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Die Erfindung geht aus von einem elektrischen Leiteranschlusselement zur Kontaktierung eines elektrischen Leiters an einer Leiterkarte oder einem elektrischen Gerät nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1.
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Derartige Leiteranschlusselemente werden benötigt, um elektrische Leiter, Kabel oder Litzen elektrisch mit Bauteilen, Geräten oder anderen elektrischen Einrichtungen zu verbinden. Dabei ist eine sichere elektrische und mechanische Verbindung des Leiters, des Kabels oder der Litze mit der Einrichtung zu gewährleisten. Die elektrische Kontaktierung wird meist über ein mechanisches Kontaktelement hergestellt. Dabei ist das Kontaktelement als Feder- oder Schraubkontakt ausgebildet. Über die Feder- oder Schraubkraft kann der Leiter oder das Kabel mechanisch und damit auch elektrisch angeschlossen werden.
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Stand der Technik
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Die
DE 10 2006 018 129 C5 zeigt eine Federkraftklemme mit zumindest einer in einem Gehäuse angeordneten Schenkelfeder. Dabei ist die Schenkelfeder zur Kontaktierung eines eingeführten Leiters ausgelegt und mit Kontaktpins der Federkraftklemme elektrisch verbunden. Über die Kontaktpins kann die Federkraftklemme auf einer Leiterplatte kontaktiert und somit der angeschlossene Leiter mit der Leiterplatte elektrisch verbunden werden.
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Aus der
DE 10 2010 048 698 A1 ist eine elektrische Verbindungsklemme mit einem Isolierstoffgehäuse und mit mindestens einem Federklemmanschluss in dem Isolierstoffgehäuse bekannt. Der Federklemmanschluss ist mit einem Steckanschluss elektrisch verbunden, welcher als Lötstift oder Lötpad ausgebildet ist. Über den Steckanschluss kann die elektrische Verbindungsklemme auf beispielsweise einem Gehäuse oder Gerät elektrisch verbunden werden. Der Federklemmanschluss im Isolierstoffgehäuse ist zur reversiblen Kontaktierung eines elektrischen Leiters vorgesehen.
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Die Druckschrift
DE 28 16 776 C2 offenbart eine Schaltvorrichtung, bei der zwei zueinander parallel einen Isolierstoffsteg durchdringende Federdrahtabschnitte, die Kontaktelemente bilden, vorgesehen sind. Der eine Federdrahtabschnitt ist haarnadelförmig zum Isolier-Stoffsteg zurückgebogen und bildet einen Kontakthaken, in den der andere Drahtabschnitt mit einem rechtwinklig abgebogenen Schaltarm federnd eingehängt werden kann. Eine Kröpfung im Schaltarm verleiht diesem trotz kurzer Baulänge eine weiche Federwirkung und der Kontakthaken ist so bemessen, dass der Schaltarm sich nicht vollständig in ihn einschmiegen kann, sondern von den Schenkeln des Kontakthakens abgefangen wird, wodurch ein gegenüber der Federkraft des Schaltarmes wesentlich höherer Kontaktdruck zwischen Schaltarm und Kontakthaken erzielt wird. Ein endseitiger Haken an einem wandartigen Ansatz der Kunststoffleiste ermöglicht das Einhängen des Schaltarmes, wenn dieser vom Kontakthaken ausgehängt ist. Außerdem bildet der wandartige Ansatz eine Führungswand für den Schaltarm.
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Die Druckschrift
DE 10 2011 105 157 A1 betrifft ein elektrisches Verbindungsmodul mit einem Modulgehäuse, das ein erstes elektrisches Anschlussterminal mit einem ersten Anschlusspol und einem zweiten Anschlusspol umfasst, einem Modulelement mit einem zweiten elektrischen Anschlussterminal, das ein erstes Anschlusspol und ein zweites Anschlusspol umfasst, und mit einem dritten elektrischen Anschlussterminal, das ein erstes Anschlusspol und ein zweites Anschlusspol umfasst, und einem Prüfkanal für die Aufnahme einer Prüfspitze, wobei das erste elektrische Anschlussterminal mit dem dritten elektrischen Anschlussterminal elektrisch über das zweite elektrische Anschlussterminal verbindbar ist, wobei bei bestehender elektrischer Verbindung zwischen dem ersten Anschlusspol des ersten Anschlussterminals und dem ersten Anschlusspol des dritten Anschlussterminals die elektrische Verbindung zwischen dem zweiten Anschlusspol des ersten Anschlussterminals und dem zweiten Anschlusspol des dritten Anschlussterminals trennbar ist, und wobei der Prüfkanal zum elektrischen Kontaktieren des zweiten Anschlusspols des ersten Anschlussterminals mittels der Prüfspitze bei bestehender elektrischer Verbindung zwischen dem ersten Anschlusspol des ersten Anschlussterminals und dem ersten Anschlusspol des dritten Anschlussterminals und bei getrennter elektrischer Verbindung zwischen dem zweiten Anschlusspol des ersten Anschlussterminals und dem zweiten Anschlusspol des dritten Anschlussterminals vorgesehen ist.
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Die Druckschrift
DE 10 2015 113 734 A1 beschreibt einen Steckverbinder mit einem Isolierstoffgehäuse und mindestens zwei nebeneinander in dem Isolierstoffgehäuse angeordneten und voneinander separaten Steckkontaktelementen. Die Steckkontaktelemente haben jeweils einen Federkraftklemmanschluss zum Anschluss eines elektrischen Leiters. Ein erstes Steckkontaktelement hat einen Schaltkontakt zur elektrisch leitenden Verbindung mit einem an einem zweiten Steckkontaktelement angeordneten Gegenschaltkontakt. Der Schaltkontakt hat einen elastisch federnden Schaltarm, der von einem Wurzelbereich eines Stromschienenstücks abragt und unabhängig und entfernt von dem Federkraftklemmanschluss ist. Der Schaltarm hat einen sich zu dem Gegenschaltkontakt des benachbarten zweiten Steckkontaktelementes hin erstreckenden Schaltkontaktabschnitt.
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Nachteilig wirkt sich bei den aus dem Stand der Technik bekannten Leiteranschlusselementen aus, dass keine fehlerfreie Prüfung des Kontakt- und Anschlussstelle des Leiters mit dem Leiteranschlusselement möglich ist. So sind derartige Leiteranschlusselemente meist bereits an einem Gerät oder einer Leiterplatte verbaut, bevor ein elektrischer Leiter oder ein elektrisches Kabel daran angeschlossen wird. Soll nun die Kontaktstelle zwischen Leiteranschlusselement und Leiter auf ihre elektrischen Eigenschaften hin überprüft werden, wird das Ergebnis immer durch die Bauteile und elektrischen Elemente des Gerätes oder der Leiterplatte verfälscht, auf welcher das Leiteranschlusselement montiert ist, da das Leiteranschlusselement bereits elektrisch damit verbunden ist. Eine Messung oder Überprüfung der isolierten Kontaktstelle oder nur des Leiteranschlusselements mit angeschlossenem Kabel ist nicht möglich.
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Aufgabenstellung
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Leiteranschlusselement vorzustellen, welches eine elektrische Messung der Anschlussstelle zwischen Leiteranschlusselement und angeschlossenem Kabel ermöglicht. Dabei soll eine Verfälschung der Messung durch weitere elektrische Elemente, welche bereits mit dem Leiteranschlusselement verbunden sind, ausgeschlossen werden.
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Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Bei der Erfindung handelt es sich um ein elektrisches Leiteranschlusselement, welches aus einem Kontaktträger, zumindest einem darin aufgenommenen ersten Kontaktelement und zumindest einem mit dem ersten Kontaktelement verbundenen zweiten Kontaktelement gebildet wird. Das zweite Kontaktelement ist bereichsweise im Kontaktträger aufgenommen und bereichsweise außerhalb des Kontaktträgers angeordnet. Außerhalb des Kontaktträgers bildet das zweite Kontaktelement einen zweiten Anschlussbereich, welcher zur elektrischen Kontaktierung des Leiteranschlusselements vorgesehen ist. Der zweite Anschlussbereich kann so z.B. auf einer Leiterplatte aufgelötet werden, in eine Leiterplatte eingepresst oder auf andere elektrisch leitende Art angebunden werden. Dafür kann der zweite Anschlussbereich des zweiten Kontaktelements, beispielsweise als sogenannter Press-In-Kontakt, zum direkten Einpressen in ein Kontaktloch einer Leiterplatte ausgebildet sein. Alternativ wäre auch ein Lötkontakt zum Auflöten des zweiten Anschlussbereichs denkbar. Der Kontaktträger ist bevorzugt aus einem elektrisch isolierenden Material, wie zum Beispiel einem Polymer gefertigt.
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Das im Kontaktträger aufgenommene erste Kontaktelement ist zur mechanischen und elektrischen Kontaktierung eines elektrischen Leiters, Kabels oder eine Litze vorgesehen. Dabei ist kann das erste Kontaktelement als Federkontakt oder Schraubkontakt ausgebildet sein. Je nach Anwendung und Einsatzgebiet können hier unterschiedliche, aus dem Stand der Technik bekannte Kontaktierungsarten verwendet werden. Häufig werden bei derartigen Leiteranschlusselementen sogenannte Käfigzugfedern oder Push-In-Kontakte eingesetzt, da diese zur besonders einfachen Montage und Demontage eines Kabels oder einer Litze geeignet sind.
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Um ein Kabel, einen Leiter oder eine Litze mit dem ersten Kontaktelement zu verbinden, ist im Kontaktträger eine Leiteraufnahmeöffnung ausgebildet. Diese Leiteraufnahmeöffnung ermöglicht, auf das im Kontaktträger angeordnete erste Kontaktelement zuzugreifen. Ein Leiter, eine Litze oder ein Kabel kann durch die Leiteraufnahmeöffnung in den Kontaktträger geführt und dort mit dem ersten Kontaktelement verbunden werden. Bekannte Ausführungsformen von Leiteranschlusselementen sehen vor, entweder eine weitere Öffnung im Kontaktträger auszubilden, oder die Leiteraufnahmeöffnung so groß zu gestalten, dass ein Hilfsmittel wie z.B. ein Schraubendreher in den Kontaktträger eingeführt werden kann um damit den ersten Anschlussbereich des ersten Kontaktelements zu öffnen und ein angeschlossenes Kabel, Leiter oder Litze zu lösen.
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Erfindungsgemäß weist das elektrische Leiteranschlusselement eine Trennstelle auf. Die Trennstelle ist im Kontaktträger angeordnet und dafür vorgesehen, die leitende Verbindung zwischen dem ersten Kontaktelement und dem zweiten Kontaktelement elektrisch zu trennen. Das heißt, dass das Trennelement die elektrische Verbindung vom ersten Kontaktelement und dem zweiten Kontaktelement öffnet, so dass kein Strom mehr fließen kann. Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, die Trennstelle zwischen einem ersten Kontaktbereich des ersten Kontaktelements und einem zweiten Kontaktbereich des zweiten Kontaktelements auszubilden.
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Das erste Kontaktelement weist also einen ersten Kontaktbereich auf und das zweite Kontaktelement einen zweiten Kontaktbereich. Der erste Kontaktbereich und der zweite Kontaktbereich stehen in mechanischem und elektrischem Kontakt, so dass Strom vom ersten Kontaktelement zum zweiten Kontaktelement fließen kann.
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Die Trennstelle ist somit als elektrischer Schalter zu sehen, welcher die Verbindung vom ersten Kontaktelement und dem zweiten Kontaktelement öffnet. Das heißt, die Trennstelle ist ein elektrischer Öffner, also ein mechanischer Trennschalter. Dafür weist die Trennstelle zumindest einen beweglichen Teil auf, welcher dafür ausgelegt ist, die elektrische Verbindung zu Öffnen. Der bewegliche Teil der Trennstelle ist dabei vorzugweise ein federelastischer Bereich, der durch das Einbringen einer Kraft ausgelenkt werden kann, bis die Trennstelle geöffnet ist. Bei Entfernen der Kraft federt der bewegliche Teil wieder in seine Ausgangslager zurück und schließt die Trennstelle. Bevorzugt ist der erste Kontaktbereich des ersten Kontaktelements aus einem federelastischen Material hergestellt und bildet so den beweglichen Teil der Trennstelle.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass der Kontaktträger eine Prüföffnung aufweist. Durch die Prüföffnung ist ein Zugriff auf das Innere des Kontaktträgers möglich. Erfindungsgemäß ist die Trennstelle im Kontaktträger an der Prüföffnung angeordnet. Das heißt, dass durch die Prüföffnung ein Zugriff auf die im Kontaktträger befindliche Trennstelle ermöglicht ist. Mit einem entsprechenden Hilfsmittel, zum Beispiel einem Dorn oder einem Prüfstift, kann durch die Prüföffnung die Trennstelle betätigt und die elektrische Verbindung zwischen ersten Kontaktelement und dem zweiten Kontaktelement geöffnet werden.
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Besonders vorteilhaft ist dabei, dass der bewegliche Teil der Trennstelle am ersten Kontaktelement vorgesehen ist. Dadurch kann mit einem Prüfstift durch die Prüföffnung der bewegliche Teil der Trennstelle betätigt und dadurch die Trennstelle geöffnet werden. Da der bewegliche Teil jedoch weiterhin mit dem ersten Anschlussbereich elektrisch verbunden ist, kann so die erfindungsgemäße Aufgabe gelöst und eine Messung der Kontaktierung eines angeschlossenen Kabels, Leiters oder eine Litze mit dem ersten Kontaktbereich des ersten Kontaktelements vorgenommen werden. Durch weitere Bauteile oder elektrische Elemente, die über den zweiten Anschlussbereich des zweiten Kontaktelements mit dem Leiteranschlusselement verbunden sind, kann so eine Messung der Kontaktstelle nicht verfälscht werden.
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Durch die erfindungsgemäßen Merkmale kann das elektrische Leiteranschlusselement zwei Zustände aufweisen: einen ersten, geschlossenen Betriebszustand und einen zweiten, geöffneten Prüfzustand. Im ersten, geschlossenen Betriebszustand ist die Trennstelle geschlossen. Das erste Kontaktelement hat eine elektrische Verbindung mit dem zweiten Kontaktelement. Im zweiten, geöffneten Prüfzustande ist beispielsweise ein Prüfstift durch die Prüföffnung in den Kontaktträger eingeführt. Der Prüfstift betätigt den beweglichen Teil der Trennstelle und öffnet diese. Eine elektrische Verbindung zwischen ersten Kontaktelement und zweiten Kontaktelement ist nicht vorhanden. Dafür kann mit dem Prüfstift die elektrische Kontaktierung eines angeschlossenen Kabels mit dem ersten Kontaktelement überprüft werden.
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Eine spezielle Ausführungsform sieht vor, in dem Kontaktträger mehrere erste und zweite Kontaktelemente aufzunehmen. Entsprechend sind in dem Kontaktträger auch mehrere Trennstellen vorhanden. So kann jedes erste Kontaktelement und das damit verbundene Kabel, Leiter oder Litze einzeln entsprechend der vorliegenden Erfindung überprüft werden.
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Weitere zweckmäßige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sehen vor, den ersten Anschlussbereich des ersten Kontaktelements auch als Lötkontakt oder Press-In-Kontakt auszubilden um diesen mit einer Leiterkarte zu kontaktieren. So kann erfindungsgemäß eine elektrische Verbindung auf einer Leiterkarte getrennt und elektrisch überprüft werden. Ebenso nützlich wäre eine Ausführungsform in welcher der zweite Anschlussbereich des zweiten Kontaktelements als Federkontakt, Schraubkontakt, Käfigzugfeder oder Push-In-Kontakt ausgebildet ist. So könnte eine Verbindung zweier Leiter oder Kabel elektrisch getrennt und überprüft werden.
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Figurenliste
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:
- 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines ersten, geschlossenen Betriebszustands eines Leiteranschlusselements in Schnittdarstellung;
- 2 einen zweiten, geöffneten Prüfzustand des Leiteranschlusselements der 1 in Schnittdarstellung;
- 3 einen ersten, geschlossenen Betriebszustand eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Leiteranschlusselements in zwei Schnittdarstellungen; und
- 4 einen zweiten, geöffneten Prüfzustand des Leiteranschlusselements der 3 in zwei Schnittdarstellungen.
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Die Figuren enthalten teilweise vereinfachte, schematische Darstellungen. Zum Teil werden für gleiche, aber gegebenenfalls nicht identische Elemente identische Bezugszeichen verwendet. Verschiedene Ansichten gleicher Elemente könnten unterschiedlich skaliert sein.
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Die 1 zeigt einen ersten, geschlossenen Betriebszustand eines elektrischen Leiteranschlusselements 1 in Schnittdarstellung. Das Leiteranschlusselement 1 wird von einem Kontaktträger 2 gebildet, welcher am Ende einer Leiterkarte 30 auf deren Oberfläche angeordnet ist. Ein Kabel 20 ist mit dem Leiteranschlusselement 1 verbunden und von rechts in den Kontaktträger 2 eingeführt. Dafür ist im Kontaktträger 2 eine Leiteraufnahmeöffnung 7 eingeformt, durch welche das Kabel 20 hier von rechts in den Kontaktträger 2 eingebracht werden kann.
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Im Kontaktträger 2 des Leiteranschlusselements 1 ist ein erstes Kontaktelement 3 angeordnet. Das erste Kontaktelement 3 ist im Inneren des Kontaktträgers 2 vorgesehen und reicht in den rechten Bereich in welchem auch das Kabel 20 durch die Leiteraufnahmeöffnung 7 eingeführt ist. Im rechten Bereich bildet das das erste Kontaktelement 3 einen ersten Anschlussbereich 3.1 aus. In den ersten Anschlussbereich 3.1 ist über die Leiteraufnahmeöffnung 7 das Kabel 20 eingeführt und angeschlossen. Der erste Anschlussbereich 3.1 des ersten Kontaktelements 3 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Käfigzugfeder, d.h. als sogenannte Cage Clamp, ausgeführt.
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Das erste Kontaktelement 3 ist im Kontaktträger 2 mit einem zweiten Kontaktelement 4 verbunden. Das zweite Kontaktelement 4 kontaktiert mit einem Ende im Inneren des Kontaktträgers 2 das erste Kontaktelement 3. Das zweite Ende des zweiten Kontaktelements 4 bildet außerhalb des Kontaktträgers 2 einen zweiten Anschlussbereich 4.1. Der zweite Anschlussbereich 4.1 ist in der Leiterkarte 30 aufgenommen und elektrisch mit dieser verbunden. Das Leiteranschlusselement 1 stellt somit in dem gezeigten, ersten, geschlossenen Betriebszustand eine elektrische Verbindung zwischen dem angeschlossenen Kabel 20 und der Leiterkarte 30 her.
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Im Kontaktträger 2 ist eine weitere Öffnung, eine Prüföffnung 8, oberhalb des ersten Kontaktelements 3 vorgesehen. Die Prüföffnung 8 ermöglicht den Zugriff auf einen ersten Kontaktbereich 3.2 des ersten Kontaktelements 3 von außerhalb des Kontaktträgers 2. Direkt unter der Prüföffnung 8 ist erfindungsgemäß eine Trennstelle 6 vorgesehen. Die Trennstelle 6 wird durch den ersten Kontaktbereich 3.2 des ersten Kontaktelements 3 zusammen mit einem zweiten Kontaktbereich 4.2 des zweiten Kontaktelements gebildet. Der ersten Kontaktbereich 3.2 und der zweite Kontaktbereich 4.2 berühren sich und sind somit mechanisch und elektrisch verbunden.
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Der zweite Kontaktbereich 3:2 des ersten Kontaktelements 3 ist zumindest bereichsweise beweglich ausgeführt. Dabei ist der Bereich der Trennstelle 6 federelastisch ausgebildet und fungiert so als Schalter, speziell als Öffnungs-Schalter. So können das erste Kontaktelement 3 und das zweite Kontaktelement 4 an der Trennstelle 6 durch eine flexible Verformung des ersten Kontaktbereichs 3.2 geöffnet werden. Im dargestellten, geschlossenen Betriebszustand des Leiteranschlusselements 1 federt der bewegliche Teil des ersten Kontaktbereichs 3.2 so nach oben, dass die Trennstelle 6 geschlossen ist.
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In der 2 ist ein zweiter, geöffneter Prüfzustand eines Leiteranschlusselements 1 in Schnittdarstellung gezeigt. In diesem Prüfzustand ist die Trennstelle 6 geöffnet und somit die elektrische Verbindung des ersten Kontaktelements 3 und des zweiten Kontaktelements 4 getrennt.
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In die Prüföffnung 8 ist ein Prüfstift eingeführt. Der Prüfstift ragt durch die Prüföffnung 8 in den Kontaktträger 2 bis an die Trennstelle 6. Durch den Prüfstift wird der bewegliche Teil der Trennstelle 6 reversibel ausgelenkt und nach unten gedrückt. Durch die flexible Verformung des ersten Anschlussbereichs 3.2 an der Trennstelle 6 werden die das erste Kontaktelement 3 und das zweite Kontaktelement 4 getrennt. Die elektrische Verbindung zwischen dem ersten Kontaktelement 3 und dem zweiten Kontaktelement 4 ist getrennt.
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Gleichzeitig kann mit dem Prüfstift an der Trennstelle 6 eine Messung des Kontaktelements 3 mit dem angeschlossenen Kabel 20 vorgenommen werden. Dabei wird die Messung nicht durch elektrische Bauteile oder Spannungen beeinflusst die über die Leiterkarte 30 am zweiten Anschlussbereich 4.1 des zweiten Kontaktelements 4 anliegen.
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Bei Entfernen des Prüfstifts aus der Prüföffnung 8 federt der bewegliche Teil des ersten Kontaktbereichs 3.2 wieder nach oben und schließt den Kontakt der Trennstelle 6.
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Die 3a, 3b, 4a und 4b zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dabei zeigen die 3a und 4a je eine Schnittdarstellung durch das elektrische Leiteranschlusselement 1. Die 3b und 4b zeigen je eine weitere Schnittdarstellung, wobei der Schnitt um 90° gedreht durch das elektrische Leiteranschlusselement 1 gelegt ist. Die 3a, 3b zeigen das elektrische Leiteranschlusselement 1 in einem ersten, geschlossenen Betriebszustand, während das elektrische Leiteranschlusselement 1 in den 4a, 4b in einem zweiten, geöffneten Prüfzustand dargestellt ist.
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In diesem zweiten Ausführungsbeispiel ist der erste Anschlussbereich 3.1 des ersten Kontaktelements 3 als sogenannter Push-In-Kontakt ausgeführt. In diesen kann ein elektrischer Leiter direkt eingeführt und angeschlossen werden. Das erste Kontaktelement 3 weist in diesem Ausführungsbeispiel zwei, sich gegenüberstehende erste Kontaktbereiche 3.2 auf. Zwischen den ersten Kontaktbereichen 3.2 ist der zweite Kontaktbereich 4.2 des zweiten Kontaktelements 4 angeordnet. Das zweite Kontaktelement 4 ist senkrecht zum ersten Kontaktelement 3 ausgerichtet und bildet unterhalb des Kontaktträgers 2 den zweiten Anschlussbereich 4.1.
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In dem, in den 4a, 4b gezeigten zweiten, geöffneten Prüfzustand ist über die Prüföffnung 8 ein Prüfstift in den Kontaktträger 2 eingeführt. Der Prüfstift ist zwischen den beiden ersten Kontaktbereichen 3.2 des ersten Kontaktelements 3 angeordnet, so dass die beiden ersten Kontaktbereiche 3.2 durch den Prüfstift auseinander gespreizt werden. Dafür ist der Prüfstift in seiner Stärke so ausgelegt, dass durch ihn eine ausreichende Spreizung, d.h. seitliche Bewegung der beiden ersten Kontaktbereiche 3.2 weg vom zweiten Kontaktbereich 4.2 möglich ist. Durch die ausgelenkten ersten Kontaktbereiche 3.2, weg vom zweiten Kontaktbereich 4.2 wird deren gegenseitiger, mechanischer und elektrischer Kontakt gelöst und so die zwei Kontaktstellen 6 geöffnet.
