EP0735804A1 - Electrificateur de clÔture - Google Patents
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- 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 present invention relates to fence energizers supplied from an alternative electrical power distribution network and intended for keeping animals or protecting places against the intrusion of animals or people.
- the devices offered on the market generally include a diode voltage doubler charging a storage capacitor. This capacitor discharges, with a period of approximately 1.2 s, in the primary of a transformer, thanks to the conduction of one or more thyristors.
- French patent 2,553,972 describes such a device.
- the conduction of the thyristor (s) by application of a trigger pulse on the trigger generally occurs 1 with a random phase with respect to the alternating voltage of the network supplying the energizer, which has a drawback.
- the diode of the voltage doubler When the thyristor turns on during the positive alternation of the power supply, the diode of the voltage doubler is in conduction and the discharge pulse of the capacitor is transmitted to the network which receives it as a parasitic pulse.
- An object of the present invention is to provide an arrangement which avoids the transmission to the network of this parasitic pulse without having recourse to a filtering circuit.
- the subject of the invention is a fence energizer supplied by an alternating network between a first terminal and a second terminal, supplying a storage capacitor via a doubler of voltage comprising, in series from the first terminal, a capacitor, a first resistor, a first diode and a second resistor, and, in parallel between the second terminal and the point common to the first resistor and to the first diode, a second diode, the storage capacitor being capable of being suddenly discharged, in the primary of a transformer, the secondary of which supplies said fence, by means of a thyristor, the trigger of which is controlled by a tripping circuit, characterized in that the circuit of triggering has an input connected to the point common to the first resistor and to the two diodes, and in that the activation of the thyristor is triggered when the first terminal is in the vicinity of its most negative potential compared to that of the second terminal , so as not to disturb the network by a spurious signal.
- Figure 1 shows an embodiment of a fence energizer according to the state of the art.
- Figure 2 shows a second embodiment of fence energizer according to the state of the art.
- FIG. 3 represents the supply voltage of the energizer, disturbed by the discharge pulse in the case of FIGS. 1 and 2.
- Figure 4 schematically shows a fence energizer according to the invention.
- FIG. 5 schematically shows a partial view of another embodiment of the invention.
- FIG. 6 presents a detailed view of a preferred embodiment of the invention.
- FIG. 7 presents a detailed view of another preferred embodiment of the invention.
- Figure 1 shows the electrical diagram of a current type fence energizer, powered by an AC network.
- the AC supply voltage is applied to the input terminals 1 and 2 of the assembly.
- the diode 3 is conductive.
- a current flows through the diode 3, the resistor 4 and the capacitor 5 by charging it to the peak value of the alternating supply voltage with the polarity indicated in Figure 1.
- diode 3 is blocked, diode 6 is conductive.
- the triggering circuit generating the trigger pulse in known manner, with a period of approximately 1, 2 s, includes a diac 11, a resistor 12, another resistor 13, a capacitor 14. This tripping circuit has the drawback of generating a trigger pulse randomly with respect to the phase of the alternating voltage applied between the terminals 1 and 2.
- the resistor 4, diode 6, resistor 8 assembly is therefore subjected to a voltage equal to twice the peak voltage of the alternating network, therefore to a high current pulse current.
- the energizer manufacturer must then widely dimension resistors 4 and 8 so that they dissipate the power due to this current.
- the impulse current which passes through the capacitor 5, the resistor 4, the diode 6, the resistor 8 also passes through the supply network connected to the terminals 1 and 2 which generally leads to a level of electromagnetic disturbances higher than the limit level imposed by the standards. The manufacturer must then install a very expensive filter to meet these standards.
- FIG. 2 shows the electrical diagram of a fence energizer with a protection circuit against accelerating cadences.
- This protection circuit described in French patent 2,553,972 comprises, with respect to the current circuit of FIG. 1, several additional elements, a thyristor 15, a diode 16, a diac 17, a resistor 18, a resistor 19 and a capacitor 20
- the two thyristors 9 and 15 must be conductive. It is therefore necessary that when the trigger pulse of the main thyristor 9 arrives, the capacitor 20 is charged to a level sufficient for the ignition of the thyristor 15 to occur simultaneously. This condition ensures that strikes close to the main thyristor 9 do not lead to the creation of pulses at the output of the transformer 10 at a high rate incompatible with safety.
- FIG. 2 In normal operation, the circuit of FIG. 2 has drawbacks similar to those encountered with the circuit of FIG. 1 since the pulse arriving on the trigger of the main thyristor is also random compared to the phase of the alternating voltage applied between the terminals 1 and 2.
- Figure 3 gives the appearance of the alternating voltage applied between terminals 1 and 2 and shows the perturbation 21 existing when the trigger pulse of the main thyristor 9 arrives at the moment of the maximum of the positive half-cycle.
- the invention proposes to eliminate the two drawbacks of the circuits of FIGS. 1 and 2 by appropriately fixing the phase of the trigger pulse with respect to the alternating voltage applied between the terminals 1 and 2.
- Figure 4 we find the structure of a current type energizer, comprising input terminals 1 and 2, a voltage doubler 3, 4, 5, 6, 8, a storage capacitor 7, an output transformer 10 and a main thyristor 9.
- the trigger 22 of the main thyristor 9 receives from a trigger circuit 23, via an output 24, a conduction pulse of the main thyristor 9, with a period of approximately 1.2 s.
- the operating energy of the trigger circuit 23 is taken from the storage capacitor 7 through the transformer 10 via two inputs 25 and 26.
- the voltage at the common point between the resistor 4, the diode 3 and the diode 6 is applied to an input 27 of the trigger circuit 23.
- the latter uses the voltage on its input 27 to impose the appearance of a conduction pulse of the main thyristor 9, on its output 24 at an instant close to l '' moment when the negative alternation of the voltage applied between terminals 1 and 2 reaches its minimum, i.e. at an instant close to the moment when terminal 1 reaches its most negative potential compared to the terminal 2.
- FIG. 6 there is the diagram of an energizer with a detailed view of a preferred embodiment of the trigger circuit 23 of the main thyristor 9.
- This main thyristor 9 can be connected directly to the transformer 10, as in Figure 1 or through an additional thyristor 15 as in FIG. 2 without the operation of the invention being modified.
- the capacitor 14 charges through the resistor 13 by taking energy from the storage capacitor 7 through the transformer 10.
- the voltage across the terminals of the capacitor 14 is lower at the threshold voltage of the diac 11 the charge of the capacitor 14 continues since no current can flow in the diac 11, the resistor 12, and the pnp transistor 28.
- a trigger pulse from the main thyristor 9 may appear, on the output 24 in the direction of the trigger 22, provided that the transistor 28, of pnp type, is conductive, therefore that a current crosses its base.
- the voltage at the point common to the resistor 4, to the diode 3 and to the diode 6 is close to zero, that is to say when the negative alternation of the voltage applied between terminals 1 and 2 is close to its negative maximum, the base / emitter junction of the pnp transistor 28 is conductive.
- the current flowing through this junction is fixed by the resistor 29 which is subjected to the voltage across the terminals of the capacitor 14 minus the sum of the voltage across the base / emitter junction of the transistor 28, of the voltage across the diode Zener 30 and the voltage across the diode 31.
- the choice of the Zener diode 30 requires the conduction of the transistor 28 only around an instant corresponding to the negative maximum of the negative alternation of the voltage applied between the terminals 1 and 2.
- the diode 31 protects the transistor 28 during the positive half-waves of the voltage applied between the terminals 1 and 2.
- FIG. 7 there is partially a diagram of an energizer with a detailed view of another preferred embodiment of the circuit.
- the point of energy collection is the only difference between the circuit of Figure 6 and the circuit of Figure 7.
- the energy is taken from terminal 1 through a diode 32 thanks to the input 25 of the trigger circuit 23.
- the capacitor 14 can charge and see the voltage at its terminals increase only during the positive alternations of the voltage applied between the terminals 1 and 2.
- the temporal stability of the trigger is then better than in the case of FIG. 6 since the voltage across the terminals of the capacitor 14 cannot change during the negative half-waves of the voltage applied between the terminals 1 and 2.
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Abstract
Description
- La présente invention concerne les électrificateurs de clôture alimentés à partir d'un réseau alternatif de distribution d'énergie électrique et destinés à garder des animaux ou à protéger des lieux contre les intrusions d'animaux ou de personnes.
- Les dispositifs proposés sur la marché comprennent en général un doubleur de tension à diode chargeant un condensateur de stockage. Ce condensateur se décharge, avec une période d'environ 1,2 s, dans le primaire d'un transformateur, grâce à la mise en conduction d'un ou plusieurs thyristors. Le brevet français 2 553 972 décrit un tel dispositif. La mise en conduction du ou des thyristors par application d'une impulsion de déclenchement sur la gâchette se produit en général 1 avec une phase aléatoire par rapport à la tension alternative du réseau alimentant l'électrificateur, ce qui présente un inconvénient.
- En effet, lorsque la mise en conduction du thyristor intervient pendant l'alternance positive de l'alimentation, la diode du doubleur de tension est en conduction et l'impulsion de décharge du condensateur est transmise au réseau qui la reçoit comme une impulsion parasite.
- Un but de la présente invention est de proposer un montage qui évite la transmission au réseau de cette impulsion parasite sans avoir recours à un circuit de filtrage.
- L'invention a pour objet un électrificateur de clôture alimenté par un réseau alternatif entre une première borne et une deuxième borne, alimentant un condensateur de stockage par l'intermédiaire d'un doubleur de tension comprenant, en série à partir de la première borne, un condensateur, une première résistance, une première diode et une deuxième résistance, et, en parallèle entre la deuxième borne et le point commun à la première résistance et à la première diode, une deuxième diode, le condensateur de stockage pouvant être brutalement déchargé, dans le primaire d'un transformateur dont le secondaire alimente ladite clôture, au moyen d'un thyristor dont la gâchette est commandée par un circuit de déclenchement, caractérisé en ce que le circuit de déclenchement comporte une entrée reliée au point commun à la première résistance et aux deux diodes, et en ce que la mise en conduction du thyristor est déclenchée lorsque la première borne est au voisinage de son potentiel le plus négatif par rapport à celui de la deuxième borne, de façon à ne pas perturber le réseau par un signal parasite.
- Selon d'autres caractéristiques de l'invention :
- le circuit de déclenchement du thyristor comporte un transistor dont le collecteur est relié à la gâchette du thyristor, dont l'émetteur est relié au point milieu d'un circuit à résistance et capacité, et dont la base est reliée à ladite entrée, et en ce que ledit transistor est rendu conducteur lorsque la première borne est au voisinage de son potentiel le plus négatif par rapport à celui de la deuxième borne ;
- la gâchette du thyristor est reliée au collecteur du transistor par l'intermédiaire d'un diac et d'une résistance ;
- la base du transistor est reliée à ladite entrée du circuit de déclenchement par l'intermédiaire d'une résistance d'une diode Zener et d'une diode ;
- le circuit à résistance et capacité est monté entre la première borne et la deuxième borne ;
- entre la première borne et la résistance est prévue une diode pour assurer la charge de la capacité pendant les alternances positives de l'alimentation ;
- le circuit à résistance et capacité est monté entre le primaire du transformateur et la deuxième borne.
- La figure 1 présente un mode de réalisation d'un électrificateur de clôture suivant l'état de l'art.
- La figure 2 présente un deuxième mode de réalisation d'électrificateur de clôture suivant l'état de l'art.
- La figure 3 représente la tension d'alimentation de l'électrificateur, perturbée par l'impulsion de décharge dans le cas des figures 1 et 2.
- La figure 4 présente schématiquement un électrificateur de clôture selon l'invention.
- La figure 5 présente schématiquement une vue partielle d'un autre mode de réalisation de l'invention.
- La figure 6 présente une vue détaillée d'un mode de réalisation préférentiel de l'invention.
- La figure 7 présente une vue détaillée d'un autre mode de réalisation préférentiel de l'invention.
- La figure 1 présente le schéma électrique d'un électrificateur de clôture de type courant, alimenté par un réseau alternatif. La tension alternative d'alimentation est appliquée aux bornes d'entrée 1 et 2 du montage. Pendant l'alternance dite "négative", c'est-à-dire lorsque le potentiel de la borne 1 est inférieur au potentiel de la borne 2, la diode 3 est conductrice. Un courant traverse la diode 3, la résistance 4 et le condensateur 5 en le chargeant à la valeur crête de la tension alternative d'alimentation avec la polarité indiquée sur la figure 1. Pendant l'alternance dite "positive", c'est-à-dire lorsque le potentiel de la borne 1 est supérieur au potentiel de la borne 2, la diode 3 est bloquée, la diode 6 est conductrice. Une partie de la charge du condensateur 5 est transférée au condensateur de stockage 7 à travers la résistance 4, la diode 6 et la résistance 8. Le processus se poursuit jusqu'à ce que le condensateur 7 soit chargé, avec la polarité indiquée sur la figure 1, sous une tension égale au double de la valeur crête de la tension alternative d'alimentation. Un thyristor principal 9, lorsqu'il entre en conduction, décharge brutalement le condensateur 7 à travers le primaire d'un transformateur 10. Le circuit de déclenchement générant l'impulsion de gâchette, de façon connue, avec une période d'environ 1,2 s, comprend un diac 11, une résistance 12, une autre résistance 13, un condensateur 14. Ce circuit de déclenchement a comme inconvénient de générer une impulsion de gâchette de façon aléatoire par rapport à 1a phase de la tension alternative appliquée entre les bornes 1 et 2.
- Si cette impulsion arrive pendant l'alternance dite "positive", et en particulier à un instant proche de l'instant où la tension "positive" est maximale, un courant impulsionnel va traverser le condensateur 5 la résistance 4 la diode 6 et la résistance 8. La tension aux bornes du condensateur 7 s'annule rapidement lorsque le thyristor principal 9 devient conducteur. La tension au point commun entre le condensateur 5 et la résistance 4 est égale à la somme de la tension entre les bornes 1 et 2 et de la tension aux bornes du condensateur 5 soit à cet instant le double de la tension crête du réseau alternatif d'alimentation. Comme la tension aux bornes de 7 est nulle, l'ensemble résistance 4, diode 6, résistance 8 est donc soumis à une tension égale au double de la tension crête du réseau alternatif, donc à un courant impulsionnel de valeur élevé. Le fabricant d'électrificateur doit alors dimensionner largement les résistances 4 et 8 afin qu'elles dissipent la puissance due à ce courant. Le courant impulsionnel qui traverse le condensateur 5, la résistance 4, la diode 6, la résistance 8 traverse aussi le réseau d'alimentation relié aux bornes 1 et 2 ce qui conduit généralement à un niveau de perturbations électromagnétiques supérieur au niveau limite imposé par les normes. Le fabricant doit alors installer un filtre très coûteux pour respecter ces normes.
- La figure 2 présente le schéma électrique d'un électrificateur de clôture doté d'un circuit de protection contre les accélérations de cadences. Ce circuit de protection, décrit dans le brevet français 2 553 972 comprend par rapport au circuit courant de la figure 1 plusieurs éléments supplémentaires, un thyristor 15, une diode 16, un diac 17, une résistance 18, une résistance 19 et un condensateur 20. Pour pouvoir décharger le condensateur 7 il faut que les deux thyristors 9 et 15 soient conducteurs. Il faut donc que lorsque l'impulsion de gâchette du thyristor principal 9 arrive, la capacité 20 soit chargée à un niveau suffisant pour que l'amorçage du thyristor 15 se produise simultanément. Cette condition assure que des amorçages rapprochés du thyristor principal 9 ne conduisent pas à la création d'impulsions en sortie du transformateur 10 à une cadence élevée incompatible avec la sécurité.
- En fonctionnement normal, le circuit de la figure 2 présente des inconvénients similaires à ceux rencontrés avec le circuit de la figure 1 puisque l'impulsion arrivant sur la gâchette du thyristor principal est aussi aléatoire par rapport à la phase de la tension alternative appliquée entre les bornes 1 et 2. La figure 3 donne l'allure de la tension alternative appliquée entre les bornes 1 et 2 et montre la perturbation 21 existant lorsque l'impulsion de gâchette du thyristor principal 9 arrive au moment du maximum de l'alternance positive.
- L'invention se propose d'éliminer les deux inconvénients des circuits des figures 1 et 2 en fixant de manière appropriée la phase de l'impulsion de gâchette par rapport à la tension alternative appliquée entre les bornes 1 et 2.
- Sur la figure 4 on retrouve la structure d'un électrificateur de type courant, comprenant des bornes d'entrée 1 et 2, un doubleur de tension 3, 4, 5, 6, 8, un condensateur de stockage 7, un transformateur de sortie 10 et un thyristor principal 9.
- La gâchette 22 du thyristor principal 9 reçoit d'un circuit de déclenchement 23, par l'intermédiaire d'une sortie 24, une impulsion de mise en conduction du thyristor principal 9, avec une période d'environ 1,2 s. L'énergie de fonctionnement du circuit de déclenchement 23 est prélevée sur le condensateur de stockage 7 à travers le transformateur 10 par l'intermédiaire de deux entrées 25 et 26. La tension au point commun entre la résistance 4, la diode 3 et la diode 6 est appliquée sur une entrée 27 du circuit de déclenchement 23. Ce dernier utilise la tension sur son entrée 27 pour imposer l'apparition d'une impulsion de mise en conduction du thyristor principal 9, sur sa sortie 24 à un instant proche de l'instant où l'alternance négative de la tension appliquée entre les bornes 1 et 2 atteint son minimum, c'est-à-dire à un instant proche de l'instant où la borne 1 atteint son potentiel le plus négatif par rapport à la borne 2.
- Dans ce cas, à l'instant de déclenchement du thyristor principal 9 la somme de la tension entre les bornes 1 et 2 et de la tension aux bornes du condensateur 5 est nulle. Comme la tension aux bornes du condensateur de stockage est nulle, l'ensemble résistance 4, diode 6, résistance 8 est soumis à une tension nulle. Il n'y a plus de puissance dissipée dans les résistances 4 et 8 et la perturbation 21 disparaît puisqu'il n'y a plus de courant impulsionnel.
- Sur la figure 5 on retrouve partiellement la structure d'un électrificateur de type courant. Le circuit de déclenchement 23, du thyristor principal 9, prélève dans ce cas son énergie de fonctionnement directement sur les entrées 1 et 2 de l'électrificateur par l'intermédiaire de deux entrées 25 et 26.
- Sur la figure 6 on trouve le schéma d'un électrificateur avec une vue détaillée d'un mode de réalisation préférentiel du circuit de déclenchement 23 du thyristor principal 9. Ce thyristor principal 9 peut être connecté directement au transformateur 10, comme sur la figure 1 ou à travers un thyristor supplémentaire 15 comme sur la figure 2 sans que le fonctionnement de l'invention ne soit modifié. Grâce aux entrées 25 et 26 du circuit de déclenchement 23 le condensateur 14 se charge à travers la résistance 13 en prélevant de l'énergie sur le condensateur de stockage 7 à travers le transformateur 10. Tant que la tension aux bornes du condensateur 14 est inférieure à la tension de seuil du diac 11 la charge du condensateur 14 se poursuit puisqu'aucun courant ne peut circuler dans le diac 11, la résistance 12, et le transistor pnp 28. Lorsque la tension aux bornes de 14 atteint et dépasse le seuil du diac 11, au bout d'environ 1,2 s, une impulsion de déclenchement du thyristor principal 9 peut apparaître, sur la sortie 24 en direction de la gâchette 22, à condition que le transistor 28, de type pnp, soit conducteur, donc qu'un courant traverse sa base. Lorsque la tension au point commun à la résistance 4, à la diode 3 et à la diode 6 est proche de zéro, c'est-à-dire lorsque l'alternance négative de la tension appliquée entre les bornes 1 et 2 est proche de son maximum négatif, la jonction base/émetteur du transistor pnp 28 est conductrice. Le courant qui traverse cette jonction est fixé par la résistance 29 qui est soumise à la tension aux bornes du condensateur 14 diminuée de la somme de la tension aux bornes de la jonction base/émetteur du transistor 28, de la tension aux bornes de la diode Zener 30 et de la tension aux bornes de la diode 31. Le choix de la diode Zener 30 impose la mise en conduction du transistor 28 uniquement autour d'un instant correspondant au maximum négatif de l'alternance négative de la tension appliquée entre les bornes 1 et 2. La diode 31 protège le transistor 28 pendant les alternances positives de la tension appliquée entre les bornes 1 et 2.
- Sur la figure 7 on retrouve partiellement le schéma d'un électrificateur avec une vue détaillée d'un autre mode de réalisation préférentiel du circuit. Le point de prélèvement de l'énergie est la seule différence existant entre le circuit de la figure 6 et le circuit de la figure 7. Dans la figure 7 l'énergie est prélevée sur la borne 1 à travers une diode 32 grâce à l'entrée 25 du circuit de déclenchement 23. Dans ce cas, le condensateur 14 ne peut se charger et voir la tension à ses bornes augmenter que pendant les alternances positives de la tension appliquée entre les bornes 1 et 2. La stabilité temporelle du déclenchement est alors meilleure que dans le cas de la figure 6 puisque la tension aux bornes du condensateur 14 ne peut pas évoluer pendant les alternances négatives de la tension appliquée entre les bornes 1 et 2.
Claims (7)
- Electrificateur de clôture alimenté par un réseau alternatif entre une première borne (1) et une deuxième borne (2), alimentant un condensateur de stockage (7) par l'intermédiaire d'un doubleur de tension comprenant, en série à partir de la première borne (1), un condensateur (5), une première résistance (4), une première diode (6) et une deuxième résistance (8), et, en parallèle entre la deuxième borne (2) et le point commun à la première résistance (4) et à la première diode (6), une deuxième diode (3), le condensateur de stockage (7) pouvant être brutalement déchargé, dans le primaire d'un transformateur (10) dont le secondaire alimente ladite clôture, au moyen d'un thyristor (9) dont la gâchette est commandée par un circuit de déclenchement (23), caractérisé en ce que le circuit de déclenchement (23) comporte une entrée (27) reliée au point commun à la première résistance (4) et aux deux diodes (3, 6), et en ce que la mise en conduction du thyristor (9) est déclenchée lorsque la première borne (1) est au voisinage de son potentiel le plus négatif par rapport à celui de la deuxième borne (2), de façon à ne pas perturber le réseau par un signal parasite.
- Electrificateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de déclenchement (23) du thyristor (9) comporte un transistor (28) dont le collecteur est relié à la gâchette du thyristor (9), dont l'émetteur est relié au point milieu d'un circuit à résistance (13) et capacité (14), et dont la base est reliée à ladite entrée (27), et en ce que ledit transistor (28) est rendu conducteur lorsque la première borne (1) est au voisinage de son potentiel le plus négatif par rapport à celui de la deuxième borne (2).
- Electrificateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la gâchette du thyristor (9) est reliée au collecteur du transistor (28) par l'intermédiaire d'un diac (11) et d'une résistance (12).
- Electrificateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la base du transistor (28) est reliée à ladite entrée (27) du circuit de déclenchement (23) par l'intermédiaire d'une résistance (29) d'une diode Zener (30) et d'une diode (31).
- Electrificateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le circuit à résistance (13) et capacité (14) est monté entre la première borne (1) et la deuxième borne (2).
- Electrificateur selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'entre la première borne (1) et la résistance (13) est prévue une diode (32) pour assurer la charge de la capacité (14) pendant les alternances positives de l'alimentation.
- Electrificateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le circuit à résistance (13) et capacité (14) est monté entre le primaire du transformateur (10) et la deuxième borne (2).
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