DE8610558U1 - Vorrichtung zum Prüfen des Ladezustands einer elektrischen Batterie - Google Patents

Description

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Γ/ie Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Prüfen des Ladezüstands einer elektrischen Batteries

Der Ladezustand einer elektrischen Batterie beliebiger Art kann dadurch ermittelt werden/ daß man die Batterie mit einem an ihre beiden Pole angeschlossenen Lastwiderstand belastet, also der Batterie einen elektrischen Strom entnimmt, und dabei gleichzeitig die an den Polen der Batterie anliegende Klemmenspannung mißt. Die bei einer vorgegebenen Belastung auftretende Klemmenspannung ist ein zuverlässiges Maß für den Ladezustand. Zur Messung dieser Klemmenspannung werden nach dem Stand der Technik üblicherweise elektrische Spannungsmeßgeräte, wie Drehspulinstrumente oder Digitalvoltmeter verwendet. Derartige Geräte erlauben zwar eine sehr präzise Messung der Klemmenspannung und damit des Ladezustands, jedoch sind sie kostspielig, voluminös und stoßempfindlich. In vielen Fällen ist überdies die von derartigen Instrumenten gelieferte Genauigkeit der Messung gar nicht erforderlich, denn im allgemeinen genügt es völlig für den Anwender einer Batterie, zu wissen, ob die Batterie noch betriebstauglich oder gar vollgeladen ist oder aber völlig entleert und damit unbrauchbar.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht somit darin, eine Vorrichtung zum Prüfen des Ladezustands einer elektrischen Batterie zu schaffen, die bei einfachem kostengünstigem Aufbau eine für praktische Anwendungen genügend aussagekräftige Prüfung gestattet.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Vorrichtung einen langgestreckten, wenigstens quer zu seiner Längsrichtung biegsamen flächigen Träger umfaßt, daß auf der einen Fläche des Trägers zwei im Abstand zueinander angeordnete elektrisch leitende Kontaktflecken zur Kontaktverbindung

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mit den beiden Polen der zu prüfenden Batterie und eine die beiden Kontaktflecke elektrisch leitend verbindende streifenförmiqo Leitbahn haftend angebracht sind, und daß ein Teil der Lcitbahn mit einer in Abhängigkeit von ihrer Temperatur ihre Farbe ändernde FlUssigkristallfolie überdeckt ist, die mit dein darunter verlaufenden Teil der Leitbahn in thermischer Verbindung steht.

Hei dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung werden zum Prüfen des Ladezustands einer elektrischen Batterie die beiden Pole der zu prüfenden Batterie mit den beiden Kontaktflecken in

^:i elektrischen Kontakt gebracht, so daß durch die die beiden Kontakt flecken verbindende Leitbahn ein elektrischer Strom fließt. !Dieser elektrische Strom führt in Abhängigkeit vom Quadrat der Stromstärke zu einer Erwärmung der Leitbahn, v/obei der Betrag der Stromstärke von dem Ladezustand der Batterie abhängt. Die somit vom Ladezustand der Batterie

( bestimmte Erwärmung der Leitbahn bewirkt ihrerseits, daß sich die mit ihr in thermischer Verbindung stehende temperaturabhängige Flüssigkristallfolie verfärbt. Die Art der Verfärbung läßt somit einen unmittelbaren Rückschluß auf den Ladezustand der Batterie zu.

Ein besonderer Vorteil dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung ist darin zu sehen, daß einerseits eine sehr kleine flache Baufolrm gegeben ist, daß keine mechanisch bewegten Teile vorhanden sind und damit eine völlige Unempfindlichkeit gegen Erschütterungen gewährleistet ist und daß andererseits dennoch eine für praktische Anwendungsfälle völlig ausreichend genaue Anzeige des Ladezustands anhand der Verfärbung der Flüssigkristallfolie geboten wird. Insbesondere eignet sich die flächig ausgebildete erfindungsgemäße Vorrichtung somit als Werbegeschenk und Werbeträger, da sie in beliebiger Weise bedruckt und graphisch gestaltet werden kann.

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Dei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, daß wenigstens ein Teil der unter der FlUssigkristallfolie verlaufenden Leitbahn einen gegenüber den übrigen Teilen der Leitbahn erhöhhen elektrischen Widerstand besitzt, so daß gewährleistet ist, daß der beim Prüfen der Batterie entnommene Strom im wesentlichen nur diesen Teil der Leitbahn erwärmt* Die lokal begrenzte Efhüi'i'üny uöS elektrischen Widerstandes der Leitbahn kann dadurch erreicht werden, daß entweder die Leitbahn dieses Teils eine geringere Dicke besitzt oder vorzugsweise als Streifen geringerer Breite ausgebildet ist.

Bei Batterien höherer Nennspannung kann es vorteilhaft sein, diesen Streifen geringerer Breite zur Erhöhung des Widerstandswerts mäanderförmig auszubilden.

Vorzugsweise besteht der Träger aus Papier, Karton oder Kunststoff, also Materialien, die die erforderliche Flexibilität besitzen und gleichzeitig eine besondere Isolation der Leitbahn erübrigen.

Zum Schutz der Leitbahn und des gegebenenfalls vorhandenen Aufdrucks auf dem Träger ist bevorzugt vorgesehen, daß der Träger mit einer die Leitbahn, ausgenommen die Kontaktflecken, überdeckenden Kunststoffolie kaschiert ist.

In Abhängigkeit von dem thermischen Ansprechverhalten der Flüssigkristallfolie kann es bevorzugt sein, daß die Flüssigkristallfolie über der Kunststoffolie die Leitbahn überdeckt, also durch die Kunststoffolie von der Leitbahn isoliert ist. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Erwärmung der Leitbahn derart gedämpft auf die Flüssigkristallfolie übertragen wird, daß diese gerade in ihren günstigsten Temperaturbereich mit dem empfindlichsten Farbänderungsverhalten gebracht wird.

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Alternativ hierzu ist es in gewissen Fällen zweckmäßig, die Kunststoffolie im Bereich der Flüssigkristallfolie auszusparen, so daß die Flüssigkristallfolie unmittelbar auf der Leitbahn aufsitzt.

Besonders bevorzugt ist es, daß die Kontaktflecken und die Leitbahn aus einer ausgestanzten oder ausgeschnittenen Metallfolie bestehen, die mit dem Träger haftend verbunden ist. Eine besonders wirtschaftliche Herstellungsweise ergibt sich dann, wenn die Kontaktflecken und die Leitbahn aus einer beispielsweise im Siebdruckverfahren aufgedruckten leitenden Metallpasto gebildet werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, daß der Träger mit einer quer zu seiner Längsachse verlaufenden Falznut versehen ist und in seinem um die Falznut zusammengeklappten Zustand etwa die Gestalt einer Scheckkarte besitzt. Dadurch wird einerseits eine gcrinqe Größe gewährleistet und andererseits ein wirksamer Schutz der Flüssiqkristallfolie und der Leitbahn geboten, wenn der Träger derart zusammengefaltet wird, daß sich die Flüssigkristallfolie und die Leitbahn auf der Innenfläche befinden.

Damit beim häufigen Gebrauch eine Unterbrechung der Leitbahn entlang der Falznut vermieden wird, ist es bevorzugt, daß ein Teil der Leitbahn etwa mittig unter einem längeren Abschnitt der Falznut und parallel zu dieser verläuft. Man erreicht dadurch, daß auch bei häufigem Gebrauch und bei häufigem Zusammenfalten des Trägers allenfalls ein Teil der Leitbahn in Längsrichtung unterbrochen wird, jedoch keinesfalls eine völlige Unterbrechung der Leitbah·. (.wischen den beiden Kontaktflecken erfolgt.

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Zur Anwendung bei Batterien, die nach Art einer Monozelle aus einem zylindrischen Körper bestehen _t an dessen entgegengesetzten Stirnflächen die beiden Pole angebracht sind, ist es bevorzugt, daß die beiden Kontaktflecken auf entgegengesetzten Seiten der Falznut angeordnet sind. Dadurch erreicht man, daß durch entsprechendes Herumbiegen des Trägers die beiden Kontaktflächen in leitende Berührung mit den beiden Polen der Batterie gebracht werden können.

Zur Erleichterung der Abschätzung des Ladezustands der Batterie ist es ferner vorteilhaft, wenn auf den Träger in der Nähe der FlUssiqkristallfolie eine Referenz-Farbskala vorgesehen ist, so daß durch einfachen Farbvergleich der sich unter Stromfluß verfärbenden Flüssigkristallfolie mit einem Feld der Farbskala der Ladezustand ermittelt werden kann.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Draufsicht der Vorrichtung;

Fig. 2 einen Vertikalschnitt der Vorrichtung der Fig. 1 entlang der Schnittlinie B-B;

Fig. 3 einen Vertikalschnitt der Vo-richtung der Fiq. 1 entlang der Schnittlinie A-A;

Fig. 4 eine schematische perspektivische Darstellung £ar Anwendung der Vorrichtung beim Prüfen einer monozellenförmigen Batterie; und

Fig. 5 eine Draufsicht auf eine abgewandelte Ausführungsform der Vorrichtung.

Wie im einzelnen in den Fig. 1 bis 3 gezeigt ist, weist die dargestellte Ausführungsform der Vorrichtung zum Prüfen des Ladezustands einer elektrischen Batterie einen länglich recht- |

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eckigen Träger 1 mit abgerundeten Ecken auf, der quer zu seiner Längsrichtung etwa in der Mitte mit einer Palznut 3 versehen ist, so daß die beiden Hälften sich bündig überdeckend zusammengeklappt werden können und in diesem zusammengeklappten Zustand etwa die Gestalt und Größe einer Scheckkarte besitzen. Der Träger 1 besteht aus einem Karton oder einer Kunststoffplatte oder im einfachsten Fall aus einem starken Papier mit· einem Flächengewicht von etwa 100 bis 15O g/m .

Auf der einen Fläche des Trägers 1, die in der Fig. 1 der Zeichnung in Draufsicht dargestellt ist, sind auf entgegengesetzten Seiten der Falznut 3 zwei etwa kreisrunde Kor.taktflecke Iv, 12 vorgesehen, die über eine Leitbahn 10 elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Diese Leitbahn 10 und die Kontaklrlecken 11, 12 können aus einer ausgeschnittenen oder ausgestanzten Metallfolie, beispielsweise einer Aluminiumfolie bestehen, die auf Jen Träger 1 aufgeklebt ist. Alternativ hierzu ist es möglich, den Träger 1 beispielsweise im Siebdruckverfahren mit einer elektrisch leitenden Metallpaste in Gestalt der Kontaktflecken 11, 12 und der Leitbahn 10 zu bedrucken. Geeignete leitende Metallpasten sind nach dem Stand der Technik bekannt und bedürfen daher keiner näheren Erläuterung.

Wie insbesondere in der Fig. 1 in gestrichelten Linien gezeigt ist, ist die Leitbahn 10 streifenförmig ausgebildet und erstreckt sich zuerst von dem Kontaktfleck 11 der linken Hälfte des Trägers 1 bis unter die Falzlinie 3, biegt an dieser Stelle rechtwinkelig nach oben ab, so daß ihr Bestandteil 14 etwa mittig unter einem längeren Teil der Falznut 3 verläuft. Das freie Ende dieses quer verlaufenden Teils 14 knickt wiederum rechtwinkelig in die rechte Hälfte des Trägers 1 ab und verläuft bis zürn zweiten Kontaktfleck 12. Über der Leitbahn in

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der rechten Hälfte des Trägers 1 ist, wie in der Fig. 1 gezeigt, ein etwa rechteckiges Stück einer in Abhängigkeit von ihrer Temperatur ihre Farbe ändernder Flussigkristallfolie angebracht. Der unter der Flussigkristallfolie 30 verlaufende Teil 13 der Leitbahn ist als Streifen geringerer Breite ausgebildet, so daß dieser Teil 13 der Leitbahn 10 einen höheren elektrischen Widerstand besitzt als die übrigen Teile und dadurch bei Stromdurchfluß vorwiegend dieser Teil 13 und damit auch die darüber liegende "nd mit diesem Teil 1 3 in thermischem Kontakt stehende Flüssi-fkristallfolie 30 erwärmt worden.

Wie insbesondere in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist, ist die mit der Leitbahn 1O versehene Fläche des Trägers 1 mit einer (in der Zeichnung übertrieben dick dargestellten) dünnen Kunststoffolie 2 beschichtet-, welche die gesamte Fläche des Trägers 1 mit Ausnahme der Kontaktflecken 11 und 12 überdeckt. Bei der dargestellten Ausfuhrungsform der Fig. 1 sind also in dieser Kunststoffolie zwei etwa zentrisch zu den Kontaktflecken 11 und 12 kreisrunde Löcher 4 vorgesehen, die einen unmittelbaren Zugang zu den Kontaktflecken 11 und 12 gestatten. Wie insbesondere in der Fig. 3 gezeigt ist, ist die Flüssigkristallfolie über dem Teil 13 der Leitbahn 10 auf der die Leitbahn 10 und den Teil 13 überdeckenden Kunststoffolie 2 angebracht. Dadurch wird erreicht, daß zwar die Flussigkristallfolie elektrisch von der Leitbahn 10 isoliert ist, daß sie aber dennoch einen ausreichenden thermischen Kontakt zu dieser besitzt. Bei einer alternativen Ausführungsform kann die Kunststoffolie 2 ebenso wie bei den Kontaktflecken 11 und 12 im Bereich der Flüssigkristallfolie rechteckförmig ausgespart werden, damit die Flüssigkristallfolie 30 unmittelbar auf den Teil 13 der Leitbrhn 10 aufgesetzt werden kann/ falls dies zur ausreichenden Wärmeübertragung im Einzelfall notwendig sein sollte.

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Die Fig. 4 zeigt in stärk schematisierter perspektivischer
Ansicht die Anwendung der Vorrichtung beim Prüfen einer
monozellenförmigen Batterie 20« Wie dargestellt, wird dabei die Batterie mit ihrem einen Pol durch die Aussparung
4 in der Kunststoffolie 2 auf den einen Köntäktflecken 12
aufgesetzt. Dann wird der in der Fig. 1 linke Teil des Trägers 1 entlang der Faiznut 3 abgeknickt und schließlich in
Richtung des Pfeiles der Fig. 4 derart umgebogen, daß der
Kontaktfleck 11 auf dem an der oberen Stirnseite der Batterie
20 angeordneten Batteriepol leitend aufliegt. Falls die
Batterie 20 noch voll aufgeladen ist, fließt nun ein Strom
durch die Leitbahn 10 und erwärmt insbesondere den schmäleren
Teil 13, so daß auch die darüber liegende Flüssigkristallfolie 30 erwärmt wird und entsprechend der Stärke des Stroms

ihre Farbe ändert. Wenn dagegen die Batterie dermaßen stark

i entladen ist, daß ihre Klemmenspannung durch Spannungsabfall |

an ihrem Innenwiderstand bei Belastung zusammenbricht/ dann I

Wird der durch die Leitbahn 10 fließende Strom so klein sein, |

daß der Teil 13 der Leitbahn 10 nicht nennenswert erwärmt wird I

und damit auch keine oder nur eine geringfügige Erwärmung |

der Flüssigkristallfolie 30 erfolgt. In Abhängigkeit vom |

•Ladezustand der Batterie 20 wird also ein unterschiedlich |

großer Strom durch die Leitbahn 10 fließen und damit auch §

eine unterschiedlich starke Erwärmung der Flüssigkristallfolie |

3O erfolgen. In Abhängigkeit von dem Maß der Erwärmung nimmt I

diese Flüssigkristallfolie unterschiedliche Farben an, die |

eine Beurteilung des Ladezustands gestatten. Um eine genauer^ |

Beurteilung des Ladezustands vornehmen zu können, ist bei einer |

abgewandelten Ausführungsform in der Nähe der Flüssigkristall- |

folie 30 eine (in der Zeichnung nicht dargestellte) Farbskala ;

auf dem Träger vorgesehen, die es gestattet, durch Vergleich \

j eines ihrer Farbfelder mit der jeweils vorliegenden Verfärbung % der Flüssigkristallfolie den Ladezustand der Batterie recht | genau, jedenfalls für praktische Anwendungsbedürfnisse völlig \ ausreichend genau, zu bestimmen. J

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In der Fig« 5 ist eine weitete Ausführungsform einer Vorrichtung zum Prüfen des Ladezustands einer Batterie dargestellt. Diese AusführUngsform besitzt einen länglich rechteckigen Träger 41 in Gestalt und Größe einer Scheckkarte, auf dessen einer Oberfläche wiederum eine zwei Kontaktflecken 51, 52 verbindende Leitbahn 50 angebracht ist* Die beiden Kontaktflecken sind in diagonal gegenüberliegenden Eckbereichen des [ Trägers 41 angeordnet und jeweils angrenzend an den Rand des Trägers 41 etwa viertelkreisförmig gestaltet. Die Leitbahn und der darunter liegende Träger 41 sind mit Ausnahme der etwa viertelkreisförmigen Aussparungen 44 im Bereich der Kontaktflecken 51, 52 wiederum mit einer Kunststoffolie 42 kaschiert. Auf dieser Kunststoffolie 42 ist, einen Teil 53 der Leitbahn 50 überdeckend und in thermischem Kontakt mit diesem eine auf Temperaturänderungen mit Farbänderungen reagierende Flüssigkristallfolie 60 angebracht. Der Teil 53 der Leitbahn 50 unter der Flüssigkristallfolie 60 ist als gegenüber den übrigen Teilen der Leitbahn 50 schmälerer Streifen ausgebildet. Auch bei dieser Ausführungsform ist es entsprechend dem Ansprechverhalten der verwendeten Flüssigkristallfolie 60 möglich, die Kunststoffolie 42 im Bereich der Flüssigkristallfolie 60 auszusparen, so daß ein besonders guter thermischer Kontakt zwischen dem Teil 53 der Leitbahn 50 und der Flüssigkristallfolie sichergestellt werden kann. Neben der Flüssigkristallfolie kann zweckmäßigerweise auf dem Träger 42 eine Referenz-Farbskala (in der Zeichnung nicht gezeigt) vorgesehen sein. Im übrigen entspricht der Aufbau dieser Ausführungsform nach Material und Schichtfolge der vorhergehend mit bezug auf die Figuren 1 bis 4 erläuterten Ausführung.

Bei der Anwendung des Ausführungsbeispiels der Fig. 5 zum Prüfen einer Batterie wird diese Batterie mit einem ihrer Pole auf einen der beiden Kontaktflecken 51 oder 52 in leitende Verbindung mit diesem aufgedrückt und sodann der Träger quer zur Verbindungslinie der beiden Kontaktflechen 51, 52 derart

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umqeschlacjon, daß der jeweils andere Kontaktfleck 52 oder 51 auf d«n anderen Pol der Batterie aufgelegt werden kann. Dadurch,- daß die Flüssigkristallfolie 60 in einer den Kontakt-

I flecken abgewafldton Ecke des Trägers angeordnet^, ist, laßt

sich ihre Verfärbung bei Stromdürchfluß trotz der Umfaltung

I des Tragers beobachten.

Claims (13)

STROHSCHÄNK, URi:'&:STR<ÄS$ER*·'"··' PATENTANWÄLTE Ii UROPHAN P A T HNT A T TORNKYS München, 1 7. April 1988 C 7 - U/Pr Fritz GRUBER und Heinz KOLLER Brienner Straße 54b 8000 München 2 Vorrichtung zum Prüfen des Ladezustands einer elektrischen Batterie -Schutzansprüche-

1. Vorrichtung zum Prüfen des Ladezustands einer elektrischen Batterie, dadurch gekennzeichnet , daß die Vorrichtung einen langgestreckten, wenigstens quer zu seiner Längsrichtung biegsamen flächigen Träger (1) umfaßt, S daß auf der einen Fläche des Trägers (1) zwei im Abstand

zueinander angeordnete elektrisch leitende Kontaktflecken (11, 12) zur Kontaktverbindung mit den beiden Polen der zu prüfenden Batterie (20) und eine die beiden Kontaktflecke (11, 12) elektrisch leitend verbindende streifenförmige Leitbahn (10) haftend angebracht sind, und daß ein Teil der Leitbahn (10) mit einer in Abhängigkeit von ihrer Temperatur die Farbe ändernde Flüssigkristallfolie (30) überdeckt ist, die mit dem darunter verlaufenden Teil der Leitbahn (10) in thermischer Verbindung steht.

PATENTANWÄLTE STROHsCHäNK. URI U STRASSIiR, INNERE WIENES-¹STiR, «,' D'SOOO MÜNCHEN 80, TEL, (089) 4 48 30 37 / 88 Ii

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil (13) der unter der FlUssigkristallfolie (30) verlaufenden Leitbahn (10) einen gegenüber den übrigen Teilen der Leitbahn (10) erhöhten elektrischen Widerstand besitzt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der mit erhöhtem Widerstand ausgebildete Teil (13) der Leitbahn (10) ein Streifen geringerer Breite ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Streifen geringerer Breite mäanderförmig verläuft.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Träger

(1) aus Papier, Karton oder Kunststoff besteht.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Träger (1) mit einer die Leitbahn (10), ausgenommen die Kontaktflecken (11, 12) überdeckendenKunststoffolie (2) beschichtet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkristallfolie (30) über der Kunststoffolie (2) die Leitbahn (10) überdeckt.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet . daß die Kontaktflecken (11, 12) und die Leitbahn (10) aus einer Metallfolie oder einer auf den Trager (1) aufgedruckten leitenden Metallpaste bestehen.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Träger (1) mit einer quer zu seiner Längsachse verlaufenden Faiznut (3) Versehen ist, und in seinem um die Falznut (3) zusammengeklappten Zustand etwa die Gestalt einer Scheckkarte besitzt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß ein Teil (14) der Leitbahn (10) etwa mittig unter einem längeren Abschnitt der Faiznut (3) und parallel zu dieser verläuft.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die beiden Kontaktflecken (11, 12) auf entgegengesetzten Seiten der Falznut (3) angeordnet sind.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß auf dem Träger (1) in der Nahe der Flüssigkristallfolie (30) eine Referenz-Farbskala vorgesehen ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 oder 12, dadurch gekennzeichnet , daß der Träger (41) nach Gestalt und Größe einpr Scheckkarte ausgebildet ist, und daß die Kontaktflecken (51, 52) an diagonal gegenüberliegenden Ecken des Trägers (41) angeordnet sind. (Fig. 5)