DE29515665U1 - Impulsgenerator für batteriebetriebene Elektrozaungeräte - Google Patents

Description

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Dr.-Ing.M.Held DipL-Ing.M.Bartels

Zugelassene Vertreter Patentanwälte ■ Lange Straße 51 ■ D-70174 Stuttgart beim Europäischen Patentamt

Reg. Nr. 128 019

28. August 1995/339420

AKO-ISMET Elektrogeräte GmbH & Co. KG, 88353 Kißlegg Impulsgenerator für batteriebetriebene Elektrozaungeräte

Die Erfindung betrifft einen Impulsgenerator für batteriebetriebene Elektrozaungeräte, der die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruches 1 aufweist.

Bei einem bekannten Impulsgenerator dieser Art (DE 30 09 338 C 2) liegt im Stromkreis der Primärwicklung des Impulstransformator ein Thyristor. Dieser soll, um die Energieentnahme aus der Batterie möglichst gering zu halten, bereits mit der ersten negativen Haibwelle der durch die Zündung des Thyristors ausgelösten Schwingung wieder gesperrt werden, sofern die augenblickliche elektrische Zaunbelastung gering ist. Nur im Falle einer hohen Zaunbelastung, wie sie beispielsweise im Falle einer Tierberührung vorhanden ist, soll der Thyristor auch während der zweiten Halbwelle der ersten Schwingung leitend bleiben, damit nach dem ersten, energieschwachen Impuls ein energiestarker Impuls erzeugt wird, für den die gesamte im Speicherkondensator enthaltene Energie verbraucht wird. Eine derartige Funktionsweise des Impulsgenerators setzt voraus, daß die Größen der Streuinduktivität des Impulstransformators, seinen ohmschen Ersatzwiderstandes und der sekundärseitigen Kapazität, die zumindest teilweise von der Zaunkapazität bestimmt wird sowie die Freiwerdezeit des Thyristors so gewählt werden, daß bei geringer Zaunbelastung der primärseitige Strom während der negativen Halbwelle der ersten

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Schwingung nur so wenig gedämpft wird, daß der Thyristor gesperrt wird, während bei einer hohen Zaunbelastung die Dämpfung so groß ist, daß der Thyristor leitend bleibt. Eine derartige Abstimmung der genannten Größen ist aufwendig. Außerdem kann das Gerät nicht an unterschiedliche äußere Bedingungen angepaßt werden.

Ein jüngerer Vorschlag {EP 0 390 227 A2) sieht deshalb vor, das Eiektrozaungerät mit zwei gleichzeitig betreibbaren Impulsgeneratoren auszurüsten, von denen der eine Impulse relativ großer Dauer und der andere Impulse wesentlich kleinerer Dauer erzeugt. Dabei wird die Sekundärwicklung des Impulstransformators des ersten Impulsgenerators, dessen Schalter zur Energierückgewinnung eine Diode antiparallei geschaltet ist, direkt an den Elektrozaun angeschlossen, während die Sekundärwicklung des Impulstransformators des zweiten Impuisgenerators über eine Hochspannungsdiode mit dem Elektrozaun verbunden wird. Die bei diesem Elektrozaungerät vorhandene Kombination aus jeweils einem Impuls kurzer Dauer, der nur sehr wenig von der Zaunbelastung abhängt, und einem wesentlich längeren Impuls, dessen Spitzenspannung von der Zaunlast abhängt, kann die für jedes impulspaar erforderliche Energie relativ gering gehalten werden, ohne die Hütesicherheit zu gefährden. Der Aufwand für dieses Elektrozaungerät ist jedoch erheblich, weil zwei komplette Impulsgeneratoren mit je einem impulstransformator und einem Speicherkondensator unerläßlich sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Impulsgenerator für ein Elektrozaungerät zu schaffen, der trotz eines geringen Aufwandes energiesparend und für alle Anforderungen geeignet ist und dennoch eine ausreichende Hütesicherheit gewährleistet. Diese Aufgabe löst ein Impulsgenerator mit den Merkmalen des Anspruches 1.

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Der Aufwand für die erfindungsgemäßen Impulsgenerator ist gering, weil er außer einem einzigen Impulstransformator und einem einzigen Speicherkondensator nur zwei elektronische Schalter und eine Meß- und Steuereinrichtung benötigt. Da diese Meß- und Steuereinrichtung einen starken Zaunimpuls nur dann auslöst, wenn bei einem zuvor erzeugten schmalen, energiearmen Zaunimpuls die Zaunspannung eines vorgebbaren Wert nicht erreicht, wird zum einen der Energieverbrauch des Elektrozaungerätes auf ein Minimum reduziert. Zum anderen kann durch den vorgebbaren Wert der Zaunspannung oder des Zaunstromes das Elektrozaun gerät in einfacher Weise unterschiedlichen Anforderungen angepaßt werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die beiden Primärwicklungen des Impulstransformators Teile einer einzigen, mit einer Anzapfung versehenen Wicklung. Hierdurch kann der Aufwand für das Elektrozaun gerät noch weiter reduziert werden.

Um den Energieverbrauch auf ein Minimum zu reduzieren, kann man den beiden elektronischen Schaltern je eine zu ihnen antiparaüel geschaltete Diode zuordnen.

I Im folgenden ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im einzelnen erläutert. Es zeigen

Fig. 1 das Schaltbild des Ausführungsbeispiels, Fig. 2 die zeitliche Abhängigkeit der Zaunspannung bei einer

hohen Zaunimpedanz
Fig. 3 die zeitliche Abhängigkeit der Zaunspannung bei einer

niedrigen Zaunimpedanz.

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Ein Impulsgenerator für ein batteriebetriebenes Elektrozaungerät weist einen an eine Batterie 20 anschließbaren DC/DC-Wandler 21 auf, der im Ausführungsbeispiel ebenso wie der gesamte Impulsgenerator einpolig auf Masse liegt. Mit dem nicht auf Masse liegenden Pol des Ausganges des DC/DC-Wandlers 21 ist leitend das eine Ende der Primärwicklung 3 eines als Ganzes mit 2 bezeichneten Impulstransformators verbunden, dessen Sekundärwicklung 4 eine wesentlich größere Windungszahl als die Primärwicklung 3 hat, damit an den beiden Ausgangsklemmen 5 und 6, die mit den beiden Enden der Sekundärwicklung 4 verbunden sind, die erforderliche Hochspannung zur Verfügung gestellt werden kann. Wenn das Elektrozaungerät in Betrieb ist, ist der den Zaun bildende Leiter 7 mit der Ausgangsklemme 5 verbunden, während die Ausgangsklemme 6 geerdet ist.

Wie Fig. 1 zeigt, weist die Primärwicklung 3 eine Anzapfung 8 auf, durch welche die Primärwicklung 3 in zwei Abschnitte unterschiedlich großer Windungszahl unterteiit wird. Der zwischen der Anzapfung 8 und dem mit der Anschlußklemme 1 verbundenen Ende liegende Abschnitt hat eine wesentlich geringere Windungszahl als der andere Abschnitt.

Das freie Ende des letztgenannten Abschnittes der Primärwicklung 3 ist über einen ersten elektronischen Schalter 9, der selbsttätig aus dem leitenden in den gesperrten Zustand übergeht, wenn der Stromfluß beendet ist, mit Masse verbunden. Im Ausführungsbeispiel ist als erster elektronischer Schalter 9 ein Thyristor vorgesehen. Zu ihm ist eine erste Diode 10 antiparallel geschaltet.

Die Anzapfung 8 ist über einen zweiten elektronischen Schalter 11 mit Masse verbunden, der ein- und ausschaltbar ist. Im Ausführungsbeispiel dient als zweiter elektronischer Schalter 11 ein Transistor. Zu ihm ist eine zweite Diode 12 antiparallel geschaltet.

Die Steuerelektrode des ersten elektronischen Schalters 9 und die Basis des zweiten elektronischen Schalters 11 sind mit je einem Ausgang einer Meß- und Steuereinrichtung 13 verbunden, zu der ein Gebereiement 14 für die zwischen den beiden Ausgangsklemmen 5 und 6 liegende Spannung, die bei Betrieb des Elektrozaungeräts gleich der Zaunspannung ist, gehört. Das Geberelement 14 ist über eine Signalleitung 15 mit der in Fig. 1 als Block dargestellten Meß- und Steuereinrichtung 13 verbunden.

Die Meß- und Steuereinrichtung 13 stellt einen Sollwert, beispielsweise mittels einer Referenzspannungsqueüe oder einer in einem Speicher abgelegten Tabelle, zur Verfugung, der denjenigen Spannungswert vorgibt, oberhalb dessen die Zaunlast als gering, die Zaunwiderstand also als hoch, und unterhalb dessen die Zaunlast als hoch und die Zaunwiderstand als niedrig angesehen wird. Ferner enthält die Meß- und Steuereinrichtung 13 einen Komperator oder einen Microcontroller, welcher die vom Geberelement 14 gelieferte Zaunspannung mit der Referenzspannung bzw. der Tabelle vergleicht. Die Referenzspannung kann aber auch durch die Schwellwertspannung eines elektronischen Bauelementes vorgegeben sein. Der Komparator ist dann entbehrlich. Schließlich enthält die Meß- und Steuereinrichtung 13 noch eine Steuerschaltung, welche periodisch einen Steuerimpuls erzeugt, der den zweiten elektronischen Schalter 11 in den leitenden Zustand überführt, und die je nach dem, ob der durch das Schließen des zweiten elektronischen Schalters 11 an den Ausgangsklemmen 5 und 6 auftretende Zaunimpuls eine über oder unter der Referenzspannung liegende Zaunspannung ergibt, nur den zweiten elektronischen Schalter 11 wieder in den gesperrten Zustand überführt oder zusätzlich den ersten elektronischen Schalter 9 leitend macht.

Zwischen der Anschlußklemme 1 und Masse liegt ein Speicherkondensator 16, der vom DC/DC-Wandler 21 aufgeladen wird und dem die für die Erzeugung

der Zaunimpuls erforderliche Energie entnommen wird. Nach jeder Energieentnahme wird der Speicherkondensator 16 wieder aufgeladen.

Wenn der Zaunwiderstand hoch ist, also die den Zaun 7 tragenden Isolatoren sich in einem guten Zustand befinden und weder eine Pflanzenberührung noch eine Tierberührung vorhanden ist, führt das Schließen des zweiten elektronischen Schalters 11 zum Zeitpunkt t_Q zu einer Wechselspannung zwischen den Ausgangsklemmen 5 und 6 mit wenigen, schmalen Halbwellen, wobei der Spitzenwert der positiven Halbwellen die Referenzspannung Ur übersteigt, wie Fig. 2 zeigt. Der Komperator oder Microcontroller der Meß- und Steuereinrichtung 13 erkennt schon beim Anstieg der ersten positiven Halbwelle, daß die Zaunspannung Uz die Referenzspannung Ur übersteigt. Der Steuerteil schaltet aufgrund dieses Ergebnisses des Spannungsvergleiches den zweiten elektronischen Schalter 11 wieder unverzüglich, nämlich zum Zeitpunkt tj, in den Sperrzustand. Ist hingegen die Zaunimpedanz, insbesondere wegen einer Tierberührung oder Pflanzenberührung, relativ niedrig, hat die Umschaltung des zweiten elektronischen Schalters 11 zum Zeitpunkt t_Q in den leitenden Zustand einen Anstieg der Zaunspannung Uz zur Folge, der nicht die Referenzspannung Ur erreicht, wie Fig. 3 zeigt. Auch hier wird aufgrund des Spannungsvergleichs der zweite elektronische Schalter 11 zum Zeitpunkt t-| vom

&iacgr; Steuerteil wieder in den Sperrzustand umgeschaltet. Gleichzeitig wird jedoch der erste elektronische Schalter 9 vom Steuerteil in den leitenden Zustand umgeschaltet, was, wie Fig. 3 zeigt, zu einem energiereichen Zaunimpuls führt, dessen Dauer wesentlich größer ist als die Einschaltdauer des zweiten elektronischen Schalters 11. Sobald der Speicherkondensator 16 im wesentlichen entladen und damit der Stromfluß durch den ersten elektronischen Schalter 9 beendet ist, geht dieser selbsttätig wieder in den gesperrten Zustand über. Nur bei einem relativ niedrigen Zaunwiderstand wird also die im Speicherkondensator 16 gespeicherte elektrische Energie mehr oder weniger vollständig verbraucht. Wenn hingegen der Zaunwiderstand sehr hoch ist, was, da Tierbe-

rührungen und Pflanzenberührungen relativ selten vorkommen, in der Regel der Fall sein wird, wird hingegen bei jedem Zyklus dem Speicherkondensator 16 nur ein sehr geringer Anteil der in ihm gespeicherten Energie entnommen.

Claims (6)

1. Impulsgenerator für batteriebetriebene Elektrozaungeräte mit einem Speicherkondensator, einem Impulstransformator, einem im Primärstromkreis des Impulstransformators liegenden elektronischen Schalter, der nach einem Einschalten nur so lange eingeschaltet bleibt, wie ihn ein Strom durchfließt, und einem letzterem zugeordneten Steuerimpulsgeber, dadurch gekennzeichnet, daß

a) der Impulstransformator (2) zwei Primärwicklungen unterschiedlicher Windungszahl aufweist,

b) der elektronische Schalter (9) im Stromkreis der die größere Windungszahl aufweisenden Primärwicklung liegt,

c) im Stromkreise der die kleinere Windungszahl aufweisenden Primärwicklung ein zweiter elektronischer Schalter (11) liegt, der ein- und ausschaltbar ist,

d) eine Meß- und Steuereinrichtung (13, 14), welche getrennte Signalausgänge für die beiden elektronischen Schalter {9, 11), eine Meßeinrichtung, welche die durch jeden Impuls aufgrund eines Schlie-

ßens des zweiten elektronischen Schalters (11) erzeugte Zaunspannung (Uz) mit einer Referenzspannung (Ur) oder mittels eines Microcontrollers mit einer Tabelle vergleicht, sowie einen Steuerteil auf weist, der mit vorgegebener Taktfrequenz den zweiten elektronischen Schalter (11) schließt, und entweder diesen Schalter (11) wieder öffnet, sobald die Zaunspannung (Uz) die Referenzspannung (Ur) übersteigt oder den ersten elektronischen Schalter (9) schließt, falls die Zaunspannung (Uz) unter der Referenzspannung (Ur) bleibt.

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2. Impulsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerteil den zweiten elektronischen Schalter (11) öffnet, wenn er den ersten elektronischen Schalter (9) schließt.

3. Impulsgenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Primärwicklungen Teile einer einzigen, mit einer Anzapfung (8) versehenen Primärwicklung (3) sind.

4. Impulsgenerator nach einer der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden elektronischen Schalter (9, 11) je eine Diode (10, 12) antiparalle! geschaltet ist.

5. Impulsgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ihm ein an eine Batterie (20) anschließbarer DC/DC-WandieTT2T)~vö7geschai"terist:

6. Impulsgenerator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in ihn der DC/DC-Wandler (21) integriert ist.