DE102014101319A1 - Elektrozaunimpulsgenerator - Google Patents

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    • H05CELECTRIC CIRCUITS OR APPARATUS SPECIALLY DESIGNED FOR USE IN EQUIPMENT FOR KILLING, STUNNING, OR GUIDING LIVING BEINGS
    • H05C1/00Circuits or apparatus for generating electric shock effects
    • H05C1/04Circuits or apparatus for generating electric shock effects providing pulse voltages

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Elektrozaunimpulsgenerator mit einem Ladekondensator (C1) und einem durch einen Schalter (S1) getakteten Thyristor (TH1), der den aus einer Versorgungsquelle aufgeladenen Ladekondensator (C1) über einen Hochspannungstransformator (TR2) auf einen daran sekundärseitig angeschlossenen eine Impedanz (Zz) aufweisenden Elektrozaun entlädt, wobei eine Reihenschaltung aus einer Primärwicklung des Hochspannungstransformators (TR2), mit einer parallel geschalteten Kapazität (C2), einer Induktivität (L2), dem Thyristor (TH1) und dem Ladekondensator (C1) einen Entladekreis und eine Reihenschaltung aus dem Ladekondensators (C1), der Induktivität (L2), der Kapazität (C2) mit parallel geschalteter Primärwicklung des Hochspannungstransformators (TR2) und einer Diode (D2) einen Rückspeisekreis zur Rückspeisung von nicht in Verlusten umgesetzter elektrischer Energie in den Ladekondensator (C1), mit einer Thyristor-Gatestrom-Steuerschaltung die außer einem positiven, den Thyristor zündenden Gate-Strom zu einem geeigneten Zeitpunkt auch einen negativen, die Freiwerdezeit verkürzenden Gate-Strom generiert. Somit ist ein Einsatz handelsüblicher Thyristoren, deren Freiwerdezeit ohne besondere Maßnahmen, insbesondere wenn lediglich ein Gate-Ableitwiderstand verwendet wird, zu lang ist um die Ausbildung mehrerer unnötig energieverbrauchenden Schwingungszyklen an gut isolierten Zäunen zu verhindern.

Description

  • Die Erfindung betrifft Elektrozaunimpulsgenerator nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und einen Elektrozaun mit einem solchen Elektrozaunimpulsgenerator.
  • Ein derartiger Elektrozaunimpulsgenerator ist beispielsweise aus der DE 30 09 838 C2 bekannt. Zur Veranschaulichung wird die Schaltung eines derartigen Elektrozaunimpulsgenerators kurz anhand der 1 und 5 erläutert. Aus einer Spannungsquelle, hier ein 12 Volt Akku, wird mittels eines Sperrwandlers T1, TR1 und Diode D1 ein Ladekondensator C1 auf einen vorzugsweise konstanten Wert aufgeladen. Bei netzbetriebenen Geräten besteht dieser Ladekreis üblicherweise aus einer spannungsverdoppelnden Gleichrichterschaltung. Typischerweise liegt die Ladespannung zwischen 250 und 700V und die in C1 gespeicherte Energie zwischen 0,2 und 30 Joule. Parallel zum Ladekondensator C1 liegt typischerweise eine Reihenschaltung aus der Primärwicklung eines Hochspannungstransformators TR2, einer Drossel L2 sowie einem Thyristor TH1, die den Entladekreis von C1 bilden. Der Thyristor TH1 wird angesteuert durch einen Schalter S1, der zumeist in üblicherweise regelmäßigen Zeitabständen von typischerweise einer Sekunde kurzzeitig, für den typischerweise 10us betragenden Zeitraum zwischen t1 und t2 in 5 schließt, so dass die Ladung des Ladekondensators C1 über die Primärwicklung des Hochspannungstransformators TR2 abfließen kann. Hierdurch wird in der Sekundärseite des Hochspannungstransformators TR2 ein hoher Spannungsimpuls erzeugt, welcher einen Stromfluss in einem daran angeschlossenen Elektrozaun mit seiner komplexen Impedanz Zz, die neben ohmschen, kapazitiven und induktiven Anteilen auch Elemente wie Funkenstrecken enthalten kann, zur Folge hat.
  • Wie bereits erwähnt, wird aus einer Versorgungsquelle zunächst der Ladekondensator C1 auf eine Zwischenkreisspannung aufgeladen. Wird nachfolgend nun der Schalter S1 geschlossen, zündet der Thyristor TH1 und wechselt somit vom gesperrten in den leitenden Zustand. Daraufhin entlädt sich der Ladekondensator C1 über den zur Primärwicklung parallel geschalteten Kondensator C2, die Primärseite des Hochspannungstrafos TR2 mit an der Sekundärseite angeschlossenen komplexen Zaunlast, die sich zusammensetzt aus der Impedanz des Elektrozaunes, einer zu dem Hochspannungstransformator TR2 und C2 primärseitigen in Reihe geschalteter Induktivität L2 und dem Thyristor TH1. Unter der Voraussetzung, dass der Elektrozaun gut isoliert ist, weist er als wesentliche Komponente eine Kapazität gegen Erde auf. Diese sekundärseitige Kapazität vergrößert, wenn alle Verluste unberücksichtigt bleiben und der Hochspannungstransformator TR2 als idealer Transformator betrachtet wird, eine zu dem Hochspannungstransformator TR2 primärseitig parallel geschaltete Kapazität C2. Dies führt zu einer Verringerung der Resonanzfrequenz eines aus der primärseitigen Kapazität C2, der primärseitigen Induktivität L2 und dem Ladekondensator C1 bestehenden Reihenkreises. Am Ende der ersten Halbwelle der so entstehenden Schwingung kehrt sich die Stromrichtung um, wie in 5 dargestellt. Somit wird der Haltestrom von TH1 unterschritten. Eine parallel zu dem Thyristor TH1 angeordnete Diode D2 übernimmt während der negativen zweiten Halbwelle einer Schwingung des Reihenkreises die Stromführung und speist nicht in Verlusten (z. B. bei Tierberührung am Zaun) umgesetzte Energie in den Ladekondensator C1 zurück. Ist der Schalter S1, vorzugsweise bereits zum Ende der ersten Halbwelle, also etwa zum Zeitpunkt t2 in 5, wieder offen und ist die Freiwerdezeit des Thyristors TH1 kürzer als die Dauer der zweiten Halbwelle, sind zum Ende der zweiten Halbwelle sowohl der Thyristor als auch die parallel geschaltete Diode D2 gesperrt, eine dritte wiederum positive Halbwelle kann sich nicht ausbilden und damit endet der Zyklus zu diesem Zeitpunkt. Die Energie, die in den Ladekondensator C1 während der zweiten Halbwelle zurückgespeist wurde, muss nachfolgend nicht aus der Versorgungsquelle, beispielsweise einer Batterie, einem Akku oder dem öffentlichen Netz, entnommen werden, sondern kann innerhalb des Elektrozaunimpulsgenerators für den nächsten Zyklus wieder verwendet werden. Ist hingegen die Freiwerdezeit des eingesetzten Thyristors länger als die Dauer der negativen zweiten Halbwelle, bildet sich eine weitere positive Halbwelle aus und es kommt zu einer auf Grund von Verlusten gedämpften Schwingung, wie in 5 zeigt, die ein fast vollständiges Aufbrauchen der Anfangs in C1 gespeicherten Energie zur Folge hat. Damit muss die gesamte Energie für einen folgenden Impuls aus der Versorgungsquelle entnommen werden, was insgesamt zu einem weniger wirtschaftlichen Betrieb führt.
  • Problematisch hierbei ist allerdings, dass der eingesetzte Thyristor TH1 zwar schnell mittels des Schalters S1 eingeschaltet werden kann, aber keine Möglichkeit besteht, TH1 wieder auszuschalten. Soll also nur ein Schwingungszyklus ausgeführt werden und nicht eine Reihe von langsam abklingenden Zyklen erzeugt werden, um nicht im Zaun umgesetzt Energie für den nächsten Impuls in C1 zurückzuspeisen, müssen Thyristoren mit einer entsprechend kleinen Freiwerdezeit und einer ausreichenden Spannungsfestigkeit und Stromtragfähigkeit in einem solchen Impulsgenerator eingesetzt werden. Derartige schnelle Thyristoren benötigen typischerweise nur einen Widerstand R2 zur Gate-Strom Ableitung, also lediglich ein passives Element um ihre typisch kurzen Freiwerdezeiten zu erreichen. Dies ist insbesondere vor dem Hintergrund wichtig, da Thyristoren mit derartigen Eigenschaften heutzutage nicht mehr ausreichend produziert werden, da Bildschirme und Fernsehgeräte mit Bildschirmröhren heutzutage nicht mehr produziert werden und dies der hauptsächliche Einsatzbereich solcher Thyristoren mit derartigen Eigenschaften waren.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Elektrozaunimpulsgenerator nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart weiterzubilden, dass auch Thyristoren darin eingesetzt werden deren Eigenschaften, insbesondere hinsichtlich der Freiwerdezeit, der Spannungsfestigkeit und der Stromtragfähigkeit eigentlich nicht in solchen gattungsbildenden Elektrozaunimpulsgeneratoren eingesetzt werden können.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Elektrozaunimpulsgenerator mit allen Merkmalen des Patentanspruchs 1. Ferner wird diese Aufgabe gelöst durch einen Elektrozaun mit einem solchen Elektrozaunimpulsgenerator. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den Unteransprüchen.
  • Der erfindungsgemäße Elektrozaunimpulsgenerator weist einen Ladekondensator und einen durch einen Schalter getakteten Thyristor auf, der den über eine Versorgungsquelle aufgeladenen Ladekondensator über einen Hochspannungstransformator auf eine darin sekundärseitig angeschlossenen eine Impedanz aufweisenden Elektrozaun entlädt, wobei eine Reihenschaltung aus einer Primärwicklung des Hochspannungstransformators mit einer parallel geschalteter Kapazität, einer Induktivität, dem Thyristor und dem Ladekondensator einen Entladekreis und eine Reihenschaltung aus dem Ladekondensator, der Induktivität, der Kapazität mit parallel geschalteter Primärwicklung des Hochspannungstransformators und einer Diode einen Rückspeisekreis zur Rückspeisung von nicht in Verlusten umgesetzter elektrischer Energie in den Ladekondensator bilden. Der erfindungsgemäße Elektrozaunimpulsgenerator zeichnet sich dadurch aus, dass eine Thyristor-Gatestrom-Steuerschaltung vorgesehen ist, durch welche eine Zuführung eines positiven Gate-Stromes gegen die Kathode desThyristors für einen geeigneten Zeitraum die Zündung des Thyristors durchführbar ist und welche gleichzeitig dazu geeignet ist, unabhängig von einem Gate-Ableitwiderstand zu einem geeigneten folgenden Zeitpunkt einen die Freiwerdezeit des Thyristors (TH1) verkürzenden negativen Gate-Strom gegen die Kathode des Thyristors (TH1) zu erzeugen. Die Veranschaulichung in 4 zeigt diese Komponente beispielhaft als zusätzlichen Schalter S2 in Verbindung mit der mit –5V bezeichneten Hilfsenergiequelle.
  • Durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung des Elektrozaunimpulsgenerators ist es möglich, in diesen auch Thyristoren einzusetzen, deren Freiwerdezeit normalerweise nicht dazu geeignet ist, in solchen Elektrozaunimpulsgeneratoren eingesetzt zu werden, ohne mit zu hohen Energieverlusten arbeiten zu müssen, die eine als Batterie eingesetzte Spannungsquelle zu schnell entladen würden. Durch eine Vorrichtung, die zu einem geeigneten Zeitpunkt aus einer Quelle einen negativen Gate-Strom erzeugt, wird eine Verkürzung der Freiwerdezeit gegenüber der Freiwerdezeit, die üblicherweise mit Hilfe eines Gate-Ableitwiderstandes zwischen Gate und Kathode erreicht werden kann, erreicht. Hierdurch ist es möglich, die Freiwerdezeit auch von solchen Thyristortypen, die, wenn sie lediglich mit einem einfachen Gate-Ableitwiderstand versehen sind und in dieser Beschaltung die für einen energiesparenden Betrieb notwendigen kurzen Freiwerdezeiten nicht erreichen, soweit zu verkürzen, dass sie während der ersten negativen Halbwelle vom leitenden in den gesperrten Zustand wechseln und sich somit keine zweite positive Halbwelle entwickeln kann. Hierdurch wird die Verlustenergie des erfindungsgemäßen Elektrozaunimpulsgenerators minimiert, da im Schwingkreis gespeicherte Energie in den Ladekondensator zurückgespeist wird beziehungsweise durch das Fehlen weiterer, in Folge von Verlusten gedämpfter Schwingungen gar nicht erst aus dem Ladekondensator entnommen wird.
  • Nach einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Schalter dabei aus mehreren elektronischen Bauteilen in Form von ohmschen Widerständen und wenigstens eines Transistors ausgebildet. Diesem Schalter ist dabei der Microprozessor vorgeschaltet, der zu einem geeigneten Zeitpunkt mittels eines Impulses den Schalter schließt, so dass durch die Zuführung eines negativen Gate-Stromes die Freiwerdezeit soweit verkürzt wird, dass der Thyristor zum Ende der ersten negativen Halbwelle in den gesperrten Zustand zurückgekehrt ist. Infolge dessen kann sich keine weitere positive Halbwelle entwickeln und der energiesparende Betrieb des Elektrozaunimpulsgenerators ist gegeben.
  • Dabei hat es sich in einer ersten Ausgestaltung der Erfindung als besonders vorteilhaft erwiesen, dass ein weiterer Schalter vorgesehen ist und dass die beiden Schalter aus mehreren elektronischen Bauteilen derart gebildet sind, dass eine zeitlich unabhängige Steuerbarkeit gegeben ist, wobei der erste Schalter den Gate-Anschluss des Thyristors mit einem positiven Strom zur Zündung und der zweiter Schalter den Gate-Anschluss des Thyristors mit einem die Freiwerdezeit verkürzenden negativen Strom aus einer Quelle mit negativer Spannung gegen den Kathoden-Anschluss des Thyristors versorgt.
  • Besonders vorteilhaft ist es zudem, wenn die zeitlich unabhängige und/oder abhängige Steuerung des ersten Schalter und/oder des zweiten Schalters mittels eines Mikrocontrollers ausgeführt wird.
  • Weiterhin vorteilhaft ist, dass zur Ermittlung einer optimalen zeitlichen Abfolge des Schließens beziehungsweise Öffnens des ersten Schalters und/oder des zweiten Schalters der Microcontroller mittels einer Signalaufbereitung den zeitlichen Verlauf der Schwingung des Schwingkreises und der primärseitigen Impedanz des Hochspannungstransformators an ein oder mehreren Stellen überwacht und daraus die jeweiligen Zeitpunkte bestimmt.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zur Erzeugung des die Freiwerdezeit des Thyristors verkürzenden negativen Gate-Stromes eine Drossel derart eingesetzt wird, dass während des Zeitraums in dem der erste Schalter geschlossen ist und der Thyristor mit einem positiven, zündenden Gate-Strom versorgt wird, gleichzeitig Energie in die Drossel eingespeist wird, die nach dem Öffnen des ersten Schalters den die Freiwerdezeit verkürzenden negativen Gate-Strom erzeugt und somit auf einen zweiten Schalter und auf eine gegen Kathode des Thyristors negative Hilfsspannungsquelle verzichtet werden kann.
  • Vorteilhaft ist es zudem, dass mindestens ein weiteres elektronisches Bauelement, insbesondere eine Diode, die nach dem Öffnen des ersten Schalters entstehende negative Spannung beziehungsweise den Strom begrenzt. Die negative Hilfsspannungsquelle kann, um die erfindungsgemäße Verkürzung der Freiwerdezeit zu erzielen, nicht nur unmittelbar sondern auch, um bestimmte vorteilhafte Strom- beziehungsweise Spannungskurvenformen zu erzielen, mittelbar über weitere elektronische Bauelemente mit der Gate-Kathoden-Strecke des Thyristors (TH1) verbunden sein.
  • Um die notwendigen Energien in dem Ladekondensator speichern zu können, hat es sich bewährt, dass die Kapazität des Ladekondensators wenigstens um eine Zehnerpotenz größer ist als die der primärseitigen Kapazität.
  • In die gleiche Richtung zielt die Ausgestaltung, dass die Induktivität der Primärspule des Hochspannungstransformators wenigstens um eine Zehnerpotenz größer ist als die der primärseitigen Induktivität.
  • Um sowohl den zeitlichen Verlauf als auch die Amplitude der Spannung beziehungsweise des Stromes des aus der primärseitigen Induktivität und der primärseitigen Kapazität bestehenden Reihenkreises mit eintransformierter Zaunlast (Zz) bestimmen zu können, ist dabei ein Sensor vorgesehen, der vorzugsweise vor der Anode des Thyristors angeordnet ist.
  • Abschließend soll auch noch ein Elektrozaun geschützt sein, der einen zuvor beschriebenen Elektrozaunimpulsgenerator aufweist.
  • Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
  • Es zeigen:
  • 1: einen Elektrozaunimpulsgenerator nach dem Stand der Technik,
  • 2: ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Elektrozaunimpulsgenerators,
  • 3: ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Elektrozaunimpulsgenerators,
  • 4: ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Elektrozaunimpulsgenerators und
  • 5: eine schematische Darstellung der typischen Zeitverläufe des Stromes durch eine Induktivität eines Elektrozaunimpulsgenerators.
  • In 1 ist ein Elektrozaunimpulsgenerator nach dem Stand der Technik dargestellt, der einen Thyristor TH1 mit kurzer Freiwerdezeit benötigt, um zu verhindern, dass sich mehr als eine positive und negative Halbwelle im Schwingkreis L2, C1 und C2 mit parallel geschalteter Primärwicklung des Hochspannungstransformators TR2 ausbilden, da lediglich der Gate-Ableitwiderstand R2 einen negativen Gate-Strom ausbildet.
  • In 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Elektrozaunimpulsgenerators dargestellt, bei dem mittels der während der Zündung über R4 und T2 in L1 eingespeicherten Energie aktiv ein negativer Gate-Strom erzeugt wird und somit eine Verkürzung der Freiwerdezeit des Thyristors erreicht wird, mit typischerweise einem Mikrocontroller µc als steuerndem Element,
  • In 3 ist eine Erweiterung des ersten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Elektrozaunimpulsgenerators gemäß 2 dargestellt, bei dem eine Diode D3 die negative Gate-Spannung begrenzt indem sie die Spannung während der Entladephase von L1 auf ihre Durchlassspannung begrenzt und somit neben einer Gate-Schutzfunktion eine zeitliche Verlängerung der Entladephase bewirkt,
  • In 4 ist eine Erweiterung des ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Elektrozaunimpulsgenerators gemäß 2 dargestellt. Dabei sind zwei vom Mikroprozessor (µc) unabhängig steuerbare Schalter S1 und S2 vorgesehen. Mit Hilfe einer negativen Hilfspannungsquelle (–5V), ist dieser erfindungsgemäßen Elektrozaunimpulsgenerator derart ausgebildet, dass das Schließen von Schalter S1 ein Zünden des Thyristors TH1 bewirkt und die aktive Zuführung eines negativen Gate-Stroms beziehungsweise einer negativen Gate-Spannung durch ein Schließen des Schalters S2 zu einem beliebigen Zeitpunkt nach dem Öffnen von S1 und für eine beliebige Zeitdauer ausgeführt werden kann, wobei zur Bestimmung der Zeitpunkte eine Überwachung oder Vermessung der Spannungs-beziehungsweis Strom-Kurvenformen mittels einer Signalaufbereitung erfolgen kann. Typischerweise wird zunächst S1 für einige Mikrosekunden geschlossen um den Thyristor TH1 zu zünden und eine erste positive Halbwelle in dem zuvor beschriebenen Reihenschwingkreis zu initiieren, wobei die Zeitdauer, die der Zündstrom anliegt kürzer als die Schwingungsdauer der ersten Halbwelle ist, um im Anschluss S2 für eine geeignete Zeitdauer zu schließen, um so einen negativen Gate-Strom zu generieren, der die Freiwerdezeit des Thyristors verkürzt um ihn während der ersten negativen Halbwelle in den gesperrten Zustand zurückzuversetzen um somit die Ausbildung einer weiteren zweiten positiven Halbwelle zu verhindern. Durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung des Elektrozaunimpulsgenerators ist es möglich, in diesen auch Thyristoren einzusetzen, deren Freiwerdezeit normalerweise nicht dazu geeignet ist, in solchen Elektrozaunimpulsgeneratoren eingesetzt zu werden, ohne mit hohen Energieverlusten arbeiten zu müssen.
  • Dabei hat es sich als besonders kostengünstig und daher als vorteilhaft erwiesen, zum Generieren des negativen Gate-Stroms als Energie liefernde Komponente eine Induktivität L1 zu verwenden. 2 zeigt das Prinzip. Zu Beginn des Zyklus, zum Zeitpunkt t1 in 5, wird beispielsweise ein Mikrocontroller den Anschluss des mit ihm verbundenen Widerstandes R3, für einen geeigneten Zeitraum nach Masse ziehen, woraufhin T2 leitend wird und über R4, T2 ein positiver Gate-Strom fließt, der den Thyristor TH1 zündet. Gleichzeitig wird in die Induktivität L1 Energie eingespeist. T2 weist also eine Doppelfunktion auf, indem er einerseits den positiven Gate-Strom zum Zünden des Thyristors bereitstellt und andererseits Energie in die später aktiv Energie liefernde Quelle L2 einspeist. Folgend wird, zu einem geeigneten Zeitpunkt, t2 in 5, der Transistor T2 wieder in den gesperrten Zustand versetzt und somit eine weitere Versorgung des Thyristors mit einem positiven Gate-Strom unterbrochen, wobei sich gleichzeitig, infolge eines nicht weiter ansteigenden Stroms durch L1, die Spannung an L1, als nunmehr aktiver Quelle, umkehrt und die zuvor eingespeicherte Energie bis zu einem späteren Zeitpunkt, an dem sie aufgebraucht ist, dazu benutzt wird, um einen negativen Gate-Strom zu erzeugen, der die Freiwerdezeit des Thyristors TH1 verkürzt. Dabei gilt für die Zeitpunkte t2 und t3 in 5: t2 = t3.
  • Als weiterhin vorteilhaft hat es sich erwiesen, die in L1 während der Zündung zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 eingespeicherte Energie langsam und somit über einen längeren Zeitraum abzugeben, also den Zeitraum zwischen t3 und t4 zu verlängern, indem die Spannung über L1 begrenzt wird. Eine solche Begrenzung kann beispielsweise mittels einer der Induktivität L1 parallel geschalteten Diode D3 in 3, die während der Ladephase von L1 in Sperrrichtung betrieben wird und während der Entladephase die Spannung an L1 auf ihre Durchlassspannung klemmt.
  • Als weiterhin vorteilhaft hat es sich bei bestimmten Zaunimpdanzen Zz, die mittels TR2 auf die Primärseite parallel zu C2 transformiert werden, erwiesen, mittels einer geeigneten Sensorik, die beispielsweise den Spannungsverlauf an der Anode des Thyristors auswertet, die Zeitpunkte t2, t3 und t4, beispielsweise unter Zuhilfenahme eines Mikrocontrollers und einer zu Generierung des negativen Gate-Stroms geeigneten Energiequelle, variabel zu gestalten, also die in 4 gezeigten Schalter unabhängig voneinander zu betätigen, um auf starke Veränderungen der Kurvenform in 5 bei bestimmten Zaunimpedanzen adaptiv zu reagieren und somit die Ausbildung von weiteren, auf die erste positive Halbwelle folgenden positiven Halbwellen zu verhindern.
  • In 5 ist eine schematische Darstellung der typischen Zeitverläufe des Stromes iL2(t) durch die Induktivität L2 gezeigt, wobei die positiven Halbwellen durch die Anode-Kathode-Strecke des Thyristors TH1 fließen, während die negativen Halbwellen durch die Diode D2 fließen. Weiterhin ist schematisch der Gate-Strom iG(t) mit den typisch zugehörigen Zeitpunkten t1 bis t4 dargestellt, wobei zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 der positive Gate-Strom eingeschaltet ist, um den Thyristor zu zünden und zwischen den Zeitpunkten t3 und t4 ein negativer Gate-Strom aus einer Energiequelle zugeführt wird, wobei die Zeitpunkte t2 und t3 auch identisch sein können.
    • C1
      Ladekondensator
      S1
      Schalter
      S2
      Schalter
      TH1
      Thyristor
      T1, TR1, D1
      schematische Darstellung des Ladekreises (Sperrwandler)
      T1
      MOS-FET
      TR1
      Transformator
      TR2
      Hochspannungstransformator
      Zz
      Impedanz eines angeschlossenen Elektrozauns
      D1
      Diode
      D2
      Diode
      D3
      Diode
      R1
      Widerstand
      R2
      Widerstand
      R3
      Widerstand
      R4
      Widerstand
      R5
      Widerstand
      C2
      primärseitige Kapazität
      L2
      primärseitige Induktivität
      µc
      Mikroprozessor
      +5V
      gegen Masse positive Hilfsspannung
      –5V
      gegen Masse negative Hilfsspannung
      Signalaufbereitung
      Hilfsschaltung zur Signalkonditionierung
      iL2(t)
      Strom durch die Induktivität L2 bei einem gut isolierten Zaun
      iG(t)
      schematische Darstellung des positiven- und negativen Gate-Stroms
      t1–t2
      Zeitintervall (positiver Gate Strom liegt an)
      t3–t4
      Zeitintervall (negativer Gate Strom liegt an)
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 3009838 C2 [0002]

Claims (10)

  1. Elektrozaunimpulsgenerator mit einem Ladekondensator (C1) und einem durch einen Schalter (S1) getakteten Thyristor (TH1), der den aus einer Versorgungsquelle aufgeladenen Ladekondensator (C1) über einen Hochspannungstransformator (TR2) auf einen daran sekundärseitig angeschlossenen eine Impedanz (Zz) aufweisenden Elektrozaun entlädt, wobei eine Reihenschaltung aus einer Primärwicklung des Hochspannungstransformators (TR2), mit einer parallel geschalteten Kapazität (C2), einer Induktivität (L2), dem Thyristor (TH1) und dem Ladekondensator (C1) einen Entladekreis und eine Reihenschaltung aus dem Ladekondensators (C1), der Induktivität (L2), der Kapazität (C2) mit parallel geschalteter Primärwicklung des Hochspannungstransformators (TR2) und einer Diode (D1) einen Rückspeisekreis zur Rückspeisung von nicht in Verlusten umgesetzter elektrischer Energie in den Ladekondensator (C1), dadurch gekennzeichnet, dass eine Thyristor-Gatestrom-Steuerschaltung vorgesehen ist, durch welche eine Zuführung eines positiven Gate-Stromes gegen die Kathode des Thyristors (TH1) für einen geeigneten Zeitraum die zur Zündung des Thyristors durchführbar ist und welche gleichzeitig dazu geeignet ist, unabhängig von einem Gate-Ableitwiderstand (R2) zu einem geeigneten folgenden Zeitpunkt einen die Freiwerdezeit des Thyristors (TH1) verkürzenden negativen Gate-Strom gegen die Kathode des Thyristors (TH1) zu erzeugen.
  2. Elektrozaunimpulsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Schalter (S2) vorgesehen ist und dass die beiden Schalter (S1, S2) aus mehreren elektronischen Bauteilen (R4, R5, R3, T2) derart gebildet sind, dass eine zeitlich unabhängige Steuerbarkeit gegeben ist, wobei ein Schalter (S1) den Gate-Anschluss des Thyristors (TH1) mit einem positiven Strom zur Zündung und ein zweiter Schalter (S2) den Gate-Anschluss des Thyristors (TH1) mit einem die Freiwerdezeit verkürzenden negativen Strom aus einer Quelle mit negativer Spannung gegen den Kathoden-Anschluss des Thyristors (TH1) versorgt.
  3. Elektrozaunimpulsgenerator nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitlich unabhängigen und/oder abhängige Steuerung der Schalter S1 und/oder S2 mittels eines Mikrocontrollers (µc) ausgeführt wird.
  4. Elektrozaunimpulsgenerator nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung einer optimalen zeitlichen Abfolge des Schließens beziehungsweise Öffnens des Schalter S1 und/oder des Schalters S2 der Microcontroller (µc) mittels einer Signalaufbereitung den zeitlichen Verlauf der Schwingung des Schwingkreises (C1, C2, L2) und der primärseitigen Impedanz des Hochspannungstransformators (TR2)) an ein oder mehreren Stellen überwacht und daraus mittels eines geeigneten Softwarealgorithmus die jeweiligen Zeitpunkte bestimmt.
  5. Elektrozaunimpulsgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung des die Freiwerdezeit des Thyristors (TH1) verkürzenden negativen Gate-Stromes eine Drossel (L1) derart eingesetzt wird, dass während des Zeitraums in dem der Schalter S1 geschlossen ist und der Thyristor (TH1) mit einem positiven, zündenden Gate-Strom versorgt wird gleichzeitig Energie in die Drossel (L1) eingespeist wird, die nach dem Öffnen des Schalters S1 den die Freiwerdezeit verkürzenden negativen Gate-Strom erzeugt und somit auf einen zweiten Schalter (S2) und auf eine gegen Kathode des Thyristors negative Hilfsspannungsquelle verzichtet werden kann.
  6. Elektrozaunimpulsgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein weiteres elektronisches Bauelement (D3) die nach dem Öffnen des Schalters (S1) entstehende negative Spannung beziehungsweise den negativen Gate-Strom begrenzt.
  7. Elektrozaunimpulsgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapazität des Ladekondensators (C1) wenigstens um eine Zehnerpotenz größer ist als die der primärseitigen Kapazität (C2) und dass die Induktivität der Primärspule des Hochspannungstransformators (TR2) wenigstens um eine Zehnerpotenz größer ist als die der primärseitigen Induktivität (L2).
  8. Elektrozaunimpulsgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor zur Erfassung einer Resonanzfrequenz des aus der primärseitigen Induktivität (L2) und der primärseitigen Kapazität (C2) mit parallel geschalteter über den Hochspannungstrafo TR2 eintransformierter komplexer Zaunlast (Zz) bestehenden Schwingkreises vorgesehen ist.
  9. Elektrozaunimpulsgenerator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik für die Resonanzfrequenz vor der Anode des Thyristors (TH1) angeordnet ist.
  10. Elektrozaun, dadurch gekennzeichnet, dass er einem Elektrozaunimpulsgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.
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