CN110278879B - 一种低功耗安全型畜牧用高压围栏 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低功耗安全型畜牧用高压围栏，其由多个围栏单元构成，每个围栏单元包括围栏柱、围栏底架、固定插钎、导电栏线、状态灯、太阳能电池板和高压配电柜；每个围栏单元的围栏柱为两根，其和底部的围栏底架组成“凵”字形围栏框架，两根围栏柱中间平行安装有导电栏线+和导电栏线‑，导电栏线+和导电栏线‑间隔排列，导电栏线+和导电栏线‑的两端通过绝缘子固定在两根围栏柱上；高压配电柜内设置有太阳能板稳压电路、高压源、线性稳压源和控制电路，通过控制电路判断接触围栏的物体性质，并控制高压源在牲畜接触时导通，实现低功耗和使用安全的效果。

Description

一种低功耗安全型畜牧用高压围栏

技术领域

本发明涉及畜牧器材技术领域，更具体的说，尤其涉及一种畜牧用低功耗安全型的高压围栏。

背景技术

畜牧业作为农业的主要组成部分之一，现如今，人们大多采用群养的方式，护栏作为圈养的重要设备，圈养牲畜的情况下，有时牲畜会躁动而冲击畜栏，而现如今的畜牧护栏的抗冲击性不够强，并且牲畜冲击护栏时，不仅护栏会受到损坏，牲畜本身也会受到伤害。

畜牧行业中为了防止牲畜逃离护栏，往往会在护栏上设置相应的高压电网，当牲畜触及到带有高压电的护栏时，牲畜立刻受到高压电击，这种高压电击的感受足以使牲畜们产生痛感，因此带有高压电的护栏使得牲畜产生条件反射，使其惧怕靠近护栏，从而达到控制牲畜越出护栏的目的。护栏所带的高压电网虽然电压很高，但由于电流很小，即便牲畜触碰也不会对其生命造成危害。因此在护栏上增加此类高压电网，可以大大方便畜牧的管理。

现有技术中，公开号为CN206149578U的专利文献公开了一种可切换低压高压的畜牧高压防护栏，但是其采用的是红外线感应模块，其只能感应到有物体靠近护栏，其不能判断靠近的是否是牲畜，在环境条件复杂露天使用时，很容易导致误操作产生。

现有技术中，公开号为CN104684230B的专利文献同样公开了一种可切换低压高压的低功耗高压防护栏，其采用的是牲畜接触报警开关S2后产生警报并接通高压源，采用接触开关的电路响应较慢，同时也存在其不能判断靠近的是否是牲畜，在环境条件复杂露天使用时，很容易导致误操作产生的问题，且该防护栏需要外接交流电源，使用场合很有限。

现有技术中，公开号为CN 2633014Y的专利文献同样公开了一种可切换低压高压的低功耗高压防护栏，其采用围栏线获得畜体的交流噪声电压后接通高压源，由于围栏线本身就是一组很长的导体，其可以起到天线的作用，其获得的脉冲电信号很容易受到空间内电磁信号的影响，并不十分可靠，因此，采用该检测方式，在电磁环境条件复杂露天使用时，也很容易导致误操作产生。

发明内容

针对背景技术中出现的问题，本发明提出了一种低功耗安全型畜牧用高压围栏，其由多个围栏单元构成，每个围栏单元包括围栏柱、围栏底架、固定插钎、导电栏线、状态灯、太阳能电池板和高压配电柜；其特征在于：所述导电栏线包括导电栏线+和导电栏线-，所述状态灯包括红led灯、黄led灯和绿led灯；所述每个围栏单元的所述围栏柱为两根，其和底部的所述围栏底架组成“凵”字形围栏框架，两根所述围栏柱中间平行安装有所述导电栏线+和所述导电栏线-，所述导电栏线+和所述导电栏线-间隔排列，所述导电栏线+和所述导电栏线-的两端通过所述绝缘子固定在两根所述围栏柱上，两者间隔≥10cm。导电栏线可采用韧性较好的不锈钢丝绞线，镍铬合金绞线，铜丝或者铝丝绞线，还可采用带有芒刺的绞线。

进一步的，所述围栏底架下部安装有多个所述固定插钎，通过所述固定插钎将围栏单元固定在地上，所述“凵”字形围栏框架旁设置有所述高压配电柜，所述高压配电柜顶部安装有所述太阳能电池板，向所述高压配电柜内供电。

进一步的，所述高压配电柜内设置有相关电源和动作电路，包括：太阳能板稳压电路、高压源、线性稳压源、控制电路；所述太阳能电池板连接到所述太阳能板稳压电路，所述太阳能板稳压电路将所述太阳能电池板的电能进行稳压后经过二极管D1输入到蓄电池BT1内储存，蓄电池BT1一端接地，另一端通过空气开关QF输出低压安全电压分别到所述线性稳压源、继电器KM3静触点和二极管D7的正极，二极管D7的负极连接继电器KM1的长闭触点；所述线性稳压源和空气开关QF之间串接有长闭继电器开关KM4；所述线性稳压源输出经过稳压的电压到电源VCC和电源VDC，继电器KM3另一端连接所述高压源的电压输入端，蓄电池BT1输出的安全电压经过所述高压源内部的初级稳压电路、开关电路和升压变压器升压处理后输出高压电到继电器KM1的长开触点，电容C1为耐高压电容，用于稳定输出的高压电，其一端连接继电器KM1的长开触点，另一端接地，继电器KM1为单刀双掷继电器，其公共触点连接所述导电栏线+。

进一步的，所述导电栏线-通过采样电阻R1接地，继电器KM2为长闭继电器，其开关部动触点连接到所述导电栏线-和采样电阻R1之间，继电器KM2静触点通过电容C8接地，集成运算放大器LMX58a的同相输入端连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接到继电器KM2静触点和电容C8之间，集成运算放大器LMX58a的反向输入端连接LMX58a的输出端，LMX58a的输出端连接电阻R3的一端，电阻R3的另一端连接集成运算放大器LMX58d的同相输入端，电容C2的一端连接到电阻R3和LMX58d的同相输入端之间，电容C2的另一端接地，电源VDC串联电阻R4和R5，R5接地，LMX58d的反向输入端连接到电阻R4和R5之间，LMX58d的输出端连接电阻R6的一端，电阻R6的另一端分别连接电容C4的一端和三极管Q1的基极，电容C4的另一端接地，三极管Q1的集电极连接电源VCC，三极管Q1的发射极串联电阻R7和发光二极管D4，发光二极管D4的负极接地，电阻R7和发光二极管D4与电容C3并联，电容C3的一端连接三极管Q1的发射极，电容C3的另一端接地。

进一步的，集成运算放大器LMX58b的同相输入端连接电阻R8的一端，电阻R8的另一端连接到继电器KM2静触点和电容C8之间，集成运算放大器LMX58b的反向输入端连接LMX58b的输出端，LMX58b的输出端连接电阻R9的一端，电阻R9的另一端连接集成运算放大器LMX58e的反相输入端，电容C7的一端连接到电阻R9和LMX58e的反相输入端之间，电容C7的另一端接地，电源VDC串联电阻R10和R11，R11接地，LMX58e的同向输入端连接到电阻R11和R10之间，LMX58e的输出端连接电阻R12的一端，电阻R12的另一端分别连接电容C5的一端和三极管Q2的基极，电容C5的另一端接地，三极管Q2的集电极连接电源VCC，三极管Q2的发射极串联电阻R13和发光二极管D5，发光二极管D5的负极接地，电阻R13和发光二极管D5与电容C6并联，电容C6的一端连接三极管Q2的发射极，电容C6的另一端接地。

进一步的，集成运算放大器LMX58c的同相输入端连接电阻R14的一端，电阻R14的另一端连接到继电器KM2静触点和电容C8之间，集成运算放大器LMX58c的反向输入端连接LMX58c的输出端，LMX58c的输出端连接电阻R15的一端，电阻R15的另一端通过电阻R16连接集成运算放大器LMX58f的同相输入端，电阻R15的另一端还通过电阻R19连接集成运算放大器LMX58g的反相输入端，电容C9的一端连接到电阻R15的另一端，电容C9的另一端接地；电源VDC串联电阻R18和R17，R17接地，集成运算放大器LMX58f的反向输入端连接到电阻R18和R17之间；电源VDC串联电阻R20和R21，R20接地，集成运算放大器LMX58g的同相输入端连接到电阻R20和R21之间；LMX58f的输出端连接二极管D2的正极，LMX58g的输出端连接二极管D3的正极，二极管D2的负极和二极管D3的负极连接；电阻R22的一端连接到二极管D2的负极和二极管D3的负极之间，电阻R22的另一端连接三极管Q3的基极，电阻R23的一端连接到电阻R22的另一端和三极管Q3的基极之间，电阻R23的另一端接地，电容C10的一端连接到电阻R22的另一端和三极管Q3的基极之间，电容C10的另一端接地，三极管Q3的发射极接地，电源VCC连接电阻R24的一端，电阻R24的另一端连接三极管Q3的集电极，电阻R25的一端连接到电阻R24的另一端和三极管Q3的集电极之间，电阻R25的另一端连接三极管Q4的基极，电源VCC连接三极管Q4的集电极，三极管Q4的发射极分别连接继电器KM1、KM2、KM3和KM4的控制端，组成继电器驱动电路，同时三极管Q4的发射极还串联电阻R26和发光二极管D6，发光二极管D6的负极接地，电阻R26和发光二极管D6与电容C11并联，电容C11的一端连接三极管Q4的发射极，其另一端接地。

进一步的，发光二极管D4为所述红led灯，发光二极管D5为所述绿led灯，发光二极管D6为黄led灯；继电器KM1、KM2、KM3和KM4选用瞬动断电后延时恢复继电器，上述继电器延时时间为KM4＞KM2＞KM1＞KM3＞1S。

一种上述低功耗安全型畜牧用高压围栏的工作方法，设物体的电阻为RW，所述导电栏线的上的低压电为UL集成运算放大器LMX58a-c输入和输出的电压信号为Ui＝UL×R1/(RW+R1)，设置接触物体为牲畜时的电阻阻值范围为RA-RB，则正常牲畜接触围栏时的电压范围为Ui’-Ui”，Ui’＝UL×R1/(R1+RA)，Ui”＝UL×R1/(R1+RB))，LMX58d的反相输入端的电压设为Umax＝U_VDC×R5/(R4+R5)，调整R4、R5的电阻值使得LMX58d的反相输入端的电压Umax＝Ui’，当Ui＞Umax时，LMX58d输出高电平，使得三极管Q1导通，发光二极管D4发出红光，此时说明与围栏导电栏线接触的是非圈养牲畜，导电栏线有短路风险，需要人工检查。

进一步的，设集成运算放大器LMX58e的同相输入端的电压Umin＝U_VDC×R11/(R11+R10)，调整R11、R10的电阻值使得LMX58e的同相输入端的电压Umin＝Ui”，当Ui＜Umin时LMX58e构成的单门限比较器输出高电平，使得三极管Q2导通，发光二极管D5发出绿光，此时围栏保持正常的低功耗工作模式。

进一步的，设集成运算放大器LMX58f的反相输入端的电压Umax＝U_VDC×R17/(R17+R18)，调整R17、R18的电阻值使得LMX58f的反相输入端的电压Umax＝Ui’；LMX58g的同相输入端的电压Umin＝U_VDC×R20/(R20+R21)，调整R20、R21的电阻值使得LMX58g的同相输入端的电压Umin＝Ui”，当Umin＜Ui＜Umax时LMX58f和LMX58g均输出低电平，通过由Q3构成的非门电路输出高电平，控制三极管Q4导通，发光二极管D6发黄光，此时说明与围栏导电栏线接触的是圈养牲畜，于此同时与三极管Q4发射极连接的继电器KM1、KM2、KM3和KM4控制端导通，控制继电器开关KM3闭合给高压源82供电，控制继电器KM1的公共触点与低压触点断开，同时连接高压触点，此时导电栏线通入高压电，对接触的牲畜进行电击以促使其远离围栏；控制继电器开关KM2、KM4断开，保护控制电路84中的低压元器件不受高压电的影响。

本发明的有益效果是：

采用独立的围栏单元设置，每个围栏单元都具有单独的供电和控制系统，这样组成的围栏即使有部分单元损坏也不影响其它单元的工作。

采用太阳能电池板供电，适合在缺少电力供应的野外圈养牲畜时使用。

采用控制电路检测接触到围栏线的物体是否为圈养牲畜，可进行有效的判断围栏接触物，在检测到是圈养牲畜时，才控制高压电源通电导通，这样有效的降低了蓄电池的电能消耗。

采用三级滤波网络，提高了围栏系统抵抗电磁信号干扰的能力，有效的保证了控制电路工作的稳定性。

可以检测到围栏导电栏线存在短路的风险，并进行报警以及阻止高压电源工作。

附图说明

图1为低功耗安全型畜牧用高压围栏的围栏单元结构图；

图2为低功耗安全型畜牧用高压围栏的几种围栏形状；

图3为低功耗安全型畜牧用高压围栏的电气系统原理图；

附图说明

1、围栏柱；2、绝缘子；3、围栏底架；4、固定插钎；51、导电栏线+；52、导电栏线-；6、状态灯；61、红led灯；62、黄led灯；63、绿led灯；7、太阳能电池板；8、高压配电柜；81、太阳能板稳压电路；82、高压源；821、初级稳压电路；822、开关电路；823、升压变压器；83、线性稳压源；84、控制电路。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。

结合附图1、2，低功耗安全型畜牧用高压围栏，是由多个围栏单元构成，每个围栏单元包括围栏柱1、围栏底架3、固定插钎4、导电栏线、状态灯6、太阳能电池板7和高压配电柜8，其中导电栏线包括导电栏线+51和导电栏线-52，状态灯6包括红led灯61、黄led灯62和绿led灯63。每个围栏单元的围栏柱1为两根，其和底部的围栏底架3组成“凵”字形围栏框架，两根围栏柱1中间平行安装有导电栏线+51和导电栏线-52，导电栏线+51和导电栏线-52间隔排列，导电栏线+51和导电栏线-52的两端通过绝缘子2固定在两根围栏柱1上，两者间隔≥10cm。围栏底架3下部安装有多个固定插钎4，通过固定插钎4将围栏单元固定在地上。“凵”字形围栏框架旁设置有高压配电柜8，高压配电柜8顶部安装有太阳能电池板7，向高压配电柜8内供电。导电栏线可采用韧性较好的不锈钢丝绞线，镍铬合金绞线，铜丝或者铝丝绞线，还可采用带有芒刺的绞线。

结合附图3，高压配电柜8内设置有相关电源和动作电路，包括：太阳能板稳压电路81、高压源82、线性稳压源83和控制电路84。太阳能电池板7产生的电能通过导线连接到太阳能板稳压电路81，太阳能板稳压电路81将太阳能电池板7的电能进行稳压后经过二极管D1输入到蓄电池BT1内储存，蓄电池BT1一端接地，另一端通过空气开关QF输出低压安全电压分别到线性稳压源83、继电器KM3开关触点(静触点)和二极管D7的正极，二极管D7的负极连接继电器KM1的长闭触点，线性稳压源83和空气开关QF之间串接有长闭继电器开关KM4，线性稳压源83输出经过稳压的电压到电源VCC和电源VDC，继电器KM3另一端连接高压源82的电压输入端，蓄电池BT1输出的安全电压经过高压源82内部的初级稳压电路821、开关电路822和升压变压器823升压处理后输出高压电到继电器KM1的长开触点，电容C1为耐高压电容，用于稳定输出的高压电，其一端连接继电器KM1的长开触点，另一端接地，继电器KM1为单刀双掷继电器，其公共触点(动触点)连接导电栏线+51。高压源82输出的高压为5KV-12KV

导电栏线-52通过采样电阻R1接地，继电器KM2为长闭继电器，其一端(动触点)连接到导电栏线-52和采样电阻R1之间，继电器KM2另一端(静触点)连接控制电路84。其具体连接关系为，继电器KM2另一端通过电容C8接地，集成运算放大器LMX58a的同相输入端连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接到继电器KM2静触点和电容C8之间，集成运算放大器LMX58a的反向输入端连接LMX58a的输出端，构成电压跟随器。LMX58a的输出端连接电阻R3的一端，电阻R3的另一端连接集成运算放大器LMX58d的同相输入端，电容C2的一端连接到电阻R3和LMX58d的同相输入端之间，电容C2的另一端接地，电源VDC串联电阻R4和R5，R5接地，LMX58d的反向输入端连接到电阻R4和R5之间，构成单门限比较器，LMX58d的输出端连接电阻R6的一端，电阻R6的另一端分别连接电容C4的一端和三极管Q1的基极，电容C4的另一端接地，三极管Q1的集电极连接电源VCC，三极管Q1的发射极串联电阻R7和发光二极管D4(红led灯61)，发光二极管D4的负极接地，电阻R7和发光二极管D4与电容C3并联，电容C3的一端连接三极管Q1的发射极，电容C3的另一端接地。可选的高压源82的接地端和控制电路84的接地端之间通过现有的保护电路进行隔离(图中未示出)。

集成运算放大器LMX58b的同相输入端连接电阻R8的一端，电阻R8的另一端连接到继电器KM2静触点和电容C8之间，集成运算放大器LMX58b的反向输入端连接LMX58b的输出端，构成电压跟随器。LMX58b的输出端连接电阻R9的一端，电阻R9的另一端连接集成运算放大器LMX58e的反相输入端，电容C7的一端连接到电阻R9和LMX58e的反相输入端之间，电容C7的另一端接地，电源VDC串联电阻R10和R11，R11接地，LMX58e的同向输入端连接到电阻R11和R10之间，构成单门限比较器，LMX58e的输出端连接电阻R12的一端，电阻R12的另一端分别连接电容C5的一端和三极管Q2的基极，电容C5的另一端接地，三极管Q2的集电极连接电源VCC，三极管Q2的发射极串联电阻R13和发光二极管D5(绿led灯63)，发光二极管D5的负极接地，电阻R13和发光二极管D5与电容C6并联，电容C6的一端连接三极管Q2的发射极，电容C6的另一端接地。

集成运算放大器LMX58c的同相输入端连接电阻R14的一端，电阻R14的另一端连接到继电器KM2静触点和电容C8之间，集成运算放大器LMX58c的反向输入端连接LMX58c的输出端，构成电压跟随器。LMX58c的输出端连接电阻R15的一端，电阻R15的另一端通过电阻R16连接集成运算放大器LMX58f的同相输入端，电阻R15的另一端还通过电阻R19连接集成运算放大器LMX58g的反相输入端，电容C9的一端连接到电阻R15的另一端，电容C9的另一端接地，电源VDC串联电阻R18和R17，R17接地，集成运算放大器LMX58f的反向输入端连接到电阻R18和R17之间，电源VDC串联电阻R20和R21，R20接地，集成运算放大器LMX58g的同相输入端连接到电阻R20和R21之间，LMX58f的输出端连接二极管D2的正极，LMX58g的输出端连接二极管D3的正极，二极管D2的负极和二极管D3的负极连接，构成双门限比较器。电阻R22的一端连接到二极管D2的负极和二极管D3的负极之间，电阻R22的另一端连接三极管Q3的基极，电阻R23的一端连接到电阻R22的另一端和三极管Q3的基极之间，电阻R23的另一端接地，电容C10的一端连接到电阻R22的另一端和三极管Q3的基极之间，电容C10的另一端接地，三极管Q3的发射极接地，电源VCC连接电阻R24的一端，电阻R24的另一端连接三极管Q3的集电极，电阻R25的一端连接到电阻R24的另一端和三极管Q3的集电极之间，电阻R25的另一端连接三极管Q4的基极，电源VCC连接三极管Q4的集电极，三极管Q4的发射极分别连接继电器KM1、KM2、KM3和KM4的控制端，组成继电器驱动电路，同时三极管Q4的发射极还串联电阻R26和发光二极管D6(黄led灯62)，发光二极管D6的负极接地，电阻R26和发光二极管D6与电容C11并联，电容C11的一端连接三极管Q4的发射极，其另一端接地。集成运算放大器LMX58a-g通过电源VCC供电，上述的LMX58指的是德州仪器LM系列的集成运算放大器，实际使用的运放包括但不限于此类芯片。

该围栏单元的工作原理和工作方法为，在低功耗安全型畜牧用高压围栏工作时，太阳能电池板7将太阳能转化为电能通过太阳能板稳压电路81将电能储存到蓄电池BT1内，空气开关QF处于闭合状态，继电器KM3开关处于常开状态，继电器KM1处于公共触点连接低压触点的状态，此时，导电栏线处于低压供电状态，输出电压为UL这样可以大大降低导电栏线的能量损耗。当有物体接触导电栏线时，导电栏线+51和导电栏线-52被接触物体接通，R1为采样电阻(优选1KΩ)，设物体的电阻为RW，此时LMX58a-c输入和输出的电压信号为Ui＝UL×R1/(RW+R1)，由于常见的大型牲畜例如牛羊的表皮电阻一般在几百到几千欧，设置接触物体为牲畜时的电阻范围为RA-RB(例如100Ω-10KΩ)，正常牲畜接触围栏时的电压范围为Ui’-Ui”(即UL×R1/(R1+RA)-UL×R1/(R1+RB))。LMX58d的反相输入端的电压Umax＝U_VDC×R5/(R4+R5)，调整R4、R5的电阻值使得LMX58d的反相输入端的电压Umax＝Ui’，当Ui＞Umax时，LMX58d构成的单门限比较器输出高电平，使得三极管Q1导通，发光二极管D4(红led灯61)发光，此时说明与围栏导电栏线接触的是非圈养牲畜，导电栏线有短路风险，需要人工检查。LMX58e的同相输入端的电压Umin＝U_VDC×R11/(R11+R10)，调整R11、R10的电阻值使得LMX58e的同相输入端的电压Umin＝Ui”，当Ui＜Umin时LMX58e构成的单门限比较器输出高电平，使得三极管Q2导通，发光二极管D5(绿led灯63)发光，说明没有物体接触导电栏线或者接触导电栏线的不是牲畜，此时围栏保持低功耗工作模式。LMX58f的反相输入端的电压Umax＝U_VDC×R17/(R17+R18)，调整R17、R18的电阻值使得LMX58f的反相输入端的电压Umax＝Ui’；LMX58g的同相输入端的电压Umin＝U_VDC×R20/(R20+R21)，调整R20、R21的电阻值使得LMX58g的同相输入端的电压Umin＝Ui”，当Umin＜Ui＜Umax时LMX58f、LMX58g及其外围电路构成的双门限比较器输出低电平，通过由Q3构成的非门电路输出高电平，使得三极管Q4导通，发光二极管D6(黄led灯62)发光，此时说明与围栏导电栏线接触的是圈养牲畜，于此同时与三极管Q4发射极连接的继电器KM1、KM2、KM3和KM4控制端导通，控制继电器开关KM3闭合给高压源82供电，控制继电器KM1的公共触点与低压触点断开，同时连接高压触点，此时导电栏线通入高压电，对接触的牲畜进行电击以促使其远离围栏，如果黄led灯62长时间处于点亮或闪光状态，同样需要进行人工检查，以防止有物体挂在导电栏线上一直触发高压；控制继电器开关KM2断开，保护控制电路84中的低压元器件不受高压电的影响；控制继电器开关KM4断开，同样是保护控制电路84中的低压元器件不受高压源82中开关电路822辐射出的高频电磁信号的影响以及降低蓄电池BT1的瞬时负载。一般来说，在牲畜被高压电击中的一秒内就会做出反应离开围栏，因此，继电器KM1、KM2、KM3和KM4选用瞬动断电后延时恢复继电器，上述继电器延时时间为KM4＞KM2＞KM1＞KM3＞1S，同时采用稳压电容C11并联防止继电器KM1、KM2、KM3和KM4在短时间内连续跳变，并在线性稳压源83断电时提供短时间的供电，C11取值在100mF-10μF，上述继电器可选用线圈继电器，也可以选用响应速度快的固态继电器，固态继电器在高压时还可以防止拉弧现象出现。在牲畜离开导电栏线一段时间后，继电器KM3首先断开，蓄电池BT1不再为高压源82供电；其次继电器KM1也切换回低压触点，为导电栏线提供低压电，围栏进入低功耗模式；然后继电器KM2闭合，为控制电路84提供采样信号；最后KM4闭合，蓄电池BT1为线性稳压源83供电，蓄电池BT1的输出电压小于等于36V。

控制电路84内具有三级滤波网络防止外界电磁信号干扰，分别是由电容C8构成的初级滤波网络，由电容C2、C7和C9组成的次级滤波网络，由电容C4、C5和C10组成的后级滤波网络，对采样和控制信号进行保护，保证了采样和控制信号的准确性，取值＜0.1μF。采用LMX58a-c及其周边电路组成的电压跟随器，对输入的采样信号进行缓冲，同时使得输出的信号能够和次级运算放大器的输入端阻抗匹配，进一步的提高了信号获取和传递的准确性。

当在通入高压电期间围栏导电栏线出现短路时，则蓄电池输出端的空气开关QF会由长闭状态断开，保证了整个围栏电路的运行安全，此时整个围栏的电路处于断电状态，状态灯6全部熄灭，需要人为进行检查排除故障后闭合空气开关QF为围栏通电。

上述实施例中的技术方案已经对本发明的内容进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于木发明中的实施例，木领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (8)

1.一种低功耗安全型畜牧用高压围栏，其由多个围栏单元构成，每个围栏单元包括围栏柱(1)、围栏底架(3)、固定插钎(4)、导电栏线、状态灯(6)、太阳能电池板(7)和高压配电柜(8)；其特征在于：所述导电栏线包括导电栏线+(51)和导电栏线-(52)，所述高压配电柜(8)内设置有相关电源和动作电路，包括：太阳能板稳压电路(81)、高压源(82)、线性稳压源(83)和控制电路(84)；所述太阳能电池板(7)连接到所述太阳能板稳压电路(81)，所述太阳能板稳压电路(81)将所述太阳能电池板(7)的电能进行稳压后经过二极管D1输入到蓄电池BT1内储存，蓄电池BT1一端接地，另一端通过空气开关QF输出低压安全电压分别到所述线性稳压源(83)、继电器KM3静触点和二极管D7的正极，二极管D7的负极连接继电器KM1的长闭触点；所述线性稳压源(83)和空气开关QF之间串接有长闭继电器开关KM4；所述线性稳压源(83)输出经过稳压的电压到电源VCC和电源VDC，继电器KM3另一端连接所述高压源(82)的电压输入端，蓄电池BT1输出的安全电压经过所述高压源(82)内部的初级稳压电路(821)、开关电路(822)和升压变压器(823)升压处理后输出高压电到继电器KM1的长开触点，电容C1为耐高压电容，用于稳定输出的高压电，其一端连接继电器KM1的长开触点，另一端接地，继电器KM1为单刀双掷继电器，其公共触点连接所述导电栏线+(51)；

集成运算放大器LMX58c的同相输入端连接电阻R14的一端，电阻R14的另一端连接到继电器KM2静触点和电容C8之间，集成运算放大器LMX58c的反向输入端连接LMX58c的输出端，LMX58c的输出端连接电阻R15的一端，电阻R15的另一端通过电阻R16连接集成运算放大器LMX58f的同相输入端，电阻R15的另一端还通过电阻R19连接集成运算放大器LMX58g的反相输入端，电容C9的一端连接到电阻R15的另一端，电容C9的另一端接地；电源VDC串联电阻R18和R17，R17接地，集成运算放大器LMX58f的反向输入端连接到电阻R18和R17之间；电源VDC串联电阻R20和R21，R20接地，集成运算放大器LMX58g的同相输入端连接到电阻R20和R21之间；LMX58f的输出端连接二极管D2的正极，LMX58g的输出端连接二极管D3的正极，二极管D2的负极和二极管D3的负极连接；电阻R22的一端连接到二极管D2的负极和二极管D3的负极之间，电阻R22的另一端连接三极管Q3的基极，电阻R23的一端连接到电阻R22的另一端和三极管Q3的基极之间，电阻R23的另一端接地，电容C10的一端连接到电阻R22的另一端和三极管Q3的基极之间，电容C10的另一端接地，三极管Q3的发射极接地，电源VCC连接电阻R24的一端，电阻R24的另一端连接三极管Q3的集电极，电阻R25的一端连接到电阻R24的另一端和三极管Q3的集电极之间，电阻R25的另一端连接三极管Q4的基极，电源VCC连接三极管Q4的集电极，三极管Q4的发射极分别连接继电器KM1、KM2、KM3和KM4的控制端，组成继电器驱动电路，同时三极管Q4的发射极还串联电阻R26和发光二极管D6，发光二极管D6的负极接地，电阻R26和发光二极管D6与电容C11并联，电容C11的一端连接三极管Q4的发射极，其另一端接地。

2.根据权利要求1所述的低功耗安全型畜牧用高压围栏，其特征在于：所述状态灯(6)包括红led灯(61)、黄led灯(62)和绿led灯(63)；所述每个围栏单元的所述围栏柱(1)为两根，其和底部的所述围栏底架(3)组成“凵”字形围栏框架，两根所述围栏柱(1)中间平行安装有所述导电栏线+(51)和所述导电栏线-(52)，所述导电栏线+(51)和所述导电栏线-(52)间隔排列，所述导电栏线+(51)和所述导电栏线一(52)的两端通过绝缘子(2)固定在两根所述围栏柱(1)上，两者间隔≥10cm；所述围栏底架(3)下部安装有多个所述固定插钎(4)，通过所述固定插钎(4)将围栏单元固定在地上，所述“凵”字形围栏框架旁设置有所述高压配电柜(8)，所述高压配电柜(8)顶部安装有所述太阳能电池板(7)，向所述高压配电柜(8)内供电。

3.根据权利要求2所述的低功耗安全型畜牧用高压围栏，其特征在于：所述导电栏线-(52)通过采样电阻R1接地，继电器KM2为长闭继电器，其开关部动触点连接到所述导电栏线-(52)和采样电阻R1之间，继电器KM2静触点通过电容C8接地，集成运算放大器LMX58a的同相输入端连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接到继电器KM2静触点和电容C8之间，集成运算放大器LMX58a的反向输入端连接LMX58a的输出端，LMX58a的输出端连接电阻R3的一端，电阻R3的另一端连接集成运算放大器LMX58d的同相输入端，电容C2的一端连接到电阻R3和LMX58d的同相输入端之间，电容C2的另一端接地，电源VDC串联电阻R4和R5，R5接地，LMX58d的反向输入端连接到电阻R4和R5之间，LMX58d的输出端连接电阻R6的一端，电阻R6的另一端分别连接电容C4的一端和三极管Q1的基极，电容C4的另一端接地，三极管Q1的集电极连接电源VCC，三极管Q1的发射极串联电阻R7和发光二极管D4，发光二极管D4的负极接地，电阻R7和发光二极管D4与电容C3并联，电容C3的一端连接三极管Q1的发射极，电容C3的另一端接地。

4.根据权利要求2所述的低功耗安全型畜牧用高压围栏，其特征在于：集成运算放大器LMX58b的同相输入端连接电阻R8的一端，电阻R8的另一端连接到继电器KM2静触点和电容C8之间，集成运算放大器LMX58b的反向输入端连接LMX58b的输出端，LMX58b的输出端连接电阻R9的一端，电阻R9的另一端连接集成运算放大器LMX58e的反相输入端，电容C7的一端连接到电阻R9和LMX58e的反相输入端之间，电容C7的另一端接地，电源VDC串联电阻R10和R11，R11接地，LMX58e的同向输入端连接到电阻R11和R10之间，LMX58e的输出端连接电阻R12的一端，电阻R12的另一端分别连接电容C5的一端和三极管Q2的基极，电容C5的另一端接地，三极管Q2的集电极连接电源VCC，三极管Q2的发射极串联电阻R13和发光二极管D5，发光二极管D5的负极接地，电阻R13和发光二极管D5与电容C6并联，电容C6的一端连接三极管Q2的发射极，电容C6的另一端接地。

5.根据权利要求3-4任一项所述的低功耗安全型畜牧用高压围栏，其特征在于：发光二极管D4为所述红led灯(61)，发光二极管D5为所述绿led灯(63)，发光二极管D6为所述黄led灯(62)；继电器KM1、KM2、KM3和KM4选用瞬动断电后延时恢复继电器，上述继电器延时时间为KM4＞KM2＞KM1＞KM3＞1S。

6.一种如权利要求5所述的低功耗安全型畜牧用高压围栏的工作方法，设物体的电阻为RW，设所述导电栏线的上的低压电为UL，则集成运算放大器LMX58a-c输入和输出的电压信号为Ui＝UL×R1/(RW+R1)，设置接触物体为牲畜时的电阻阻值范围为RA-RB，则正常牲畜接触围栏时的电压范围为Ui’-Ui”，Ui’＝UL×R1/(R1+RA)，Ui”＝UL×R1/(R1+RB)，LMX58d的反相输入端的电压设为Umax＝UVDC×R5/(R4+R5)，调整R4、R5的电阻值使得LMX58d的反相输入端的电压Umax＝Ui’，当Ui＞Umax时，LMX58d输出高电平，使得三极管Q1导通，发光二极管D4发出红光，此时说明与围栏导电栏线接触的是非圈养牲畜，导电栏线有短路风险，需要人工检查。

7.根据权利要求6所述的工作方法，其特征在于：设集成运算放大器LMX58e的同相输入端的电压Umin＝UVDC×R11/(R11+R10)，调整R11、R10的电阻值使得LMX58e的同相输入端的电压Umin＝Ui”，当Ui＜Umin时LMX58e构成的单门限比较器输出高电平，使得三极管Q2导通，发光二极管D5发出绿光，此时说明围栏保持正常的低功耗工作模式。

8.根据权利要求7所述的工作方法，其特征在于：设集成运算放大器LMX58f的反相输入端的电压Umax＝UVDC×R17/(R17+R18)，调整R17、R18的电阻值使得LMX58f的反相输入端的电压Umax＝Ui’；LMX58g的同相输入端的电压Umin＝UVDC×R20/(R20+R21)，调整R20、R21的电阻值使得LMX58g的同相输入端的电压Umin＝Ui”，当Umin＜Ui＜Umax时LMX58f和LMX58g均输出低电平，通过由Q3构成的非门电路输出高电平，控制三极管Q4导通，发光二极管D6发黄光，此时说明与围栏导电栏线接触的是圈养牲畜，于此同时与三极管Q4发射极连接的继电器KM1、KM2、KM3和KM4控制端导通，控制继电器开关KM3闭合给高压源(82)供电，控制继电器KM1的公共触点与低压触点断开，同时连接高压触点，此时导电栏线通入高压电，对接触的牲畜进行电击以促使其远离围栏；控制继电器开关KM2、KM4断开，保护控制电路84中的低压元器件不受高压电的影响。

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