WO1995029405A1 - Vorrichtung zum verbinden eines spannungsanzeigegerätes mit einem sensor - Google Patents

Vorrichtung zum verbinden eines spannungsanzeigegerätes mit einem sensor Download PDF

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WO1995029405A1
WO1995029405A1 PCT/EP1995/001469 EP9501469W WO9529405A1 WO 1995029405 A1 WO1995029405 A1 WO 1995029405A1 EP 9501469 W EP9501469 W EP 9501469W WO 9529405 A1 WO9529405 A1 WO 9529405A1
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voltage
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Martin Schuster
Wolfgang Rammler
Theo Ringering
Hans Jakobs
Wolfgang Zuber
Stefanie Vogt
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Karl Pfisterer Elektrotechnische Spezialartikel Gmbh & Co. Kg
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    • G01R15/16—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using capacitive devices
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    • F02P2017/006—Testing of ignition installations, e.g. in combination with adjusting; Testing of ignition timing in compression-ignition engines using a capacitive sensor

Definitions

  • the invention relates to a device for connecting a voltage display device with a sensor capacitively coupled to a conductor of a high-voltage power supply system, with a circuit arrangement which has an input for the electrical voltage supplied by the sensor and an output for connecting the voltage display device.
  • the object of the invention is therefore to create an improved device of the type mentioned at the beginning.
  • This object is achieved by a device having the features of claim 1.
  • the user By designing the device as a prefabricated module, the user has an assembly available that can be checked by the manufacturer, so that compliance with the specified electrical data is guaranteed, and which is reliably and permanently protected against external interference and only still needs to be connected to the sensor on the one hand and the voltage display device on the other hand by means of the plug connections provided and is easy to handle and to be installed at the place of use.
  • the sockets are arranged offset in relation to the front side of the housing which allows access to them, a channel running from the front side to the sockets, which is delimited by an electrically insulating material section formed integrally with the front side is.
  • Such channels enable the realization of an electrically tight closure in a simple manner, which is advantageous because the insulation resistance of the sockets must be several hundred megohms.
  • the inner wall surfaces of the channels leading to the sockets are each formed, at least over part of the channel length, as a conical sealing surface tapering towards the socket for an electrically sealed system of one electrically insulating sealing body, which has a plug pin of the voltage display device concentrically surrounds and forms a corresponding conical ring zone.
  • the housing-forming insulating material are embedded, that is, the housing forms an integral block.
  • This block is preferably an injection molded part made of a thermoplastic.
  • the front of the housing is advantageously bordered by a recessed contact surface. The housing can then be fixed in a simple manner to a carrier plate or the like, since the part of the housing which projects over the contact surface need only be inserted through an opening in the carrier plate.
  • the fixing of the housing to such a carrier plate is particularly simple when the lateral surface of the part of the housing projecting over the contact surface is provided with a groove-like recess for the engagement of the legs of a bracket, between which and the contact surface the carrier plate lies.
  • FIG. 3 shows a view of the front of two identical housings fixed to a carrier plate
  • FIG. 4 shows a longitudinal section of the housing of the exemplary embodiment.
  • a ready-made interface module which has a housing 1 formed as a one-piece block from a plastic with a high insulation capacity.
  • a circuit arrangement 2 two sockets 3 and 4 and the ends of a coaxial cable 5 and an earth line 6 are embedded, as shown in FIG. 4.
  • an elastic grommet 7 is formed, which receives the end sections of the coaxial cable 5 and the ground line 6 connected to the housing 1.
  • the circuit arrangement 2 contains an overvoltage arrester and at least one capacitor in parallel with it.
  • the central conductor of the coaxial cable 5 is connected to the input of the circuit arrangement 2, at the other end of which a connector 8 is provided which can be coupled to the socket to which the electrode forming the sensor is connected.
  • the circuit arrangement 2 is grounded on one side. With this, one end of the grounding line 6 is connected, the other end of which is provided in the exemplary embodiment with a cable lug 9, which enables a high-quality connection with a body lying at zero potential.
  • the current occurring in the event of the surge arrester responding can therefore be derived via the earth line 6 without the risk of an impermissible voltage increase.
  • That side of the housing 1 which faces away from the side carrying the grommets 7 forms a rectangular front side 10.
  • this front side 10 as shown in FIG. 4 shows, the two sockets 3 and 4 set back arranged, the former of which is connected to the voltage-carrying output of the circuit arrangement 2 during operation and the latter to a ground point of the circuit arrangement 2.
  • the distance between the two sockets 3 and 4 and thus also between two channels 11 and 12 aligned with them, which extend from the front 10 to the sockets 3 and 4, is selected to be the same distance as the two connector pins of the voltage display device, not shown, since these are inserted into the sockets 3 and 4.
  • the two channels 11 and 12 taper slightly conically towards the sockets 3 and 4 and each form a conical sealing surface.
  • a frame-shaped contact surface 13 of the housing 1 is set back in the same direction as the sockets 3 and 4.
  • a support plate 14 bears against this contact surface 13 when the cuboid part of the housing 1 projecting over the contact surface 13 penetrates a correspondingly rectangular opening in the support plate 14.
  • the material portion of the housing 1 projecting over the contact surface 13 has a circumferential groove 15 in its outer surface, the distance from the contact surface 13 corresponding to the thickness of the carrier plate 14.
  • the legs 16 'of a mounting bracket 16 are inserted into the groove 15, between which and the contact surface 13 the support plate 14 is clamped.
  • the fixing of the housing 1 on the carrier plate 14 is therefore extremely simple. As shown in FIG. 3, because of the small dimensions of the housing 1, a plurality of housings 1 can easily be fixed next to one another on the support plate 14, which can be, for example, the yoke section of a rail with a U-shaped cross section.
  • the housing 1 is assembled from the rear of the carrier plate 14.
  • a grounding bolt can be provided, which is preferably arranged coaxially with the socket to be connected to ground potential and projects beyond the rear contact surface of the housing.
  • the bolt or, if this protrudes from the rear of the socket to be grounded, these can then be connected in an electrically conductive manner to the grounded carrier plate by means of a screw connection.
  • This screw connection can also be used to ground the shield of the coaxial cable via an electrically conductive connecting element.
  • the coaxial cable cannot only be led away from the housing in the direction of the socket connected to it. You can also run the coaxial cable at a right angle to this socket, so parallel to the carrier plate.
  • the coaxial cable can also be connected to the associated socket outside the housing.
  • This Connection can also be designed in the form of a plug connection.

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Abstract

Eine Vorrichtung zum Verbinden eines Spannungsanzeigegerätes mit einem kapazititiv an einen Leiter eines Hochspannungsenergieversorgungssystems angekoppelten Sensor weist eine Schaltungsanordnung (2) auf, die einen Eingang für die vom Sensor gelieferte elektrische Spannung und einen Ausgang für den Anschluß des Spannungsanzeigegerätes hat. Die Schaltungsanordnung (2) ist in einem geschlossenen Gehäuse (1) eines konfektionierten Moduls enthalten. Vom Gehäuse (1) geht ein an seinem einen Ende mit dem Eingang der Schaltungsanordnung (2) verbundenes Koaxialkabel (5) ab, an dessen anderem Ende ein Stecker (8) vorgesehen ist. Mit einem Massepunkt der Schaltungsanordnung (2) ist ein Erdungsanschluß (6) verbunden. Wenigstens ein den Ausgang der Schaltungsanordnung (2) bildendes Steckbuchsenpaar (3, 4) dient der Herstellung einer Steckverbindung mit dem Spannungsanzeigegerät.

Description

Vorrichtung zum Verbinden eines Spannungsanzeigegerates mit einem Sensor
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verbinden eines Spannungsanzeigegerates mit einem kapazitiv an einen Leiter eines Hochspannungseπergieversorgungssystems angekoppelten Sensor, mit einer Schaltungsanordnung, die einen Eingang für die vom Sensor gelieferte elektrische Spannung und einen Ausgang für den Anschluß des Spannungsanzeigegerates hat.
Bei den bekannten Vorrichtungen dieser Art kann es zu einer falschen Spannungsanzeige kommen, weil eine falsche Schal¬ tungsauslegung nicht ausgeschlossen und kein ausreichender Schutz gegen äußere Störeinflüsse vorhanden ist und die verwendeten Verbindungsleitungen nicht auf die vom Sensor gelieferte Spannung abgestimmt ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbes¬ serte Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen. Diese Aufgabe löst eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1. Durch die Ausführung der Vorrichtung als konfektioniertes Modul steht dem Anwender eine Baugruppe zur Verfügung, die vom Hersteller einer Kontrolle unterzogen werden kann, so daß eine Einhaltung der vorgegebenen elektrischen Daten gewährleistet ist, und die zuverlässig und dauerhaft gegen äußere Störein¬ flüsse geschützt ist und nur noch mit dem Sensor einerseits sowie dem Spannungsanzeigegerät andererseits mittels der vor¬ gesehenen Steckverbindungen verbunden zu werden braucht sowie einfach zu handhaben und am Einsatzort einzubauen ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Steckbuchsen bezüglich der den Zugang zu ihnen gestattenden Frontseite des Gehäuses in dieses hinein versetzt angeordnet, wobei von der Frontseite je ein Kanal zu den Steckbuchsen verläuft, der durch eine einstückig mit der Frontseite ausgebildete, elek¬ trisch isolierende Materialpartie begrenzt ist. Solche Kanäle ermöglichen in einfacher Weise die Realisierung eines elek¬ trisch dichten Verschlusses, was vorteilhaft ist, weil der Isolationswiderstand der Steckbuchsen mehrere hundert Megaohm betragen muß. Deshalb sind bei einer bevorzugten Ausführungs¬ form die Innenwandflächen der zu den Steckbuchsen führenden Kanäle zumindest auf einem Teil der Kanallänge als je eine sich zur Steckbuchse hin verjüngende, konische Dichtungsfläche für eine elektrisch dichte Anlage je eines elektrisch isolie¬ renden Dichtungskörpers ausgebildet, der einen Steckerstift des Spannungsanzeigegerates konzentrisch umgibt und eine korrespondierende konische Ringzone bildet.
Die hohen Anforderungen an die Qualität der Isolation der Spannung führenden Teile und an die Unempfindlichkeit gegen äußere Störeinflüsse lassen sich ohne Schwierigkeiten erfül¬ len, wenn nicht nur die Schaltungsanordnung und die Steck¬ buchsen, sondern auch das eine Ende des Koaxialkabels und der Erdungsleitung in das das Gehäuse bildende Isoliermaterial eingebettet sind, das Gehäuse also einen einstückigen Block bildet. Dieser Block ist vorzugsweise ein Spritzgußteil aus einem thermoplastischen Kunststoff. Vorteilhafterweise ist die Frontseite des Gehäuses von einer zurückversetzten Anlagefläche berandet. Das Gehäuse kann dann in einfacher Weise an einer Trägerplatte oder dergleichen festgelegt werden, da die über die Anlagefläche vorspringende Partie des Gehäuses nur durch eine Öffnung der Trägerplatte hindurchgesteckt zu werden braucht. Besonders einfach ist die Festlegung des Gehäuses an einer solchen Trägerplatte dann, wenn die Mantelfläche des über die Anlagefläche vorspringenden Teils des Gehäuses mit einer nutartigen Vertiefung für den Eingriff der Schenkel eines Bügels versehen ist, zwischen dem und der Anlagefläche die Trägerplatte liegt.
Im folgenden ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im einzelnen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht des vollständigen Ausführungsbeispiels,
Fig. 2 eine andere Seitenansicht des Gehäuses,
Fig. 3 eine Ansicht auf die Frontseite von zwei gleichen, an einer Trägerplatte festgelegten Gehäusen ,
Fig. 4 einen Längsschnitt des Gehäuses des Aus¬ führungsbeispiels .
Es ist bekannt, einen Spannungssensor in Form einer Elektrode kapazitiv an einen Leiter eines Hochspannungsenergieversor¬ gungsnetzes anzukoppeln. Solche Sensoren werden vor allem dann eingesetzt, wenn der Leiter von einer Isolation umgeben ist und deshalb für eine Koπtaktierung nicht zur Verfügung steht. Deshalb werden auch Kabelstecker und/oder die zugehörigen Steckbuchsen häufig mit solchen Sensoren versehen. Bekannt sind ferner Spannungsanzeigegeräte, mittels deren aufgrund der von einem solchen Sensor gelieferten Spannung ein optisches Blinksignal erzeugt wird. Es kann dann ständig überprüft wer¬ den, ob der Leiter des Hochspannungsenergieversorgungssystems seine Betriebsspannung führt.
Für die Verbindung des Spannungsanzeigegerates, das zwei Steckerstifte aufweist, mit einer Steckbuchse, welche an den Sensor angeschlossen ist, ist ein konfektioniertes Schnitt¬ stellenmodul vorgesehen, das als ein einstückiger Block aus einem Kunststoff mit hoher Isolationsfähigkeit ausgebildetes Gehäuse 1 aufweist. In dieses Gehäuse 1 sind eine Schaltungs¬ anordnung 2, zwei Steckbuchsen 3 und 4 sowie die Enden eines Koaxialkabels 5 und einer Erdungsleitung 6 eingebettet, wie Fig. 4 zeigt. An diejenige Stirnseite des Gehäuses 1, aus der das Koaxialkabel 5 und die Erdungsleitung 6 austreten, ist je eine elastische Tülle 7 angeformt, welche die mit dem Gehäuse 1 verbundenen Endabschnitte des Koaxialkabels 5 und der Er¬ dungsleitung 6 aufnehmen.
Die Schaltungsanordnung 2 enthält einen Uberspannungsableiter und parallel zu diesem wenigstens einen Kondensator. Mit dem Eingang der Schaltungsanordnung 2 ist der zentrale Leiter des Koaxialkabels 5 verbunden, an dessen anderem Ende ein Stecker 8 vorgesehen ist, der mit der Steckbuchse kuppelbar ist, an welche die den Sensor bildende Elektrode angeschlossen ist. Die Schaltungsanordnung 2 liegt einseitig auf Masse. Mit die¬ ser ist das eine Ende der Erdungsleitung 6 verbunden, deren anderes Ende im Ausführungsbeispiel mit einem Kabelschuh 9 versehen ist, der eine qualitativ hochwertige Verbindung mit einem auf Nullpotential liegenden Körper ermöglicht. Der im Falle eines Ansprechens des Uberspannungsableiters auftretende Strom kann deshalb über die Erdungsleitung 6 abgeleitet wer¬ den, ohne daß die Gefahr einer unzulässigen Spannungserhöhung auftritt .
Diejenige Seite des Gehäuses 1, welche der die Tüllen 7 tra¬ genden Seite abgewandt ist, bildet eine rechteckförmige Front¬ seite 10. Gegenüber dieser Frontseite 10 sind, wie Fig. 4 zeigt, die beiden Steckbuchsen 3 und 4 zurückversetzt angeord¬ net, von denen erstere mit dem im Betrieb spannungführenden Ausgang der Schaltungsanordnung 2 und letztere mit einem Massepunkt der Schaltungsanordnung 2 verbunden ist. Der Ab¬ stand zwischen den beiden Steckbuchsen 3 und 4 und damit auch zwischen zwei auf diese ausgerichteten Kanälen 11 bzw. 12, welche sich von der Frontseite 10 zu den Steckbuchsen 3 bzw. 4 erstrecken, ist gleich dem Abstand gewählt, den die beiden Steckerstifte des nicht dargestellten Spannungsanzeigegerates aufweisen, da diese in die Steckbuchsen 3 und 4 eingesteckt werden. Die beiden Kanäle 11 und 12 verjüngen sich leicht konisch zu den Steckbuchsen 3 bzw. 4 hin und bilden je eine konische Dichtungsfläche. Wenn die Steckerstifte des Span¬ nungsanzeigegerates in die Steckbuchsen 3 und 4 eingesteckt sind, liegen an diesen Dichtungsflächen korrespondierend aus¬ gebildete Dichtungsflächen von Dichtungskörpern an, welche die beiden Steckerstifte des Spannungsanzeigegerates auf einem Teil ihrer Länge umgeben. Diese Steckerstifte verschließen deshalb zusammen mit den Dichtungskörpern die Kanäle 11 und 12 elektrisch dicht, so daß auch über die Kanäle 11 und 12 keine Feuchtigkeit oder sonstige Störeinflüsse zu den sich im Ge¬ häuse 1 befindenden leitenden Teilen gelangen können.
Gegenüber der Frontseite 10 ist eine rahmenförmige Anlage¬ fläche 13 des Gehäuses 1 in der gleichen Richtung wie die Steckbuchsen 3 und 4 zurückversetzt. An dieser Anlagefläche 13 liegt eine Trägerplatte 14 an, wenn der quaderförmige , über die Anlagefläche 13 vorspringende Teil des Gehäuses 1 eine entsprechend rechteckför ig ausgebildete Öffnung der Träger- platte 14 durchdringt. Die über die Anlagefläche 13 vorsprin¬ gende Materialpartie des Gehäuses 1 weist in ihrer Mantelflä¬ che eine umlaufende Nut 15 auf, deren Abstand von der Aπlage- fläche 13 der Dicke der Trägerplatte 14 entspricht. In die Nut 15 werden die Schenkel 16' eines Befestigungsbügels 16 einge¬ führt, zwischen dem und der Anlagefläche 13 die Trägerplatte 14 festgeklemmt wird. Die Festlegung des Gehäuses 1 an der Trägerplatte 14 ist also äußerst einfach. Wie Fig. 3 zeigt, können wegen der geringen Abmessungen des Gehäuses 1 problemlos mehrere Gehäuse 1 nebeneinander an der Trägerplatte 14 festgelegt werden, bei der es sich beispiels¬ weise um den Jochabschnitt einer im Querschnitt U-förmigen Schiene handeln kann.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel erfolgt die Montage des Gehäuses 1 von der Rückseite der Trägerplatte 14 her. Ist eine Montage von der Vorderseite her erwünscht, kann man statt der Erdungsleitung einen Erdungsbolzen vor¬ sehen, der vorzugsweise gleichachsig zu der auf Erdpotential zu legenden Steckbuchse angeordnet ist und über die rücksei¬ tige Anlagefläche des Gehäuses übersteht. Der Bolzen oder, wenn dieser von der Rückseite der zu erdenden Buchse absteht, diese direkt können dann durch eine Schraubverbindung elek¬ trisch leitend mit der geerdeten Trägerplatte verbunden wer¬ den. Diese Verschraubung kann auch dazu verwendet werden, über ein elektrisch leitendes Verbindungselement den Schirm des Koaxialkabels zu erden. Sofern es nicht möglich ist, den am anderen Ende des Koaxialkabels vorgesehenen Stecker durch die Öffnung in der Trägerplatte hindurchzuführen, wird man bei einer Montage des Gehäuses von vorne her in Verlängerung der mit dem Koaxialkabel zu verbindenden Buchse eine Klemmhülse oder dergleichen vorsehen, mittels deren eine elektrisch leitende und mechanisch feste Verbindung mit dem Innenleiter des Koaxialkabels hergestellt werden kann.
Das Koaxialkabel kann nicht nur in Richtung der mit ihm ver¬ bundenen Buchse vom Gehäuse weggeführt werden. Man kann auch das Koaxialkabel im rechten Winkel zu dieser Steckbuchse, also parallel zur Trägerplatte wegführen.
Schließlich ist es zwar vorteilhaft, aber nicht notwendig, das gehäuseseitige Ende des Koaxialkabels in das Gehäuse einzubet¬ ten. Wie bereits erwähnt, kann das Koaxialkabel auch außerhalb des Gehäuses mit der zugeordneten Buchse verbunden sein. Diese Verbindung kann auch in Form einer Steckverbindung ausgebildet sein .

Claims

A n s p r ü c h e :
Vorrichtung zum Verbinden eines Spannungsanzeigeger tes mit einem kapazititv an einen Leiter eines Hochspannungs¬ energieversorgungssystems angekoppelten Sensor, mit einer Schaltungsanordnung, die einen Eingang für die vom Sensor gelieferte elektrische Spannung und einen Ausgang für den Anschluß des Spannungsanzeigegerates hat, gekennzeichnet durch a) ein konfektioniertes Modul mit einem geschlossenen, die Schaltungsanordnung (2) enthaltenden Gehäuse (1), b) ein vom Gehäuse (1) abgehendes, an seinem einen Ende mit dem Eingang der Schaltungsanordnung (2) verbundenes Koaxialkabel (5), an dessen anderem Ende ein Stecker (8) vorgesehen ist, c) einen mit einem Massepunkt der Schaltungsanordnung (2) verbundenen Erdungsanschluß (6) , d) wenigstens ein den Ausgang der Schaltungsaπordnung
(2) bildendes Steckbuchsenpaar (3, 4) zur Herstellung einer Steckverbindung mit dem Spannungsanzeigegerät.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steckbuchsen (3, 4) bezüglich der den Zugang zu ihnen gestattenden Frontseite (10) des Gehäuses (1) in dieses hinein versetzt angeordnet sind und von der Frontseite (10) je ein Kanal (11, 12) zu den Steckbuchsen (3, 4) ge¬ führt ist, der durch eine einstückig mit der Frontseite (10) ausgebildete, elektrisch isolierende Materialpartie begrenzt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwandfläche wenigstens des einen Kanals (11, 12) auf einem Teil der Kanallänge eine sich zur Steckbuchse (3, 4) hin verjüngende, konische Ringszone als Dichtungs¬ fläche für eine dichte Anlage eines elektrisch isolieren- den Dichtungskörpers aufweist, der einen Steckerstift des Anzeigegerätes konzentrisch umgibt und eine korrespondie¬ rende konische Ringzone bildet.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Frontseite (10) des Gehäuses von einer zurückversetzten Anlagefläche (13) berandet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelfläche des über die Anlagefläche (13) vorsprin¬ genden Teils des Gehäuses (1) mit einer Nut für den Ein¬ griff der Schenkel (16') eines Bügels (16) versehen ist, der das Gehäuse (1) sichert, wenn der vorspringende Teil in eine Öffnung einer Trägerplatte (14) bis zur Anlage der Trägerplatte (14) an der Anlagefläche (13) eingeführt ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß das Gehäuse (1) als einstückiger Block ausgebildet ist, in den die Steckbuchsen (3, 4), die Schaltungsanordnung (2) und das eine Ende des Koaxial¬ kabels (5) und der Erdungsleitung eingebettet sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Erdungsanschluß durch eine vom Gehäuse (1) abgehende Erdungsleitung (6) gebildet ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Erdungsanschluß durch einen vom Gehäuse abstehenden Bolzen gebildet ist, der mit einer geerdeten Trägerplatte elektrisch verbindbar ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schirm des Koaxialkabels elektrisch leitend mit dem Bolzen verbunden ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß das Koaxialkabel parallel zu den Buchsen des Steckbuchsenpaares oder im rechten Winkel zu diesen vom Gehäuse abgeht.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß das Gehäuse (1) ein Spritzgußteil aus einem thermoplastischen Kunststoff ist und die elektri¬ schen Elemente in diesem Kunststoff eingebettet sind.
PCT/EP1995/001469 1994-04-20 1995-04-19 Vorrichtung zum verbinden eines spannungsanzeigegerätes mit einem sensor WO1995029405A1 (de)

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