EP0669790A1 - Elektrozaungerät - Google Patents
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- fence device
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- H05C—ELECTRIC CIRCUITS OR APPARATUS SPECIALLY DESIGNED FOR USE IN EQUIPMENT FOR KILLING, STUNNING, OR GUIDING LIVING BEINGS
- H05C1/00—Circuits or apparatus for generating electric shock effects
- H05C1/04—Circuits or apparatus for generating electric shock effects providing pulse voltages
Definitions
- the invention relates to an electric fence device with the features according to the preamble of claim 1.
- Such an electric fence device is used in particular in connection with pasture fences and is known for example from DE-30 09 838 C2.
- a charging capacitor 2 is charged to a preferably constant value via a converter 5 or alternatively 5 'via a rectifier 9 in the form of a diode.
- the series connection of converters 5 and 5 ', the rectifier 9 and the charging capacitor 2 forms the charging circuit 8 of the circuit.
- the primary winding of the fence transformer 3 and a clocked switch 4 are also connected to the discharge circuit 1.
- the clocked switch 4 is controlled by a timer T, which closes the clocked switch 4 at mostly regular intervals of, for example, one second , so that the charge of the charging capacitor 2 came to flow through the primary winding of the fence transformer 3.
- a high voltage pulse is generated in the secondary side of the fence transformer 3, which generates a current flow in the electric fence connected therein, which is shown here by a load impedance, which is composed of the capacitor 6 and the ohmic resistor 7.
- This fence impedance can move in a wide range. For example, when the electric fence is heavily overgrown, it is around 100 Q, when touching animals it is around 500 9, and ideally at 1000 KQ or MQ when it is free of vegetation.
- the peak value of the pulse voltage may be 10,000 volts, the maximum pulse duration 0.1 seconds, the maximum amount of current per pulse 2.5 mC, the maximum discharge energy pulse 5.0 J, the peak value of the current 10 A and finally the time in which the instantaneous value of the current exceeds 300 mA must not exceed 1.5 ms.
- a further element is provided, by means of which the charging circuit can be uncoupled from the discharging circuit, at least during the unloading process.
- the element decouples the charge circuit from the discharge circuit 1 before the discharge process or after this or both before and after this, but in any case during the discharge process.
- the pulse energy oscillates back and forth in the discharge circuit-fence circuit system, so that there is complete formation of a damped cosine oscillation, the fence resistances determining the damping, but the oscillation continues in any case for as long until all the energy in the fence-side load resistors is used up and thus always fully effective.
- the electrical vibration in the fence starts at 0, then quickly reaches the maximum value and then basically follows the cosine curve. Vibration profiles deviating from this are also possible, depending on the dimensioning of the components and the circuit.
- the decoupling of the charging circuit from the discharge circuit can be achieved by interrupting the supply line to the discharge circuit, for example with a transistor or thyristor switch, with a relay, with a variable or constant high-resistance, with an inductor or other components that are suitable for the reflux of the To prevent current in the charging circuit.
- So-called MCT switches are particularly preferably used. This abbreviation stands for MOS Controlled Thyristor.
- said further element throttles the energy supply in the discharge circuit or switches it off completely if the pulse sequence exceeds a predetermined dimension due to a defect occurring in the timer, i. H. the duration of the intervals between the pulses falls below a minimum permissible value and / or the pulse energy exceeds a predetermined value.
- This training is particularly devoted to a safety aspect that is taken into account in national and international regulations. In the present case, these regulations are met very simply by using the further element, in contrast to a relatively high additional outlay which has to be operated in the circuits according to the prior art.
- FIG. 1 The basic circuit diagram with the possibility of decoupling the charging circuit 8 from the discharge circuit 1 is shown in FIG. 1.
- a clocked switch 4 provided in the discharge circuit 1, but also a clocked switch 10 in the charging circuit 8.
- Both clocked switches 4 and 10 are present in the present case by a timer T clocked, such that the charging circuit 8 at least then decoupled from the discharge circuit 1, d. H. the clocked switch 10 is open when the discharge process in the discharge circuit 1, d. H. the clocked switch 4 is closed.
- the secondary circuit ie. H. spread a damped cosine-shaped vibration in the fence circle.
- the clocked switch 10 can be opened before the discharge process, ie the charging circuit 8 can be decoupled from the discharge circuit 1 before the actual discharge process. It can also be decoupled from the discharge circuit 1 after the discharge process. It is essential to the invention that it is uncoupled in any case during the unloading process.
- the entire charging energy stored in the charging capacitor 2 is always converted into fence-side useful energy, in contrast to the conventional devices in which a more or less large proportion of the charging energy stored in 2 during the negative oscillation half-wave in Charging circuit is destroyed.
- the great advantage of the technique according to the invention is that the maximum energy is always provided, i.e. even with fence loads with greater resistance to the fence circle - dry ground, low conductivity of the wires, etc. - whereby conventional devices only give a fraction of the maximum energy to the fence.
- FIG. 2 shows a first realization of the basic circuit diagram according to FIG. 1.
- the switch 4 in the discharge circuit like the clocked switch 10 in the charging circuit 8, is designed as a thyristor.
- a diode 11 is connected antiparallel to the discharge thyristor 4, which conducts the negative half-waves, the positive half-waves being able to flow by maintaining the ignition at the gate of the thyristor 4.
- the thyristor 10 is switched from the timer T to blocking for the time of opening from 4.
- FIG. 3 shows a further realization of the basic circuit according to FIG. 1.
- the clocked switches 4 and 10 are each designed as a triac, which can be controlled in both directions, the triac 4 being opened when the triac 10 is interrupted. is possible, but the reverse current is kept small when discharging.
- the switch 4 in the discharge circuit 1 is again configured as a thyristor in the present case.
- a rectifier 9 is also provided in the charging circuit 8, which is, however, not absolutely necessary for the implementation of the energizer according to the invention, but is dependent on the specific circuit.
- implementations of the circuit are quite possible in which the converter 5 does not provide any direct voltage, so that a rectifier 9 is absolutely necessary.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein Elektrozaungerät mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Ein derartiges Elektrozaungerät kommt insbesondere in Verbindung mit Weidezäunen zum Einsatz und ist beispielsweise bekannt aus der DE-30 09 838 C2.
- Zur Verdeutlichung wird die Schaltung eines derartigen Elektrozaungerätes kurz erläutert anhand der Fig. 5.
- Über einen Wandler 5 oder alternativ 5' wird über einen Gleichrichter 9 in Form einer Diode ein Ladekondensator 2 auf einen vorzugsweise konstanten Wert aufgeladen. Die Reihenschaltung aus Wandler 5 bzw. 5', des Gleichrichters 9 und des Ladekondensators 2 bildet den Ladekreis 8 der Schaltung.
- In Reihe mit dem Ladekondensator 2 ist darüber hinaus die Primärwicklung des Zauntransformators 3 sowie ein getakteter Schalter 4 verbunden zu dem Entladekreis 1. Der getaktete Schalter 4 wird angesteuert durch einen Zeitgeber T, der in zumeist regelmäßigen Zeitabständen vom beispielsweise einer Sekunde den getakteten Schalter 4 schließt, so daß die Ladung des Ladekondensators 2 über die Primärwicklung des Zauntransformators 3 abfließen kam. Hierdurch wird in der Sekundärseite des Zauntransformators 3 ein hoher Spannungsimpuls erzeugt, welcher einen Stromfluß in dem darin angeschlossenen Elektrozaun erzeugt, der hier dargestellt ist durch eine Lastimpedanz, die sich aus dem Kondensator 6 und dem ohmischen Widerstand 7 zusammensetzt. Diese Zaunimpedanz kann sich in weiten Bereichen bewegen. So liegt sie beispielsweise bei starkem Bewuchs des Elektrozauns bei einigen 100 Q, bei Tierberührung bei ca. 500 9 und im bewuchsfreien Zustand idealerweise bei 1000 KQ oder MQ.
- Gerade dieser weite Arbeitsbereich des den Weidezaun ansteuernden Elektrozaungerätes hat bei den bekannten Geräten stets zu Kompromissen geführt, da die am Elektrozaun auftretenden Spannungsimpulse selbstverständlich nicht unkontrolliert hoch sein dürfen, um nicht lebensgefährlich zu wirken. Aus diesem Grunde sind hierzu für die Spezifikation international gültige Vorschriften festgelegt worden. Diese legen einen Maximalwertbereich für die Spannung, Impulsdauer, maximale Strommenge je Impuls, maximale Entladeenergie etc. (vgl. europäische Norm EN 61011) fest. Die festgelegten Werte gelten jeweils für den Fall der (Tier)-berührung. So ist in der letztgenannten Norm festgelegt, daß der Scheitelwert der Impulsspannung bei 10.000 Volt liegen darf, die maximale Impulsdauer 0,1 sec., die maximale Strommenge je Impuls 2,5 mC, die maximale Entladeenergieimpuls 5,0 J, der Scheitelwert des Stromes 10 A und schließlich die Zeit, in der der Augenblickswert des Stromes 300 mA übersteigt, 1,5 ms nicht übersteigen darf.
- Aus Sicherheitsgründen blieb man stets erheblich unter den von den Normen zugelassenen Werte für beispielsweise die Spannung am Zaun. Dies läßt sich veranschaulichen dadurch, daß eine zulässige Spitzenspannung von 10.000 V im unbewachsenen Zustand des Zaunes ohne weitere Maßnahmen im bewachsenen Zustand des Zaunes niemals erreicht werden könnte, da eben der Bewuchs für einen nicht unerheblichen Stromfluß vom Zaun ins Erdreich sorgt. Anders herum wäre es selbstverständlich absolut unzulässig, das Elektrozaungerät so auszulegen, daß die 10.000 V im stark bewachsenen Zustand des Zaunes erzielt werden. Ohne weitere Gegenmaßnahmen würden lebensgefährliche Spannungsschläge am Zaun anliegen, wenn dieser vom Bewuchs befreit würde.
- Herkömmliche Geräte verschenken daher aus Sicherheitsgründen einen Gutteil der möglichen Hütewirkung von Elektrozäunen, die durch die europäische Norm noch gedeckt wäre.
- In jüngerer Zeit gibt es allerdings Ansätze, dieses Problem zu lösen. Beispielhaft sei hier auf die EP 0 543 621 A1 sowie auf die DE 41 40 628 A1 hingewiesen. In diesen Druckschriften ist im wesentlichen übereinstimmend ein Elektrozaungerät beschrieben, bei dem ein Meßglied einen Mittelwert der Spannung des jeweiligen Zaunimpulses erfaßt. Das Meßglied ist mit einem Steuerelement verbunden, das eine den Ladekondensator ansteuernde Ladeschaltung in bestimmter Art und Weise steuert. So wird bei einem verhältnismäßig hohen Mittelwert der Spannung davon ausgegangen, daß der Zaun hochohmig ist und dementsprechend frei oder nahezu frei von Bewuchs ist. Dementsprechend wird der Ladeschaltung der Befehl erteilt, den Ladekondensator auf einen niedrigen Spitzenwert der Ladespannung aufzuladen. Im anderen Falle, also im niederohmigen Zustand des Zaunes (hoher Bewuchs), wird entsprechend eine hohe Spitzenspannung der Ladespannung an den Kondensator angelegt.
- Mit dieser Vorgehensweise ist es möglich, das von der europäischen Norm freigegebene Fenster, innerhalb dessen der Betrieb zulässig ist, fast vollständig auszufüllen im Gegensatz zu der Betriebsweise der älteren Geräte. Erreicht wird dies - wie bereits mit anderen Worten ausgedrückt - dadurch, daß der Zustand des Zaunes durch eine Messung ermittelt wird und der Ladekondensator entsprechend dem ermittelten Zaunzustand mit einer hohen oder niedrigeren Spannung aufgeladen wird. Geräte dieser Art werden als sogenannte smart energizer bezeichnet, da sie ihre Betriebsweise dem Zaunzustand anpassen können, was bei den älteren Geräten nicht möglich war.
- Einen weiteren Vorschlag enthält die DE 43 27 572 A1 der Anmelderin. Darin wird vorgeschlagen, im Primär- oder Sekundärkreis des Zauntransformators einen Sensor vorzusehen, der den elektrischen Strom oder die Spannung oder die Kombination aus beiden nach einem Entladeimpuls erfaßt. Diese Information wird in einem nachgeschalteten Steuerteil so ausgewertet, daß Art und Größe der Zaunbelastung ermittelt werden. Der auch in diesem Elektrozaungerät vorgesehene getaktete Schalter im Primärkreis des Zauntransformators wird in Abhängigkeit von der Zaunbelastung während des Entladevorganges unterbrochen, wenn die Entladungsenergie einen vorgebbaren Wert erreicht hat.
- Vor dem aufgezeigten Hintergrund ist es nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Nachteil der bekannten Elektrozaungeräte zu vermeiden, so daß die primärseitig vorhandene elektrische Energie möglichst vollständig in den Zaun lädt.
- Dies wird bei einem gattungsgemäßen Elektrozaungerät dadurch erreicht, daß ein weiteres Element vorgesehen ist, mittels dessen der Ladekreis zumindest während des Entladevorganges vom Entladekreis abkoppelbar ist. Dies bedeutet, daß das Element den Ladekreis schon vor dem Entladevorgang oder aber nach diesem oder aber sowohl vor als auch nach diesem, in jedem Falle aber während des Entladevorganges vom Entladekreis 1 abkoppelt.
- Durch die Schaltung des erfindungsgemäßen Elektrozaunes wird erreicht, daß die Impulsenergie im System Entladestromkreis-Zaunstromkreis hin und her pendelt, so daß es zur vollständigen Ausbildung einer gedämpften Kosinus-Schwingung kommt, wobei die Zaunwiderstände die Dämpfung bestimmen, aber die Schwingung in jedem Fall solange anhält, bis die gesamte Energie in den zaunseitigen Lastwiderständen verbraucht ist und hier somit stets die volle Wirksamkeit entfaltet.
- Bedingt durch die induktiven Elemente im Funktionskreis beginnt die elektrische Schwingung im Zaun bei 0, erreicht dann schnell den Maximalwert und folgt dann im Prinzip dem Kosinus-Verlauf. Auch davon abweichende Schwingungsverläufe sind möglich, in Abhängigkeit von der Dimensionierung der Bauelemente sowie der Schaltung.
- Die Abkoppelung des Ladekreisstromkreises vom Entladestromkreis kann erreicht werden durch die Unterbrechung der Zuleitung zum Entladekreis beispielsweise mit einem Transistor- oder Thyristorschalter, mit einem Relais, mit einem veränderbaren oder konstanten hochohmigen Widerstand, mit einer Induktivität oder anderen Bauteilen, die geeignet sind, den Rückfluß des Stromes in den Ladestromkreis zu verhindern. Besonders bevorzugt kommen sogenannte MCT-Schalter zur Anwendung. Diese Abkürzung steht für MOS-Controlled-Thyristor. Diese Bauelemente zeichnen sich durch sehr geringe Schaltverluste aus.
- Diese und weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
- Erfindungsgemäß ist darüber hinaus vorgesehen, daß das besagte weitere Element die Energiezufuhr in den Entladekreis drosselt oder vollkommen abschaltet, wenn aufgrund eines auftretenden Defektes im Zeitgeber die Impulsfolge ein vorgegebenes Maß überschreitet, d. h. die Dauer der Intervalle zwischen den Impulsen einen minimal zulässigen Wert unterschreiten, und/oder die Impulsenergie einen vorgegebenen Wert übersteigt. Diese Ausbildung ist insbesondere einem Sicherheitsaspekt gewidmet, welcher in nationalen und internationalen Vorschriften berücksichtigt ist. Diese Vorschriften werden im vorliegenden Falle sehr einfach unter Heranziehung des weiteren Elementes erfüllt im Gegensatz zu einem relativ hohen Mehraufwand, der betrieben werden muß bei den Schaltungen gemäß dem Stand der Technik.
- Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einiger beispielhafter Ausführungsformen der Schaltung des erfindungsgemäßen Elektrozaungerätes unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Hierbei zeigt:
- Fig. 1 ein Prinzipschaltbild einer Schaltung des erfindungsgemäßen Elektrozaungerätes,
- Fig. 2 eine konkrete erste Ausführungsform der Schaltung,
- Fig. 3 eine zweite Ausführungsform der Schaltung, und
- Fig. 4 eine noch weitere Ausführungsform der Schaltung.
- Nachfolgend sind die gleichen sowie funktionsgleichen Bauelemente mit denselben Bezugszeichen versehen, wie sie schon anhand der obigen Beschreibung der Schaltung gemäß Fig. 5 verwendet worden sind.
- Das Prinzipschaltbild mit einpoliger Abkopplungsmöglichkeit des Ladekreises 8 vom Entladekreis 1 zeigt Fig. 1. Hier ist nicht nur im Entladekreis 1 ein getakteter Schalter 4 vorgesehen, sondern ebenfalls im Ladekreis 8 ein getakteter Schalter 10. Beide getakteten Schalter 4 und 10 werden vorliegend durch einen Zeitgeber T getaktet, derart, daß der Ladekreis 8 zumindest dann vom Entladekreis 1 abgekoppelt, d. h. der getaktete Schalter 10 geöffnet ist, wenn im Entladekreis 1 der Entladevorgang abläuft, d. h. der getaktete Schalter 4 geschlossen ist.
- In diesem Falle kann sich im Sekundärkreis, d. h. im Zaunkreis, eine gedämpfte kosinusförmige Schwingung ausbreiten.
- Der getaktete Schalter 10 kann schon vor dem Entladevorgang geöffnet sein, d. h. der Ladekreis 8 kann schon vor dem eigentlichen Entladungsvorgang vom Entladekreis 1 abgekoppelt sein. Ebenso kann er nach dem Entladungsvorgang noch vom Entladekreis 1 abgekoppelt sein. Erfindungswesentlich ist, daß er in jedem Falle während des Entladevorganges abgekoppelt ist.
- Unabhängig von der Größe der zaunseitigen Belastung 6 und 7 wird stets die gesamte im Ladekondensator 2 gespeicherte Ladeenergie in zaunseitige Nutzenergie umgesetzt, im Gegensatz zu den herkömmlichen Geräten, bei denen immer ein mehr oder weniger großer Anteil der in 2 gespeicherten Ladeenergie während der negativen Schwingungshalbwelle im Ladekreis vernichtet wird. Der große Vorteil der erfindungsgemäßen Technik liegt darin, daß die Maximalenergie immer bereitgestellt wird, d.h. auch bei Zaunbelastungen mit größeren Zaunkreiswiderständen - trockener Boden, geringe Leitfähigkeit der Drähte, etc - wobei herkömmliche Geräte nur noch einen Bruchteil der Maximalenergie an den Zaun abgeben.
- In Fig. 2 ist eine erste Realisierung des Prinzipschaltbildes gemäß Fig. 1 dargestellt. Gemäß diesem Vorschlag ist der Schalter 4 im Entladekreis ebenso wie der getaktete Schalter 10 im Ladekreis 8 als Thyristor ausgebildet. Zu dem Entladethyristor 4 ist eine Diode 11 antiparallel geschaltet, welche die negativen Halbwellen leitet, wobei die positiven Halbwellen durch Aufrechterhaltung der Zündung am Gate des Thyristors 4 fließen können. Der Thyristor 10 wird für die Zeit der Öffnung von 4 vom Zeitgeber T auf sperrend geschaltet.
- Fig. 3 zeigt eine weitere Realisierung der Prinzipschaltung nach Fig. 1. Hier ist vorgesehen, die getakteten Schalter 4 und 10 jeweils als Triac auszubilden, die in beiden Richtungen gesteuert werden können, wobei Triac 4 geöffnet wird, wenn der Triac 10 unterbrochen wird. möglich ist, der Rückstrom bei Entladung hingegen klein gehalten wird. Der Schalter 4 im Entladekreis 1 ist vorliegend wieder als Thyristor ausgebildet.
- Bei allen Realisierungen ist im Ladekreis 8 im übrigen ein Gleichrichter 9 vorgesehen, was jedoch nicht unbedingt zwingend notwendig ist für die Realisierung des erfindungsgemäßen Elektrozaungerätes, sondern abhängig ist von der konkreten Schaltung. So sind durchaus Realisierungen der Schaltung möglich, bei denen der Wandler 5 von sich aus keine Gleichspannung zur Verfügung stellt, so daß es zwingend eines Gleichrichters 9 bedarf.
Claims (13)
ein weiteres Element (10), mittels dessen der Ladekreis (8) zumindest während des Entladevorganges ein- oder mehrpolig vom Entladekreis (1) abkoppelbar ist.
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