar anzunehmen, daß der Normalbenutzer
die Anzahl der theoretisch möglichen Anwendungen gar nicht vornehmen kann, da Primärbatterien
durch Selbstentladung eine begrenzte Lebensdauer haben, die auch ohne Betätigung
nach einem oder zwei Jahren die Funktion des Spannungstesters nicht mehr sicherstellen.
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Auch hier ist eine Lösung möglich, da es zwischenzeitlich hochwertige
Batterien gibt (z.B. Silberoxyd-Batterien), die eine Mindestprimär-Lebensdauer von
fünf Jahren besitzen.
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Für die Prüfeinrichtung wird eine im Handel befindliche Batterie mit
einer Spannung von 12V als vorteilhaft vorgeschlagen, die etwa 27mm lang- ist und.
einen Durchmesser von etwa 10mm aufweist.
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Bei den überlegungen zur Dimensionierung der Schaltung wurde wie folgt
vorgegangen:
Aus den eingangs genannten Forderungen resultiert,
daß der Prüfstrom relativ gering sein soll. Es ist sogar anzustreben, den Prüfstrom
um ein Mehrfaches unter die Grenze des zulässigen Stromes zu legen, um damit nicht
nur der Sicherheit des Anwenders zu dienen, sondern auch um den Vorwiderstand möglichst
hochohmig gestalten zu können, denn damit wird ein weiterer Vorteil der Schaltung
ermöglicht.
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Ein Vorwiderstand von etwa 10MOhm erlaubt neben dem geringen Prüfstrom
auch eine Ausweitung des Betriebsspannungsbereiches und eine weitgehende Unabhängigkeit
von den Bedingungen des Ableitwiderstandes. Ein Vorwiderstand von 10 MOhmbedingt
selbst bei 1000 V AC oder bei 1.414Vos nur einen Strom von 114µA, während dieser
Prüfstrom bei einem herkömmlichen Glimmlampentester und 47OkOhm Vorwiderstand bei
250 V AC 752µA beträgt. Anders formuliert: Der 20-fache Vorwiderstand bedingt bei
gleicher Spannung nur 1/20 des Prüfstromes.
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Die Auswahl des Widerstandes muß jedoch sehr gewissenhaft erfolgen.
Bei so hohen Betriebsspannungen, die jetzt aufgrund der Schaltung möglich sind,
empfiehlt es sich, ausschließlich ungewendelte Massewiderstände zu nehmen, die weit
höhere Durchbruchsspannungen haben, und es empfiehlt sich ferner, kunststoffgekapselte
Widerstände einzusetzen, die selbst bei hoher Luftfeuchtigkeit keine Erniedrigung
der Durchschlagsfestigkeit aufweisen.
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Der Widerstand 40, der als Teilerwiderstand wirkt, sollte die extrem
hohe Empfindlichkeit, die durch den Darlington-Verstärker erreicht wird, definiert
mindern.
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Bei einer Stromverstärkung von 300 eines Einzeltransistors ergibt
sich beim Darlington-Verstärker ein Stromverstärkungsfaktor von 90.000. Bei einem
Anzeigestrom
selbst von 20mA bedingt dies einen Eingangs strom
von 222 nA oder bei einem Vorwiderstand von 10 MOhm ohne Teilerwiderstand eine untere
Anzeigegrenze für die Eingangsspannung von etwa 2V. Diese extreme Eingangsspannungsempfindlichkeit
ist bei einem Phasenprüfer dieser Art gar nicht sinnvoll.
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Theoretisch ergibt sich also ein Bedienungsbereich von etwa 2V bis
1.000 V. Die untere Grenze für die Spannungsempfindlichkeit muß also hinaufgesetzt
werden, damit nicht auf etwa toten Leitungen vorhandene einsprechende Spannungen
(induktiv oder kapazitiv) mitangezeigt werden.
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Demzufolge sollte durch den Widerstand 40 die Spannungsempfindlichkeit
absichtlich auf etwa 80V bis 90V zurückgenommen werden.
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Ferner sollte - ebenfalls aus Sicherheitsgründen - dafür gesorgt werden,
daß die Testschaltung, die die Batteriespannung auf den Eingang der Trennverstärkerschaltung
schaltet, in ihrer Ansprechschwelle kritischer ist als die Anzeigegrenze bei Benutzung
des Spannungsprüfers an der unteren Spannungsgrenze von etwa 80V, um auszuschließen,
daß die Testschaltung - selbst bei verminderter Batteriespannung - nach Funktion
anzeigt, während die Hauptprüffunktion nicht mehr gewährleistet ist. Aus diesem
Grunde ist der Widerstand eingefügt worden.
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In Fig. 2 ist mit 1 die gesamte, als Schraubendreher ausgeführte Prüfeinrichtung
bezeichnet. Der Griff 2 geht über einen Ring 43, der das Abrutschen der Finger verhindern
soll, in einen spitzen Teil zu, der die Schraubendrehklinge 6 aufnimmt. Das gesamte
Gehäuse für die Prüfeinrichtung besteht aus gut isolierendem Kunststoffmaterial.
Die Verdrehung der durch Spritztechnik eingebetteten Schraubendrehklinge 6 innerhalb
des Gehäuses wird durch Ansätze 45 verhindert.
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Im Inneren des Griffes 2 sind einander gegenüberliegend Führungsrillen
3 und 4 angebracht, wie dies in der Fig.3 dargestellt ist.
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In Fig. 4 ist das Sicherheits-Batterie-Gehäuse 10 - hier im herausgefahrenen
Zustand - gezeigt.
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Das Batterie-Gehäuse ist in der DE-OS 2756830 im einzelnen beschrieben.
Im vorliegenden Fall wird Schutz beansprucht für die besonders vorteilhafte Verwendung
eines solchen Sicherheits-Batterie-Gehäuses bei der Prüfeinrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Fig. 4 zeigt, daß das Gehäuse 10 aus dem Griff 2 herausgeschoben ist.
Das Gehäuse 10 ist jedoch nicht völlig herausnehmbar, weil die Vorsprünge 44 dem
entgegenstehen.
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Anstelle der Vorsprünge 44 kann auch eine die Gesamtlänge des Gehäuses
10 sich erstreckende Wulst vorgesehen sein. Da in diesem begrenzt herausgenommenen
Zustand des Gehäuses 10 die Öffnung 46 des Griffes 2 nach wie vor verschlossen bleibt,
weil im Gehäuse 10 nur eine runde, der Batterie 9 angepaßte Ausnehmung vorhanden
ist, ist es nicht möglich, daß die Kontakte 11 oder 12 berührt werden können. Die
Vorsprünge 47 dienen zum Einrasten des Gehäuses 10 im völlig in den Griff 2 eingesetzten
Zustand.
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Die Vorsprünge 44 sind vorzugsweise abgeschrägt, wie es in Fig. 4
durch die Linien 48 angedeutet ist, so. daß die Vorsprünge 44 gewissermaßen als
Widerhaken wirken. Das Batterie-Gehäuse 10 kann auf diese Weise in die Öffnung 46
des Griffes 2 durch einen kräftigen Druck eingeführt werden und ist danach nicht
mehr herausnehmbar.
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Auf der in Fig. 5 gezeigten Leiterplatte 5 ist auf der Rückseite in
an sich bekannter Weise die gedruckte Schaltung aufgetragen, durch die die einzelnen
elektri-
schen Bauelemente miteinander entsprechend dem Schaltbild
verschaltet werden. An dem der Schraubendrehklinge 6 zugewandten Ende der Leiterplatte
5 ist ein Mehrfachsteckkontakt 7 angebracht, der - wie in Fig. 6 gezeigt -mit die
Schraubendrehklinge 6 umgreifenden klemmenden Vorsprüngen 8 versehen ist.
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Es ist bei der konstruktiven Gestaltung der Prüfeinrichtung auf genaue
Maß einhaltung der einzelnen Teile Wert zu legen. Dadurch, daß die Leiterplatte
5 in die innerhalb des Griffes 2 einander gegenüberliegend angebrachtenFöllen 3,
4eingreift, ist die Montage besonders einfach, denn es wird durch kräftigen Druck
erreicht, daß die Schraubendrehklinge 6 in den Mehrfachsteckkontakt 7 gelangt und
dort durch die klemmenden Vorsprünge 8 gehalten wird.
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Die auswechselbare Batterie 9 befindet sich in dem an sich bekannten
Sicherheits-Batterie-Gehäuse 10 und steht (vgl. Fig. 5) mit Kontaktfedern 11 und
-12 in Klemmkontakt, die mit der Leiterplatte 5 elektrisch und mechanisch verbunden
sind. Die Kontaktfeder 12 geht in eine weitere mehrteilige'Kontaktfeder 13 über,
die mit der Metallkappe 14 (vgl. Fig. 2) in elektrischem Druckkontakt steht. Die
Metallkappe 14 bildet den Berührungskontakt der Prüfeinrichtung.
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Auf der Leiterplatte 5 (vgl. Fig. 5) sind ferner die elektrischen
Bauelemente unter Anwendung der gleichen Bezifferung dargestellt. (vgl. fig. 1).
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Schließlich enthält die Leiterplatte 5 einen als Prüfschalter dienenden
Drehschalter, der aus einer Spiralfeder 15 mit einem über Öffnung 18 angeordneten
geraden Teil 17 besteht, dessen Ende 19 mit dem Gegenkontakt 20 zusammenwirkt.
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Herstellung und konstruktiver Aufbau dieses Drehschalters sind in
den Fig. 7 bis 10 dargestellt und werden nachfolgend erläutert.
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Zunächst wird aus einem Draht mit guten Federeigenschaften eine Spiralfeder
15 gebogen, deren eines Ende 16 in die Leiterplatte 5 eingesetzt und auf der Rückseite
mit den dort befindlichen Leiterbahnen verlötet ist.
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Das andere Ende der Spirale 15 ist ein gerades Stück 17, das in ein
rechtwinklig abgebogenes Stück 19 übergeht, welches.wiederum durch rechtwinkliges
Abbiegen in ein in die Gegenrichtung weisendes Stück 20 übergeht. Die Stücke 19
und 20 des Federdrahtes sind über einen Bügel 49 miteinander verbunden.
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Das auf diese Weise geformte einstückige Element wird ohne irgendwelche
Vorspannung in Löcher der Leiterplatte 5 eingesetzt und in an sich bekannter Weise
mit den Leiterbahnen der gedruckten Schaltung durch Löten verbunden.
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Um eine übermäßige Beanspruchung der Lötstelle am Teil 16 durch Torsion
zu vermeiden, empfiehlt es sich, die Spirale 15 in der Nähe der Abbiegestelle zum
Teil 16 nochmals zu befestigen, beispielsweise durch eine weitere Abbiegung in U-Form
zur Bildung eines Zapfens, der in einer weiteren Öffnung in der Leiterplatte 5 festgelegt
wird.
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Die bisherigen Herstellungsschritte sind in den Figuren 7 und 8 gezeigt.
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In Fig. 9 ist dargestellt, daß der Bügel 49 zwischen den Stücken 19
und 20 nunmehr entfernt ist.
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Fig. 10 zeigt, daß ein Drehknopf 21 in die Öffnung 18 der Leiterplatte
5 eingesetzt ist. Am Einsetzende weist der Schaft 22 des Drehknopfes 21 einen Schlitz
23 auf,
der das gerade Stück 17 der Spiralfeder aufnimmt. Bei Betätigung
des Griffteiles 25 in Richtung des Pfeiles 26 kommen die beiden Stücke 19 und 20
in Berührung, so daß der elektrische Kontakt geschlossen wird. Die Spiralfeder wird
dabei gespannt und entspannt sich unter Lösen des elektrischen Kontaktes, wenn die
Betätigung des Drehknopfes beendet wird. Im Griffteil 25 sind radiale Rfllen 24
angebracht, deren Flanken so ausgerichtet sind, daß die Erhebungen 34 zwischen den
Radialrillen 24 sich dem betätigenden Finger entgegenrichten.
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Am Schaft 22 des Drehknopfes 21 sind Rastvorsprünge 31 angebracht,
die den Drehknopf.21 im Zusammenwirken mit dem unteren Teil 32 der abgestuften Öffnung
27 im Griff 2 (vgl. Fig.2) drehbar festhalten.
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Der Griffteil 25 des Drehknopfes 21 ist in den oberen Teil 33 der
abgestuften Öffnung 27 im Griff 2 derart eingesetzt, daß die Erhebungen 34 zwischen
den Radialrillen 24 in der Ebene der Oberfläche des Griffes 2 liegen.
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Im Griffteil 25 des Drehknopfes 21 ist eine Vertiefung 35 vorgesehen,
die im Zusammenwirken mit dem Vorsprung 36 im oberen Teil 33 der abgestuften Öffnung
27 im Griff 2 die Drehung des Prüfschalters begrenzt.
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Der entscheidende Gesichtspunkt für die konstruktive Gestaltung der
Prüfeinrichtung war, wie schon bei den Überlegungen zur'Auslegung der elektrischen
Schaltung - die Sicherheit für den Bedienenden. Richtunggebend hierfür ist vor allen
Dingen auch die VDE-Vorschrift Nr. 680.
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Durch die zusätzlichen die VDE-Mindestforderungen überschreitenden
Eigenschaften, vor allem die der Hochohmigkeit und die der Testbarkeit, ergeben
sich - verglichen mit dem herkömmlichen Aufbau der Glimmlampentester
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geringfügig andere Gesichtspunkte als sie den VDE-Forderungen zugrundeliegen. Diese
seien im folgenden dargestellt: Die Schraubendrehklinge 6 ist, um eine sichere,
drehfeste Aufnahme im Schraubendreher 1 zu erhalten, eingespritzt. Der Isoliermantel
im Bereich der als Prüfelektrode dienenden Schraubenklinge 6 und des Griffes 2 ist
in einem Spritzvorgang hergestellt.
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Das Fenster 28 für die Leuchtanzeige 29 stellt eine geriffelte Flachlinse
30 dar, um einmal das Licht auf eine größere Fläche zu verteilen, um durch die ringförmige
Unterteilung der Leuchtfläche die Leuchtdichte zu steigern, um den Blickwinkel zu
vergrößern und um durch die Rauhigkeit der Oberfläche Reflektionen von Fremdlicht
zu mindern.
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Der Testschalter (Fig. 7 bis 10) wurde so ausgebildet, daß eine Auslösung
des Testvorganges durch Druck oder Schub bei der normalen Benutzung als Phasenprüfer
oder Schaubenzieher nicht erfolgen kann. Vielmehr wurde ein Drehschalter eingebaut,
der normalerweise nur durch eine Zwei-Hand-Bedienung einen eindeutigen Test der
Funktionsfähigkeit von Schaltung und Batterie ermöglicht.
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Das Sicherheits-Batterie-Gehäuse 10 wurde, wie an sich bekannt, so
gestaltet, daß es bei NOrmalbedienung nicht gelockert oder gelöst werden kann. Trotz
dieser Forderung ist die Batterie 9 durch Herausziehen des schubkastenförmigen Einsatzes
10 leicht zu wechseln. Dabei ist sichergestellt, daß sie nicht in falscher Polaritätsrichtung
eingeführt werden kann, wie es in der DE-OS 2756830 beschrieben ist.
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Es ist ferner sichergestellt, daß der Bedienende nicht durch Manipulation
an den Innenteil der Prüfeinrichtung
gelangen kann. Forderungen
dieser Art sind zwar in den VDE-Vorschriften nicht enthalten, sind aber analog den
dort enthaltenen Vorschriften aufgebaut, die eine Veränderung des Innenaufbaus von
außen nicht ermöglichen sollen.
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Die Berührelektrode, die als Metallkappe 14 durch Eigenrastung mittels
Vertiefungen 50 auf den Griff 2 irreversibel aufgezogen wird, hat den Vorteil, daß
auch eine seitliche Kontaktierung bei normaler Handhabung des Schraubenziehers möglich
ist, und entspricht im Sinn den Vorschriften, daß sie ohne massiven Eingriff (Zerstörung)
am Gerät nicht demontierbar ist. Die Prüfeinrichtung kann von außen durch den Laien
ohne.Zerstörung nicht demontiert werden und trotz Batterieeinschubes kann kein Eingriff
vorgenommen werden.
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Auf dem Deckel 51 des Batterie-Gehäuses 10 können die technischen
Daten und der Hinweis, daß eine Verwendung nur nach Batterie- und Funktionstest
erfolgen soll, enthalten sein.
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Der Innenaufbau der Prüfeinrichtung ist im wesentlichen nach Sicherheitsgesichtspunkten
erfolgt und ist natürlich so konstruiert, daß eine möglichst einfache (kostengünstige)
und kontaktsichere (zuverlässige) Montage erfolgen kann.
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Alle elektronischen Funktionselemente sind auf einer Leiterplatte
angeordnet, die in axialer Richtung in das Gehäuse eingeschoben werden kann. Auf
der Leiterplatte 10 findet sich der Mehrfachsteckkontakt 7 zur Kontaktierung mit
der Schraubendrehklinge 6 (Fig.6). Dieser Mehrfachkontakt 7 besteht aus U-förmig
gebogenem Steckerkontakt aus einem federnden Kontaktmaterial (z.B.
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Beryllium vernickelt).
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Hierbei wird die zylinderförmige Schraubendrehklinge 6, die am Ende
angefaßt ist, in zwei Löcher in dem U-förmigen Steckerkontakt 7 geschoben. Die Löcher
sind als Mehrfachfedern ausgebildet. In jedem der beiden Löcher greifen jeweils
vier klemmende Vorsprünge 8 mit ihren Schneidkanten auf die Außenwandung der Schraubendrehklinge.
Theoretisch greifen also acht voneinander unabhängige Federelemente als Mehrfachkontakt
auf die Klinge 6.
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Diesem Eingangskontakt nachgeschaltet ist der Sicherheitswiderstand
37. Dieser Sicherheitswiderstand ist -wie schon erwähnt - ein nicht gewendelter
Massewiderstand mit Kunststoffumhüllung nach speziellen MIL-Spezifikationen, vor
allem was seine Durchschlagsfestigkeit und mechanische Festigkeit anbetrifft. Nachgeschaltet
diesem Widerstand sind die elektronischen Baueinheiten.
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Eine-besondere Konstruktion stellt der Drehschalter dar.
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Es wurde für die eingeengten Raumverhältnisse und bei den relativ
hohen Forderungen an die Sicherheit die vorher erläuterte preisgünstige Lösung gefunden.
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Das Prinzip eines Drehschalters wurde gewählt, um bei normaler Handhabung
des Schraubendrehgriffes (zum Prüfen und Schrauben) den Testschalter nicht auslösen
zu können Der Schalter wird durch ein einziges Teil realisiert, das gemäß Aufgabenstellung
folgende Forderungen erfüllt: a) Positionierung der beiden Schaltkontakte (Arbeitskontakt
19 und Festkontakt 20), b) Rückstellfedermoment, c) Kontaktierung mit der Leiterkarte
6, d) Selbstreinigungseffekt an den Kontakten 19 und 20.
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Vorzugsweise ist der Innenwiderstand der Prüfeinrichtung zwischen
Prüfspitze 6 und Masse bei einer zu prüfenden Spannung von 220V Wechselstrom gleich
oder größer als 2 MOhm und ist der durch den menschlichen Körper fließende Prüfstrom
kleiner als 0, 1mA.
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Für die Trennverstärkerschaltung können nicht nur einer oder mehrere
Transistoren verwendet werden, sondern auch Mehrfachverstärker, beispielsweise Operationsverstärker,
die es gestatten, den Signalstrom durch Erhöhung der Vorwiderstände noch um einige
Größenordnungen zu verringern.
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Als optisches Anzeigeelement können Leuchtdioden (LED), Flüssigkristallanzeigen
(LCD) mit entsprechendem Ansteuerelement oder ähnliches verwendet werden.
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Auch einfache Glimmlampen oder Farben'lampen sind geeignet, jedoch
nur dann, wenn ein ausreichend hoher Anzeigestrom von der Batterie geliefert werden
kann.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Widerstandswert
für den Hochohmwiderstand 10 MOhm, der Widerstandswert für den Teilerwiderstand
40 27OkOhm, der Widerstandswert für den Vorwiderstand 41 470 0hm und der Widerstandswert
für den Widerstand 42 1,5 MOhm Die Batterie liefert eine Spannung von 12V.
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Bei diesen. Werten beträgt der Eingangswiderstand der Prüfeinrichtung
10 MOhm, der Prüfstrom (bei 250V Wechselstrom und Gleichstrom) 0,035mA, der Spannungsbereich
gemessen gegen Erde 80V bis 250V Wechsel- und Gleicht strom. Der Sicherheitsfaktor
gegen Spannungsüberhöhung ist sechsfach.
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5 Patentansprüche 10 Figuren
Bezugszeichenliste 1
Schraubendreher 2 isolierender Griff des Schraubendrehers 3 Führungsrille innerhalb
des Griffes 4 Führungsrille innerhalb des Griffes 5 Leiterplatte, die die gedruckte
Schaltung, die Kontakte für die Batterie und-einen Mehrfachsteckkontakt trägt 6
Schraubendrehklinge 7 Mehrfachsteckkontakt 8 klemmende Vorsprünge in Mehrfachsteckkontakt
9 auswechselbare Batterie 10 Sicherheits-Batterie-Gehäuse 11 Kontaktfedern für den
Plus-Pol der Batterie 12 Kontaktfedern für den Minus-Pol der Batterie 13 Kontaktfedern
für den Berührungskontakt 14 Metallkappe, die den Berührungskontakt bildet, 15 Spiralfeder
des Prüfschalters 16 abgebogenes Ende der Spiralfeder 17 gerades Stück der Spiralfeder
18 Öffnung in der Leiterplatte 19 abgebogener Teil am geraden Stück 20 Gegenkontakt
des Prüfschalters 21 Drehknopf 22 Schaft des Drehknopfes 23 Schlitz im Schaft des
Drehknopfes 24 Radialrillen im Griffteil 25 Griffteil des Drehknopfes 26 Drehrichtung
des Drehschalters 27 abgestufte Öffnung im Griff des Schraubendrehers 28 Fenster
im Griff 29 Leuchtdiode 30 Flachlinse 31 Rastvorsprünge am Schaft des Drehknopfes
32 unterer Teil der abgestuften Öffnung 33 oberer Teil der abgestuften Öffnung
34
Erhebungen zwischen den Radialrillen 35 Vertiefung im Griffteil des Drehknopfes
36 Vorsprung im oberen Teil der abgestuften Öffnung 37 Hochohmwiderstand 38 Transistor
39 Transistor 40 Teilerwiderstand 41 Strombegrenzungswiderstand 42 Vorwiderstand
43 Abrutschsicherung 44 Vorsprünge am Batteriegehäuse 45 Ansätze an der Schraubendrehklinge
46 Öffnung im Batteriegehäuse 47 Vorsprünge zum Einrasten des Batteriegehäuses 48
Abschrägungen an den Vorsprüngen 44 49 Bügel an der Spiralfeder 50 Vertiefungen
an der Metallkappe 51 Deckel des Batteriegehäuses