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Dokumentenidentifikation DE69412516T2 17.12.1998
EP-Veröffentlichungsnummer 0737413
Titel DURCH DAS NETZ GESPEISTE SPANNUNGSEINSCHALTKREIS FÜR ELEKTROZAUN
Anmelder Alfa Laval Agri AB, Tumba, SE
Erfinder ERIKSSON, Lars-Arne, S-852 37 Sundsvall, SE;
KARLSSON, Göran, Karl-Olov, S-150 23 Enhörna, SE
Vertreter H. Ruschke und Kollegen, 81679 München
DE-Aktenzeichen 69412516
Vertragsstaaten CH, DE, DK, FR, GB, IE, IT, LI, NL, SE
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 29.12.1994
EP-Aktenzeichen 959052887
WO-Anmeldetag 29.12.1994
PCT-Aktenzeichen SE9401269
WO-Veröffentlichungsnummer 9518520
WO-Veröffentlichungsdatum 06.07.1995
EP-Offenlegungsdatum 16.10.1996
EP date of grant 12.08.1998
Veröffentlichungstag im Patentblatt 17.12.1998
IPC-Hauptklasse H05C 1/04

Beschreibung[de]
Netzgespeister Weidezaunerreger

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Weidezaunerreger vom Entladetyp, d.h. er umfaßt einen Kondensator, der auf eine hohe Spannung aufgeladen und zur Primärwicklung eines Transformators entladen wird, wobei die Sekundärwicklung des Transformators dem Weidezaunschaltkreis eine sehr hohe Spannung zuführt. Der Erreger ist insbesondere gedacht, um vom Stromnetz gespeist zu werden, d.h. von der Wechselstromspannung des öffentlichen Stromnetzes.

Hintergrund der Erfindung

Die herrschende Meinung fordert verschiedene Einschränkungen für die elektrischen Spannungsimpulse, die einem Weidezaun zugeführt werden dürfen. Die herkömmlichen Ankirderungen in Westeuropa gehen dahin, daß die Maximaispannting in jedem Impuls maximal bei 10 kV oberhalb der Ausgangsanschlüsse des Weidezaunerregers liegt, daß der größte elektrische Strom pro Impuls durch einen Menschen oder durch ein Tier 10 A betragen darf, daß der elektrische Impuls, der einem Menschen oder einem Tier im Kontakt mit einem Weidezaun zugeführt wird, nicht mehr Energie aufweisen darf als 5 Joule, daß die Impulse nicht öfter als einmal pro Sekunde auftreten dürfen und daß die Länge jedes Impulses kleiner als 1,5 ms sein sollte und daß schließlich die gesamte Ladungsmenge, die einem Menschen oder einem Tier im Kontakt mit einem Weidezaun zugeführt wird, weniger als 2,5 Millicoulomb betragen darf. Alle diese Forderungen existieren natürlich aus dem Grunde, um das Schadensrisiko für Menschen oder Tiere im Kontakt mit dem Weidezaun zu reduzieren. Damit ein Weidezaun dennoch effizient Tiere abschrecken oder begrenzen kann, sollten die Impulse, die vom Weidezaun ausgehen, eine Spannung so hoch wie möglich und eine Energie so groß wie möglich aufweisen, innerhalb der Grenzen, die von der herrschenden Meinung gesetzt sind.

Ein Weidezaun, der als elektrische Schaltung aufgefaßt wird, weist jedoch große Abweichungen auf, die vom Wetter, von der Entladung und anderen Faktoren abhängen, die die Isolierung des Zaundrahtes in Bezug auf die Erdung beeinflussen. Der Widerstand des Weidezaunes an der Erdung kann daher bei trockenem Wetter und anderen trockenen Außenbedingungen mit guter Isolierung sehr groß sein im Vergleich zu dem Fall, wenn zum Beispiel ein Mensch im Kontakt mit dem Zaun steht, wobei der Widerstand auf ungefähr 500 Ω abfallen kann. Weiterhin kann der Widerstand bei extremen Außenbedingungen auf noch geringere Werte abfallen. Die Weidezaunschaltung umfaßt auch einen kapazitiven Teil, der wichtig sein kann, wenn der Widerstand des Zaunes groß ist, was dazu führen kann, daß die Schaltung als Schwingkreis wirkt aufgrund der Induktivität in der Transformatorspule, die dem Zaunschaltkreis die hohen Spannungsimpulse zuführt. Das kann zu Überschwingungen in den auf der Zaunseite erzeugten Spannungsimpulsen führen, was dazuführt, daß die Ladespannung für den Kondensator, aus dem der Impuls entladen wird, reduziert werden muß, um die Ausgabeimpulse nicht zu hoch werden lassen. Ohne eine geeignete Steuerung erhält man auch in solchen Fällen eine reduzierte Spannung, wenn der Zaunschaltkreis nur eine unbedeutende kapazitive Komponente im Vergleich zum Zaunwiderstand aufweist.

Eine Möglichkeit, um einen Weidezaun mit einer guten Effizienz zu erhalten, besteht darin, zwei Transformatoren zu verwenden, von denen einer benutzt wird, um hohe Spannungsimpulse zu liefern, wenn der Weidezaun eine gute Isolierung an der Erdung hat, wobei in dieser Isolierung einer oder mehrere Menschen oder eines oder mehrere Tiere im Kontakt mit dem Zaun inbegriffen sind, und ein anderer wird benutzt für den Fall, daß diese Isolierung nicht so gut ist, so wie bei feuchtem Wetter. Im letzteren Fall können aus schaltungstechnischen Gründen nur kleinere Spannungsimpulse zugeführt werden, aber sie haben stattdessen einen höheren Energiegehalt. Alternativ kann ein einzelner Transformator verwendet werden, der zwei separate Primärwicklungen hat.

Stand der Technik

In der GB-PS 1 395 498 wird eine Ausführungsform eines Weidezaunes offenbart, die eine zweite Primärwicklung 4 besitzt, siehe Fig. 1. Die Spannung über diese zusätzliche Wicklung wird verwendet zur Steuerung des Ladeprozesses.

In der veröffentlichten DE-PS 41 40 628 wird ein Durchschnittswert eines Spannungsimpulses, der einem Weidezaun zugeführt wird, abgetastet und zur Steuerung des Ladens eines Speicherkondensators verwendet. Der Durchschnittswert wird direkt an der Ausgabeseite des Zaunerregers abgenommen; diese Anordnung ist gefährlich, da den Steuerkreisen des Erregers hohe Spannungen zugefuhrt werden können.

In der veröffentlichten DE-PS 39 04 993 ist ein Weidezaunerreger offenbart, der separate Primärwicklungen eines oder mehrerer Transformatoren aufweist, wobei diese Wicklungen mit getrennt angeordneten Energiespeicherkondensatoren und dafür vorgesehenen Entladeschaltungen verbunden sind. Beide Kondensatoren oder nur einer können entladen werden in Abhängigkeit eines Durchschnittwertes der Spitzenspannungsinipulse, die dem Zaun zugeführt werden. Die Spitzenwerte der Spannungsimpulse werden auf der Zaunseite des Erregers abgetastet, was offensichtlich leichtfertig bzw. gefährlich ist, wie oben beschrieben.

Zusammenfassung

Es ist ein Ziel der Erfindung, einen Weidezaunerreger bereitzustellen, der hohe Spannungsimpulse mit einem hohen Energiegehalt liefert und der gute Sicherheitseigenschaften hat.

Mit dem Weidezaunerreger nach der Erfindung, dessen detaillierte Merkmale aus den beigefügten Ansprüchen ersichtlich sind, wird dieses Ziel erreicht.

Es befinden sich Fühlschaltungen im Erreger, wobei diese Schaltungen immer Spannungen auf der Primärseite eines Aufwärtstransformators abtasten. Es müssen keine galvanischen Verbindungen zum Zaunschaltkreis auf der Sekundärseite vorgenommen werden.

Der Weidezaunerreger wird deshalb vorzugsweise mit Wechselspannung betrieben, zum Beispiel aus dem öffentlichen Stromnetz, und hat im allgemeinen zwei getrennte Speicherkondensatoren, die von einer gemeinsamen Ladeschaltung auf eine hohe Spannung geladen werden. Die Speicherkondensatoren werden durch getrennte Primärwicklungen eines Transformators entladen, und die Sekundärwicklung des Transformators ist in herkömmlicher Weise mit dem Zaun verbunden. Die Entladeprozesse der Speicherkondensatoren werden gesteuert durch getrennte Entladeschaltungen, so daß für leichte Belastungen - eine leichte Belastung bedeutet einen hohen Widerstand im geerdeten Zaunschaltkreis - nur einer der Speicherkondensatoren entladen wird, und für hohe Belastungen - hohe Belastungen ergeben sich bei einem kleinen Widerstand im Zaunschaltkreis - auch der andere Speicherkondensator entladen wird, kurz nach dem ersten und während desselben Entladezyklus. Fühlschaltungen liefern Signale an die Ladeschaltungen und die Entladeschaltungen, die von einem Mikroprozessor verarbeitet und ausgewertet werden, und diese Signale stellen für verschiedene Fälle die Belastung des Transformators vom Zaunschaltkreis dar. Ein Fühlschaltkreis umfaßt die zweite Primärwicklung und wird zur Messung von leichten Belastungen verwendet. So kann für sehr leichte Belastungen, wenn die Kapazität im Zaunschaltkreis wichtig werden kann, die Spannung reduziert werden, auf die die Speicherkondensatoren geladen werden. Der andere Fühlschaltkreis ist verbunden mit einem Anschluß der Speicherkondensatoren und wird zur Messung von starken Belastungen verwendet. Er bestimmt, ob der -zweite Speicherkondensator überhaupt während eines Entladezyklus entladen werden soll, und bestimmt für diesen Fall die Zeit des Entladebeginns des zweiten Speicherkondensators. In Kurzschlußfällen mit einem sehr geringen Widerstand im Zaunschaltkreis kann er auch die Ladespannung für die Speicherkondensatoren verringern. Während einer ersten kurzen Zeitperiode wird die Entladung des ersten Speicherkondensators durch eine Schaltung durchgeführt, die einen höheren Widerstand aufweist als den Widerstand, der während des Rests der Entladung vorhanden ist.

Es handelt sich daher im allgemeinen um einen Weidezaunerreger, der vorzugsweise mit einer Wechselspannung betrieben wird, insbesondere vom öffentlichen Stromnetz. Im Erreger befinden sich ein erster Speicherkondensator und eine Ladeschaltung, die mit der Wechseispannung und dem ersten Speicherkondensator verbunden ist, um den Speicherkondensator auf eine hohe Spannung aufzuladen. Weiterhin ist eine erste Primärwickung vorhanden, die zu einem Transformator gehört, und eine zweite Wicklung des Transformators, die mit dem Zaun verbunden ist, wobei die erste Wicklung mit dem ersten Speicherkondensator verbunden ist. Für den ersten Speicherkondensator steht eine Ladeschaltung zur Verfügung, die so angeordnet ist, um den ersten Speicherkondensator periodisch durch seine angeschlossene Primärwicklung zu entladen, um Entladeimpulse zu erzeugen, die einem angeschlossenen Zaun von der Sekundärwicklung des Transformators zugeführt werden.

Nach der Erfindung gibt es eine erste Fühlschaltung zum Abtasten der Belastung eines Transformators durch einen angeschlossenen Zaun und zum Erzeugen eines Signals, das die Belastung darstellt, wobei die Fühlschaltung eine zweite getrennte Primärwicklung des Transformators umfaßt und eine Fühlleitung, die mit der Wicklung verbunden ist. Die Fühlschaltung ist so angeordnet, um während einer Entladung des ersten Speicherkondensators zu einer gewählten Zeit, das heißt zu einer Zeit, die gesteuert oder gesetzt ist durch eine Steuereinrichung wie z.B. einen Mikroprozessor, die momentane Größe der in der zweiten Primärwicklung induzierten Spannung zu messen, wobei diese abgetastete Größe ein Maß oder eine Darstellung der Belastung des Transformators durch den angeschlossenen Zaun ist.

Die Fühlschaltung kann eine Extremwert-Fühlschaltung sein, die mit der zweiten Primärwicklung verbunden ist und dann ein Maximum des absoluten Wertes der Spannungsimpulse mißt, die in der zweiten Primärwicklung während der Entladungen des ersten Speicherkondensators induziert werden. Wenn die Abtastzeiten durch den Regler gesetzt sind, kann der absolute Wert zu verschiedenen Zeiten vom Beginn eines Entladeimpulses gemessen werden. Somit kann die Fühlschaltung angeordnet werden, um während aufeinanderfolgender Entladungen des ersten Speicherkondensators die momentane Größe der Spannung zu messen, die in der zweiten Primärwicklung zu ausgewählten Zeiten induziert wird, so daß die Zeitperioden vom Beginn der Entladung des ersten Kondensators bis zum Abtasten verschiedene Längen haben können, wobei dann diese gemessenen Größen ausgewertet werden können für eine Bestimmung des Maximums des absoluten Wertes der Spannungsgrößen, die in der zweiten Primärwicklung induziert werden.

Die Ladeschaltung für den ersten Kondensator ist mit der Fühlschaltung zur Steuerung der Spannung verbunden, auf die der erste Speicherkondensator durch den Ladekreis in Abhängigkeit des Wertes oder der Werte, die von der Fühlschaltung gemessen werden, geladen wird.

Es kann auch ein zweiter Speicherkondensator angeordnet werden, der auch eine mit der Wechselspannung und dem zweiten Kondensator verbundene Ladeschaltung hat, um ihn auf eine hohe Spannung zu laden, wobei diese Ladeschaltung vorzugsweise beiden Speicherkondensatoren gemeinsam ist. Dieser zweite Speicherkondensator wird dann mit der zweiten Primärwicklung des Transformators verbunden. Es gibt auch eine Entladeschaltung für den zweiten Speicherkondensator, die so angeordnet ist, um ihn durch die zweite Primärwicklung zu entladen, um auf dieselbe Weise wie fur den ersten Speicherkondensator und die erste Primärwicklung Entladeimpulse zu erzeugen, die einem angeschlossenen Zaun durch die Sekundärwicklung des Transformators zugeführt werden.

Die Steuervorrichtung, im allgemeinen ein Mikroprozessor, ist mit der Fühlschaltung und der Entladeschaltung für den zweiten Speicherkondensator verbunden und so angeordnet, um in Abhängigkeit des Signals von der Fühlschaltung zu entscheiden, ob die Entladung des zweiten Speicherkondensators während jeder periodischen Entladung des ersten Speicherkondensators begonnen werden soll, wobei die Entladung des ersten Kondensators immer periodisch stattfindet über gleichverteilte Zeitintervalle.

Die Steuereinrichtung kann natürlich auch mit der Entladeschaltung für den ersten Speicherkondensator verbunden werden und ist dann so angeordnet, um immer zuerst die Entladung des ersten Speicherkondensators zu beginnen und eine Zeit danach, während die Entladung des ersten Speicherkondensators immer noch im Gange ist, parallel dazu die Entladung des zweiten Speicherkondensators zu beginnen oder nicht zu beginnen in Abhängigkeit des Signales vom Fühlschaltkreis, das die Belastung darstellt und das von der Fühlschaltung während der Zeitspanne vom Beginn der Entladung des ersten Speicherkondensators zum Beginn der Entladung des zweiten Speicherkondensators ermittelt wird, wobei das Ermitteln und der Beginn der Entladung des zweiten Speicherkondensators immer während desselben Entladeprozesses oder -zyklus für den ersten Speicherkondensator stattfinden.

Daher tastet die Fühlschaltung im allgemeinen die Belastung des Transformators durch den Zaun ab und stellt ein Signal zur Verfügung, das die Belastung darstellt, und daher umfaßt sie eine Extremwert-Fühlschaltung zum Abtasten des Maximums des absoluten Wertes des Spannungsimpulses, der durch eine Entladung des ersten Speicherkondensators erhalten wird. Es wird ein Signal, das das abgetastete Maximum darstellt, an die Ladeschaltung des ersten Speicherkondensators geliefert, und diese Ladeschaltung ist so angeordnet, um eine Spannung zu steuern, auf die der erste Speicherkondensator dadurch geladen wird, in Abhängigkeit des Signales, das das von der Fühlschaltung abgetastete Maximum darstellt.

Die Fühlschaltung umfaßt einen Leiter, der mit einem ersten Anschluß des ersten Speicherkondensators verbunden ist, und im Erreger befindet sich ein Rückstromkreis, der mit diesem Leiter verbunden ist, um die Zeit zu messen, bei der während eines Entladezyklus oder -prozesses des ersten Speicherkondensators die Spannung über den ersten Speicherkondensator auf einen vorherbestimmten Wert abgefallen ist.

Die Fühlschaltung kann dann einen Transistor umfassen, dessen Basis durch einen Spannungsteiler oder eine Potentiometerschaltung mit einem ersten Anschluß des ersten Speicherkondensators verbunden ist, wobei der zweite Anschluß oder die Elektrode des Kondensators geerdet ist.

Die Ladeschaltung für den ersten Speicherkondensator kann dann so angeordnet werden, um eine Spannung zu verringern, auf die der erste Speicherkondensator durch die Ladeschaltung geladen wird, wenn die Fühlschaltung eine sehr starke Belastung mißt, insbesondere einen Kurzschluß in einem mit dem Transformator verbundenen Zaun.

Es kann auch ein zweiter Speicherkondensator angeordnet werden mit einer Ladeschaltung, die mit der Wechselspannung verbunden ist zum Laden des zweiten Speicherkondensators auf eine hohe Spannung. Eine zweite Primärwicklung, die unterschieden ist von der ersten Primärwicklung, gehört zu einem Transformator, der vorzugsweise derselbe ist wie der Transformator, der zur ersten Primärwicklung und zum ersten Speicherkondensator gehört; eine Sekundärwicklung des Transformators ist verbunden mit dem Zaun und die zweite Primärwicklung ist verbunden mit dem zweiten Speicherkondensator. Es gibt eine Entladeschaltung für den zweiten Speicherkondensator, die so angeordnet ist, um in die zweite Primärwicklung zu entladen, um auf dieselbe Weise wie für den ersten Speicherkondensator und die erste Primärwicklung Ladeimpulse zu erzeugen, die durch die Sekundärwicklung des Transformators an einen verbundenen Zaun geliefert werden.

Die Entladeschaltung des ersten Speicherkondensators kann dann während jeder Entladeperiode so angeordnet werden, um zuerst die Entladung des ersten Speicherkondensators zu beginnen, und die Entladeschaltung für den zweiten Speicherkondensator ist so angeordnet, um dann während des Entladeprozesses oder -zyklus des ersten Speicherkondensators zu einer Zeit, die von der vom Fühlschaltkreis gemessenen Belastung abhl;ngt, die Entladung des zweiten Speicherkondensators zu beginnen.

In einem weiteren Aspekt sind erste und zweite Speicherkondensatoren und Ladeschaltungen vorgesehen, die mit der Wechseispannung und dem ersten und zweiten Speicherkondensator verbunden sind, um den ersten und zweiten Speicherkondensator jeweils auf eine hohe Spannung zu laden, wobei die Ladeschaltungen vorzugsweise die gleiche Schaltung sind, die dann für die beiden Kondensatoren verwendet wird. Es sind getrennte erste und zweite Primärwicklungen vorhanden, die zu Transformatoren gehören, im allgemeinen ist es derselbe, und Sekundärwicklungen der Transformatoren sind mit dem Zaun verbunden. Die ersten und zweiten Primärwicklungen sind dann wie oben mit dem ersten und zweiten Kondensator verbunden. Entladeschaltungen für den ersten und zweiten Speicherkondensator sind so angeordnet, um periodisch den ersten und den zweiten Speicherkondensator durch die zugeordnete Primärwicklung zu entladen, um Entladeimpulse zu erzeugen, die einem angeschlossenen Zaun durch die Sekundärwicklung des jeweiligen Transformators zugeführt werden.

Eine Fühlschaltung ist wie oben angeordnet, um die Belastung der Transformatoren durch einen verbundenen Zaun zu messen und ein Signal, das die gemessene Belastung darstellt, bereitzustellen. Die Entladeschaltung für den ersten Speicherkondensator ist so angeordnet, daß bei jeder Entladeperiode zuerst die Entladung des ersten Speicherkondensators begonnen wird, und die Entladeschaltung für den zweiten Speicherkondensator ist so angeordnet, um während dieser Entladung zu einer Zeit, die von der Belastung, die von der Fühlschaltung gemessen wurde, die Entladung des zweiten Speicherkondensators zu beginnen.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Eine Ausführungsform der Erfindung wird nun beschrieben unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung, in der

Fig. 1 ein Schaltdiagramm eines netzbetriebenen Weidezaunerregers darstellt.

Ausführliche Beschreibung

Im Schaltdiagramm von Fig. 1 werden die wesentlichen Teile einer elektrischen Schaltung für einen Weidezaunerreger gezeigt. Eine Wechselspannung, z.B. vom öffentlichen Stromnetz, wird an eine Ladeschaltung 5 zwischen den Anschlüssen 1 und 3 angelegt. Ein Mikroprozessor 7 steuert die Ladeschaltung 5 zum Entladen von zwei gleich großen Speicherkondensatoren C1 und C2, die eine große Kapazität haben und parallel mit ihren ersten Anschlüssen oder Platinen mit der Ladeschaltung 5 verbunden sind und somit durch die Ladeschaltung 5 auf dieselbe Spannung, die Ladespannung, aufgeladen werden. Die Ladespannung beträgt maximal ungefähr 630 V, kann aber, wenn erforderlich, durch den Mikroprozessor 7 auf einen niedrigeren Wert gesetzt werden. Die zweiten Anschlüsse oder Platinen der beiden Speicherkondensatoren C1 und C2 sind beide geerdet in Bezug auf Elektronik oder Signal, und die ersten Anschlüsse sind jeweils mit einer getrennten Primärwicklung L1 bzw. L2 eines Transformators verbunden, der mit einer einzelnen Sekundärwicklung L3 versehen ist. Die Sekundärwicklung L3 liefert Hochspannungsimpulse an den Zaunschaltkreis, der nicht gezeigt ist und der zwischen den Anschlüssen 9 und 11 der Sekundärwicklung angeschlossen ist. Der Zaunschaltkreis ist detaillierter in der veröffentlichten internationalen Patentschrift WO 95/18519 mit dem Titel "Testen von fehlerhafter Erdung eines Weidezaunerregers" beschrieben.

Das andere Ende der ersten Primärwicklung L1 ist über einen Widerstand R1 mit dem positiven Anschluß oder einer Elektrode eines ersten Thyristors Ty1 verbunden, dessen negative Elektrode in Bezug auf Elektronik geerdet ist. Die elektronischen Schaltkreise haben eine hergerichtete bzw. künstliche Erdung, die ein Potential hat, das einem der Pole der zugeführten Netzspannung entspricht, d.h. gleich dem Potential der Phase, der Erdung, oder dem Nulleiter. Die Gattelektrode des Thyristors Ty1 wird anhand eines Signales Ty1 vom Mikroprozessor 7 gesteuert, das durch einen Widerstand R2 der Basis eines Transistors T1 zugeführt wird, und dessen Emitter mit der Gattelektrode des ersten Thyristors Tyl verbunden ist. Der Kollektor des Transistors T1 ist über einen Kollektorwiderstand R3 mit einer positiven Netzspannung E1 von beispielsweise 2 V verbunden, wobei diese Netzspannung konstant ist in Bezug auf die Erdung. Die erste Primärwicklung L1 des Transformators T ist parallel verbunden mit der positiven Elektrode eines zweiten Thyristors Ty2, aber ohne einen Widerstand in der Verbindungsleitung. Die negative Elektrode des Thyristors Ty2 ist geerdet in Bezug auf Elektronik. Dieser Thyristor Ty2 wird in ähnlicher Weise gesteuert wie der Thyristor Ty1 durch ein Signal Ty2 vom Mikroprozessor 7, das durch einen Basiswiderstand R4 der Basis eines Transistors T2 zugeführt wird, dessen Emitter direkt mit der Gattelektrode des Thyristors verbunden ist. Der Kollektor des Transistors T2 ist über einen Widerstand R5 mit der positiven Netzspannung E1 verbunden.

Außerdem ist der zweite Anschluß der zweiten Primärwicklung L2 des Transformators T mit der positiyen Elektrode eines Thyristors, eines dritten Thyristors Ty3, verbunden, und die negative Elektrode dieses Thyristors Ty3 ist auch geerdet in Bezug auf Elektronik wie die beiden anderen Thyristoren Ty1 und Ty2. Außerdem wird dieser dritte Thyristor Ty3 in entsprechender Weise durch ein Signal Ty3 vom Mikroprozessor 7 gesteuert, das durch einen Basiswiderstand R6 der Basis eines Transistors T3 zugeführt wird, dessen Emitter mit der Gattelektrode des dritten Thyristors Ty3 verbunden ist. Der Kollektor des Transistors T3 ist über einen Widerstand R7 mit der positiven Netzspannung E1 verbunden.

Die Belastung durch den mit der Sekundärwicklung L3 des Transformators T verbundenen Zaun wird auf zwei verschiedene Weisen gemessen. Bei leichten Belastungen und hohen Ausgabespannungen wird eine Spannungsteilerschaltung in Form der Widerstände R8 und R9 verwendet, die zwischen den Anschlüssen der zweiten Primärwicklung L2 des Transformators T angeschlossen ist. Am Zentralpunkt des Spannungsteilers, zwischen den Widerständen R8 und R9, wird ein Signal in Form einer Spannung abgenommen, das einem Eingabeport PPUL des Mikroprozessors 7 zugeführt wird. Der Zentralpunkt des Spannungsteilers ist außerdem über einen Kondensator C3 geerdet. Das Signal PPUL ist eine hohe Spannung für die dargestellten Polungen, wenn die Belastung durch den Zaunschaltkreis groß ist.

Die Messung wird genauer in solcher Weise ausgeführt, daß der Mikroprozessor 7 bei einer bestimmten Zeit seine Eingabe PPUL auf das Potential des in Bezug auf Signal geerdeten Leiters setzt, wobei der Kondensator C3 komplett entladen wird. Dann wird der Eingabeport PPUL in einen Zustand mit einem hohen Widerstand verschoben, wobei die durch den Spannungsteiler R8, R9 zugeführte Spannung den Kondensator C3 lädt. Die Spannung über diesen Kondensator C3 steigt an und erreicht schließlich einen Spannungswert, der einem logischen hohen Pegel auf der Eingabe PPUL des Mikroprozessors 7 entspricht. Die Länge der Zeitperiode, die während des Ladens des Kondensators C3 auf diesen Pegel vergangen ist, wird durch den Mikroprozessor 7 gemessen und bildet ein Maß für die Spannung über die zweite Primärwicklung L2. Die Kapazität des Kondensators C3 ist so gewählt, um einen kleinen Wert zu haben, so daß der ganze Meßprozeß während einer kurzen Zeit ausgeführt wird, während der sich die Spannung über die zweite Primärwicklung L2 nur gering ändert.

Eine zweite Auswertung der Belastung, wenn die Belastung groß ist (kleiner Widerstand im Zaunschaltkreis, d.h. zwischen den Anschlüssen 9 und 11) und somit eine hohe Ausgangsspannung von der Sekundärwicklung des Transformators abgegeben wird, wird durch ein Signal geliefert, das an einem Eingabeport PCHL des Mikroprozessors 7 erhalten wird. Die ersten Anschlüsse der Speicherkondensatoren C1 und C2 sind durch einen Widerstand R10 verbunden mit der Ladeschaltung 5, und mit diesem Verbindungspunkt zwischen der Ladeschaltung 5 und dem Widerstand R10 ist auch die Basis eines Transistors T4 verbunden durch eine Spannungsteilerschaltung, die einen Widerstand R11 umfaßt, der mit dem erwähnten Punkt und einem Widerstand R12 verbunden ist, dessen einer Anschluß in Bezug auf Signal geerdet ist, Die Ladespannung des Speicherkondensators C1 steuert durch den Spannungsteiler den Transistor T4 an. Im Gegensatz zu den anderen Transistoren ist der Transistor T4 vom PNP-Typ und sein Emitter ist verbunden mit einer positiven stabilen und konstanten Netzspannung E2, z.B. einer Netzspannung von 5V, die herkömmlicherweise zum Betreiben des Mikroprozessors 7 verwendet wird, wobei der konstante Pegel in Bezug auf die Signalerdung genommen wird, und der Kollektor ist durch einen Widerstand R12 in Bezug auf Elektronik geerdet. Vom Kollektor des Transistors T4 wird das Meßsignal an den Eingabeport PCHL des Mikroprozessors weitergegeben.

Wie genauer beschrieben, ist der Meßprozeß auch hier eine Zeitmessung. Die Basis des Transistors T4 hat bei Beginn der Entladung der Speicherkondensatoren C1, C2 ein hohes Potential und daher ist der Strom durch den Transistor T4 blockiert. Wenn jedoch der Entladeprozeß fortschreitet, fällt die Spannung über den Spannungsteiler R11, R12, so daß schließlich ein so geringes Potential am Zentralpunkt der Spannungsteilerschaltung, an der Basis des Transistors T4, liegt, so daß der Transistor T4 zu leiten beginnt. Das Potential am Kollektor des Transistors T4 steigt dann von einem ursprünglich geringen Wert auf einen Wert, der einem hohen Logikpegel am Eingangsport des Mikroprozessors 7 entspricht, was 100-300 V über die Primärwickitingen L1, L2 des Transformators T entsprechen kann. Diese Zeit kann dann vom Mikroprozessor 7 gemessen werden und die Zeitdauer vom Beginn des Ladeprozesses des ersten Speicherkondensators C1 bis dahin ist dann ein Maß der Widerstandsbelastung zwischen den Ausgabeanschlüssen 9, 11 des Transformators T. Die Wahl der Spannung, bei der ein Übergang eintritt, d.h. wenn der Transistor T4 zu leiten beginnt, ist in solchen Fällen wichtig, wo die Zaunbelastung eine signifikante kapazitive Komponente hat. Wird eine zu hohe Entladespannung gewählt - durch Wahl geeigneter Größen z.B. für die Widerstände R10, R11 und R12 -, wird eine Belastung mit einem kapazitiven Teil in kürzerer Zeit eintreten, bevor der Transistor T4 umschaltet und somit als eine größere Belastung gemessen werden. Diese Messung funktioniert so lange, wie die Belastung des Zauns so groß ist, daß Zeit jst, um den Kondensator zu entladen, bevor der Eisenkern des Transformators T magnetisch gesättigt ist.

Die Entladung der Speicherkondensatoren C1, C2 tritt prinzipiell in solcher Weise auf, daß zuerst die Entladung des ersten Speicherkondensators C1 durch die erste Primärwicklung begonnen wird, die mit einer kleineren Zahl von Windungen als die zweite Primärwicklung L2 versehen ist. Dadurch wird eine hohe Ausgangsspannung in der Größenordnung von ungefähr 10 kV induziert, was im Zaunschaltkreis erlaubt ist. Das ist gültig, wenn der Zaunschaltkreis eine kleine Belastung für den Transformator ist. Nach einiger Entladung, insbesondere nach einer bestimmten steuerbaren Zeitperiode, nach dem Beginn der Entladung dieses ersten Speicherkondensators C1, kann, falls erforderlich, die Entladung des zweiten Speicherkondensators C2 über die zweite Primärwicklung L2 begonnen werden, wobei der Entladeimpuls verstärkt wird und weitere Energie erhält. Damit der Entladestrom vom zweiten Kondensator nicht durch die erste Primärwicklung L1 läuft, ist der zweite Speicherkondensator C2 durch eine Diode D1 mit dem Ladeschaltkreis verbunden.

Die Belastung wird vom Mikroprozessor 7 bestimmt und ihr Wert wird vom Mikroprozessor bewertet, um zu entscheiden, ob der zweite Speicherkondensator C2 überhaupt verbunden werden soll, und für diesen Fall eine passende Zeit zu bestimmen für den Beginn der Entladung des zweiten Speicherkondensators C2.

Die Entladung der Speicherkondensatoren C1, C2 ist bestimmt durch die Thyristoren Ty1, Ty2 und Ty3. Diese sind beim Ladeprozeß der Speicherkondensatoren C1, C2 blockiert und beginnen zu leiten mittels der Kontrollsignale Ty1, Ty2 und Ty3, die vom Mikroprozessor 7 erhalten werden. Beim Entladen des ersten Speicherkondensators C1, was eine hohe Spannung an der zweiten Seite des Transformators T ergibt, wird erst der Thyristor Ty1 gezündet. Dann wird der erste Speicherkondensator C1 durch die erste Primärwicklung L1 in Serie mit dem Widerstand R1 entladen. Diese Entladung wird ein wenig gedämpft und verringert die Tendenz zu Überspannungen oder Überschwingungen der erzeugten Spannung an der Sekundärwindung L3 des Transformators 6, die auftreten kann, wenn die Belastung in Form des Zaunschaltkreises, der zwischen den Anschlüssen 9, 11 angeschlossen ist, eine kapazitive Komponente hat. Dann wird nach einer kleinen vorherbestimmten Zeitperiode der zweite Thyristor Ty2 gezündet mittels des Signals TY2. Zu dieser Zeit, wenn die Spannung über den ersten Speicherkondensator C1 ein bißchen abgenommen hat, wird die Entladung durch die erste Primärwicklung L1 direkt durch den Thyristor Ty2 bewerkstelligt.

Schließlich kann auch veranlaßt werden, daß der zweite Speicherkondensator C2 entladen wird, indem der Thyristor Ty3 gesteuert durch das Signal Ty3 leitet und dann die Entladung des zweiten Speicherkondensators C2 durch die zweite Primärwicklung L2 direkt durch den Thyristor Ty3 stattfindet.

Während der Periode, wo nur der erste Speicherkondensator C1 entladen wird, wird auch eine Spannung in der zweiten Primärwicklung L2 induziert und dieses Signal wird zu verschiedenen Zeiten ausgewertet durch das Signal, das dem Prozessor 7 und seinem Eingabeanschluß PPUL zugeführt wird.

Während der Entladezyklen, wenn auch der zweite Speicherkondensator C2 durch den Transformator T entladen wird, wird durch dieses Signal am Eingabeanschluß PPUL eine momentane Messung der Belastung zwischen den Anschlüssen 9, 11 auf der Sekundärseite des Transformators T genau während dieses Entladeimpulses vom ersten Speicherkondensator C1 ausgeführt, vor dem Beginn der Entladung des zweiten Speicherkondensators C2. Das Ergebnis dieser Messung wird vom Mikroprozessor 7 verwendet, um zu steuern, daß die gelieferte Spannung nicht zu hoch ist und somit die Belastung nicht abgenommen hat oder leichter geworden ist. Wenn die Spannung zu hoch sein sollte, wird die Entladung des zweiten Speicherkondensators C2 gar nicht erst begonnen.

Das Signal am Eingang PPUL des Mikroprozessors 7 wird auch verwendet zur Bereitstellung einer genauen Messung der Belastung für hohe Ausgabespannungen und leichte Belastung. Wenn aufgrund der leichten Belastung die Entladung des zweiten Speicherkondensators C2 gar nicht erst gestartet werden muß, kann es während längerer Zeitperioden bei verschiedenen aufeinanderfolgenden Entladezyklen für den ersten Speicherkondensator C1 ausgewertet werden. Aus diesem Signal kann ein Wert für die Maximalspannung des Entladeimpulses abgeleitet werden, und das heißt im allgemeinen das Maximum des Absolutwertes. Der Entladeimpuls wird, wie oben erwähnt, verschiedene Formen annehmen, was von der Belastung abhängt und unter anderem von der kapazitiven Komponente. Die Messung der Maximalspannung wird in solcher Weise durchgeführt, daß die Spannung des Entladeimpulses zu verschiedenen Zeiten gemessen wird, also vom Beginn der Entladung während aufeinanderfolgender Entladeimpulse. Der größte auf diese Weise bestimmte Wert ist dann der erwünschte Maximalwert. Wenn der bestimmte Maximalwert zu hoch ist, kann der Mikroprozessor 7 die Ladeschaltung 5 für die Speicherkondensatoren C1 und C2 in solcher Weise steuern, daß sie, anstatt auf die normalen 630 V geladen zu werden, stattdessen z.B. auf 500 V geladen werden. Hierdurch kann erreicht werden, daß der Erreger Ausgabeimpulse abgibt, die geringer sind als die Grenzwerte der herrschenden Meinung, aber daß zur selben Zeit Ausgabeimpulse erhalten werden mit einer Spannung, die so hoch wie möglich ist.

Für hohe Belastungen und somit geringe Ausgabespannungen verwendet der Mikroprozessor 7 das Signal am Eingabeanschluß PCHL, das dann eine genaue Bestimmung der Belastung gibt. Dann wird normalerweise der zweite Speicherkondensator C2 verwendet, um dem Spannungsimpuls auf der Ausgangsseite des Transformators T mehr Energie zuzuführen, und die Zeit zum Verbinden des zweiten Speicherkondensators wird vom Mikroprozessor 7 bestimmt mittels des Wertes, der vom Signal am Eingabeanschluß PCHL bestimmt wird.

Die Belastung wird somit während jedes Entladezyklus gemessen mittels des Signales am Eingabeanschluß PCHL, und insbesondere wird der durch dieses Signal bestimmte Wert verwendet, um zu entscheiden, ob im Zaunschaltkreis starke Belastung, z.B. kleiner als 20 Ω wie bei einem Kurzschluß, herrscht. In diesem Fall kann eine Uberhitzung in der Vorrichtung eintreten, insbesondere in den Wicklungen des Transformators T, und in diesem Fall entscheidet der Mikroprozessor 7 in Übereinstimmung mit einem Steuerschema oder Steuerprogramm, das dort eingegeben ist, daß die Ladespannung für die Speicherkondensatoren C1 und C2 auf einen geeigneten Wert reduziert werden soll.

Legende zu Fig.1

Charging Circuit Ladeschaltung

Microprocessor Mikroprozessor


Anspruch[de]

1. Weidezaunerreger mit

einem ersten Speicherkondensator (C1),

einer Ladeschaltung (5), die an eine Wechseispannung und an den ersten Speicherkondensator (C1) gelegt ist, um ihn auf eine hohe Spannung aufzuladen,

eine erste Primärwicklung (L1), die zu einem Transformator (Tr) gehört, wobei eine Sekundärwicklung (L3) des Transformators mit einem Weidezaun und die Primärwicklung (L1) mit dem ersten Speicherkondensator (C1) verbunden sind,

einer Entladeschaltung, durch die der erste Speicherkondensator (C1) in regelmäßigen Abständen durch die Primärwicklung (L1) hindurch entladbar ist, um Entladeimpulse zu erzeugen, die aus der Sekundärwicklung (L3) des Transformators (Tr) an einen angeschlossenen Weidezaun gegeben werden, und

einer Fühlschaltung, die die durch den Weidezaun bewirkte Belastung des Transformators (Tr) erfaßt und ein diese darstellendes Signal abgibt, wobei die Fühlschaltung eine zweite separate Primärwicklung (L2) des Transformators (Tr) und eine mit dieser verbundene Fühlleitung aufweist,

dadurch gekennzeichnet,daß

die Fühlschaltung (R8, R9, C3) so angeordnet ist, daß sie in einem gewählten Zeitpunkt während des Entladens des ersten Speicherkondensators (C1) die Momentanamplitude der in die zweite Primärwicklung (L2) induzierten Spannung erfaßt, und daß

eine Einrichtung vorgesehen ist, die die Hochspannung in Abhängigkeit von der erfaßten induzierten Spannung regelt.

2. Weidezaunerreger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Primärwicklung (L2) eine höhere Anzahl Windungen aufweist als die erste Primärwicklung (L1).

3. Weidezaunerreger nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühlschaltung eine Extremwert-Erfassungsschaltung (R8, R9, C3) aufweist, die mit der zweiten Primärwicklung (L2) verbunden ist, um ein Maximum des Absolutwerts von Spannungsimpulsen zu erfassen, die bei den Entladungen des ersten Speicherkondensators (C1) in die zweiten Primärwicklung induziert werden.

4. Weidezaunerreger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühlschaltung (R8, R9, C3) so angeordnet ist, daß sie während aufeinanderfolgender Entladungen des ersten Speicherkondensators (C1) die Momentanamplitude der in die zweite Primärwicklung (L2) induzierten Spannung in Zeitpunkten erfaßt, die so gewählt sind, daß die Zeitspannen vom Beginn der Entladung des ersten Kondensators (C1) bis zum Fühlzeitpunkt unterschiedlich lang sind, und daß die so erfaßten Amplituden zur Bestimmung eines Maximums des Absolutwerts der in die zweite Primärwicklung (L2) induzierten Spannungsimpulse evaluiert werden.

5. Weidezaunerreger nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladeschaltung (5) für den ersten Kondensator (C1) mit der Fühlschaltung verbunden und so angeordnet ist, daß eine Spannung, auf die sie den ersten Speicherkondensator (C1) auflädt, in Abhängigkeit von dem von der Fühlschaltung ermittelten Maximum geregelt wird.

6. Weidezaunerreger nach einem de Ansprüche 1 - 5, gekennzeichnet durch

einen zweiten Speicherkondensator (C2),

eine Ladeschaltung (5), die mit der Wechselspannung und dem zweiten Speicherkondensator (C2) verbunden ist, um ihn auf eine Hochspannung aufzuladen,

wobei der zweite Speicherkondensator (C2) mit der zweiten Primärwicklung (L2) des Transformators (Tr) verbunden ist, und durch

eine Entladeschaltung für den zweiten Speicherkondensator, die so angeordnet, ist, daß sie diesen über die zweite Primärwicklung (L2) entlädt, um auf die gleiche Weise wie beim ersten Speicherkondensator (C1) und bei der ersten Primärwicklung (L1) Entladeimpulse zu erzeugen, die von der Sekundärwicklung (L3) des Transformators (Tr) auf den angeschlossenen Weidezaun gegeben werden.

7. Weidezaunerreger nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (7), die mit der Fühlschaltung (R8, R9, C3) und der Entladeschaltung für den zweiten Kondensator (C2) verbunden ist und abhängig von dem Signal aus der Fühlschaltung entscheidet, ob während jeder der periodischen Entladungen des ersten Kondensators (C1) das Entladen des zweiten Speicherkondensators (C2) begonnen werden soll oder nicht.

8. Weidezaunerreger nach Anspruch7, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (7) auch mit der Entladeschaltung für den ersten Speicherkondensator (C1) verbunden und so angeordnet ist, daß sie das Entladen des ersten Speicherkondensators (C1) immer beginnt und in einem nachfolgenden Zeitpunkt während der noch laufenden Entladung des ersten Speicherkondensators (C1) und parallel hierzu das Entladen des zweiten Speicherkondensators (C2) beginnt oder nicht, und zwar abhängig von dem Signal aus der Fühlschaltung (R8, R9, C3), das die Last darstellt, die die Fühlschaltung innerhalb der Zeitspanne vom Entladenbeginn des ersten Speicherkondensators (C1) bis zum Entladenbeginn des zweiten Kondensators (C2) erfaßt.

9. Weidezaunerreger nach einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühlschaltung (R8, R9, C3) eine elektrische Speichereinrichtung (C3) aufweist, die von der in die zweite Primärwicklung (L2) induzierten Spannung geladen wird.

10. Weidezaunerregernachanspruchg, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühlschaltung (R8, R9, C3) eine Zeitmeßeinrichtung (7) aufweist, mit der die Länge der Zeitspanne zum Aufladen der Speichereinrichtung (C3) aus der zweiten Primärwicklung (L2) meßbar ist.







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