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DISPOSITIF A SEMI-CONDUCTEURS POUR CLOTURES ELECTRIQUES .
La présente invention se rapporte au générateur d'impulsions statique pour clôtures électriques, qui se distingue par une consommation réduite, une protection efficace des éléments semi-conducteurs, la stabilité du rythme d'impul- sions, et par le passage automatique d'une source d'ali- mentation à une autre, sans éléments mobiles.
En examinant le problème de consommation, notons qu'une clôture électrique est dans la plupart des cas très peu chargée, et que ce n'est qu'occasionnellement que la résistance d'utilisation descend à des valeurs plus basses.
Par conséquent, la consommation moyenne d'une clôture électrique est déterminée surtout par la consommation dans les conditions très proches du travail à vide.
Or, précisément, les générateurs électroniques d'impul- sions connus, ont un très mauvais rendement sous faible charge, ce qui provoque une forte consommation moyenne de la clôture.
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Les générateurs dits "électroniques" ou "statiques", sont basés sur l'application brusque de la tension électrique continue de valeur moyenne, sur l'enroulement primaire d'un transformateur 5, ce qui induit une impulsion de haute tension dans l'enroulement secondaire 6.
L'application de la tension mentionnée se fait dans les générateurs électroniques par la décharge d'un condensateur 3 à travers ledit enroulement, et ceci à l'ai@e d'un élément enclancheur 4, capable de changer brusquement sa résistance de valeur très grande à une valeur très faible.
Un élément bien connu ayant une telle caractéristique, est par exemple l'organe semi-conducteur appelé "diode à quatre couches" ou "silicone controlled rectifier".
Noue savons que cet élément est pourvu d'une électrode permettant de commander son passage en état conducteur, et que son retour en position de non-conductibilité se fait par le simple arrêt du courant traversant cet élément.
Les figures 1 et 2 montrent des exemples de générateurs connus, réalisés sur la base de ces principes.
Mais nous avons dit que ces générateurs connus ont un très mauvais rendement sous faible charge. En effet, après la décharge du condensateur 3, l'énergie initiale de ce dernier se retrouve sous forme d'énergie magnétique de la self 5. En cas de faible consommation dans la résistance d'utilisation 7, cette énergie est à son tour rendue au condensateur 3 par la recharge de ce dernier, mais cette fois avec la polarité inverse.
Après cette demi-période d'oscillation du circuit composée d'un condensateur 3 et la self 5, la valeur du courant passe par zéro ce qui ramène l'élément 4 en état d'isolement.
A ce moment, le cycle d'échange d'énergie entre le conden- sateur 3 et la self 5 est interrompu, et le condensateur 3 reste en état chargé, mais avec la polarité inverse à celle de la source d'alimentation.1.
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De ce fait, ladite source doit fournir l'énergie néces- ' saire pour supprimer la charge nuisible du condensateur 3, et recharger ce dernier à son état initial. Cette opération provoque évidemment une perte d'énergie de la source d'ali- mentation.
Afin de supprimer cet inconvénient, la présente invention propose de prolonger d'une demi-période le processus d'oscillation du circuit 3 - 5, c'est-à-dire jusqu'à un cycle complet. Suivant la présente invention ceci est réalisé à l'aide d'un élément supplémentaire 8 branché en parallèle sur l'élément 4.
L'élément 8 peut être constitué par exemple par une simple diode branchée avec la polarité inverse à celle de l'élément 4. Après la première demi-période d'oscillation, décrite ci-dessus, c'est-à-dire lorsque le condensateur 3 se trouve chargé à l'envers et que la diode à quatre couches cesse de conduire, l'élément 8 agissant comme diode de récupé- ration, permet de continuer l'échange d'énergie, pendant la deuxième demi-période. A la fin de ce cycle complet, le condensateur 2 se retrouve rechargé avec la polarité conforme à celle de la source. La diode 3 étant entre temps éteinte et la diode 7 se trouvant dans le sens de sa non-conductibilité, le condensateur 3 garde sa charge avec la polarité correcte et la source d'alimentation ne doit fournir qu'un supplément d'énergie.
La poéence présence de la diode de récupération 8 est également bénéfique pour la sécurité de l'organe4. En effet, par l'absence de cette première, l'organe 4 étanr éteint doit supporter momentanément toute la valeur de la tension disponible du circuit dans le sens de sa non-conductibilité, ce qui peut provoquer sa destruction.
De plus, la diode 8 protège l'organe 4 contre les tensions dangereuses induites dans le même sens par les décharges athmosphériques agissant sur le circuit secondaire de 'la clôture 6 et transmises au circuit primaire par 1,
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transformateur 5 - 6.
En choisissant la diode 8 du type "à avalanche", on protège également l'élément 4 contre les mêmes tensions parasitaires de polarité inverse.
Le rythme d'impulsions produites par le générateur, est ; imposé par un oscillateur-pilote 9 ìg 5 fournissant les impulsions sur l'électrode de commande de l'élément enclancheur 4. Cet oscillateur-pilote est réalisé habituel- lement sur le principe "résistance-capacité", où la tension d'alimentation est un des facteurs principaux déterminant la fréquence d'oscillation.
Afin de stabiliser cette fréquence, on utilise fréquemment un stabilisateur de tension d'alimentation 10 pour l'oscillateur-pilote. Hais ce système se révèle peu efficace si la source d'alimentation 1 est soumise à des chutes de tension momentanées qui dépassent les limites du travail du dispositif de stabilisation 10.
Afin de supprimer cet inconvénient, la présente invention prévoir l'introduction d'un circuit à réservoir, composé du condensateur 1 et la diode soupape 12, cette dernière empêchant le premier de se décharger à travers la source 1, lorsque la tension de celle-ci tombe momentanément à une valeur très basse.
La source d'alimentation 1 peut être réalisée soit à l'aide d'un redresseur 13 branché sur secteur 14, soit par un convertisseur 15 alimenté à partir de sources de courant continu à basse tension 16 et 17, fig. 6.
Afin d'assurer le fonctionnement de la clôture en perma- nence, il est surtout nécessaire d'utiliser ces deux sources d'alimentation à la fois, les piles comme la source de secours, lorsque la tension du secteur tombe en-dessous d'une certaine valeur.
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Afin d'assurer ce passage de façon automatique et sans dispositifs à pièces mobiles, la présente invention prévoit l'arrangement des circuits, représentés sur la fig.6 suivant cette proposition, le générateur est branché paral- lèlement sur le redresseur du secteur 13 et sur la sortie du convertisseur 15. Le demandeur du présent brevet propose que la tension obtenue du redresseur 13 soit supérieure à celle du convertisseur 15, de façon que dans les conditions normales, le générateur soit alimenté par ce premier, le convertisseur 15 travaillant à vide.
Lorsque la tension du secteur 14 descend au-dessous d'une certaine limite, 000 et par conséquent, la tension de sortie du redresseur 13 devient inférieure à la tension obtenue par le convertisseur 15, c'est ce dernier qui prend automatiquement la relève d'alimentation de la clôture.
Le convertisseur 15 peut être, en principe, alimenté uniquement par la pile 18. Cependant, la consommation du convertisseur travaillant à vide dans les conditions normales, n'est pas nulle, et la pile 18 se voit obligée de débiter en permanence.
Pour éviter cette usure inutile de la pile, la présente invention prévoit un dispositif de blocage de la pile à l'entrée du convertisseur. Ce dispositif est constitué d'un redresseur supplémentaire 19 alimenté par secteur et fournissant la tension de blocage de la pile. Ce n'est que lorsque la tension du secteur tombe en-dessous d'une certaine) valeur que la pile commence à fournir la puissance utile au convertisseur. La diode 20 empêche la tension de blocage de débiter dans la pile 18.
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SEMICONDUCTOR DEVICE FOR ELECTRIC FENCES.
The present invention relates to the static pulse generator for electric fencing, which is distinguished by low consumption, effective protection of semiconductor elements, stability of the pulse rate, and automatic switching of a pulse. power source to another, without moving parts.
When examining the consumption problem, note that an electric fence is in most cases very lightly loaded, and only occasionally does the operating resistance drop to lower values.
Therefore, the average consumption of an electric fence is mainly determined by the consumption in conditions very close to empty work.
Now, precisely, the known electronic pulse generators have a very poor efficiency under low load, which causes a high average consumption of the fence.
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The so-called "electronic" or "static" generators are based on the sudden application of the direct electric voltage of average value, on the primary winding of a transformer 5, which induces a high voltage pulse in the winding secondary 6.
The application of the mentioned voltage is done in the electronic generators by the discharge of a capacitor 3 through said winding, and this with the aid of an engagement element 4, capable of suddenly changing its resistance of very high value. large to a very low value.
A well-known element having such a characteristic is for example the semiconductor member called a “four-layer diode” or “silicone controlled rectifier”.
We know that this element is provided with an electrode making it possible to control its passage into a conductive state, and that its return to a non-conductive position is effected by simply stopping the current flowing through this element.
Figures 1 and 2 show examples of known generators, produced on the basis of these principles.
But we have said that these known generators have a very poor efficiency under low load. Indeed, after the discharge of the capacitor 3, the initial energy of the latter is found in the form of magnetic energy of the inductor 5. In the event of low consumption in the use resistor 7, this energy is in turn returned to capacitor 3 by recharging the latter, but this time with the reverse polarity.
After this half-period of oscillation of the circuit composed of a capacitor 3 and the inductor 5, the value of the current passes through zero which brings the element 4 back to the state of isolation.
At this moment, the cycle of energy exchange between the capacitor 3 and the inductor 5 is interrupted, and the capacitor 3 remains in the charged state, but with the polarity reversed to that of the power source.
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Therefore, said source must provide the energy necessary to remove the harmful charge of the capacitor 3, and recharge the latter to its initial state. This obviously causes a loss of energy from the power source.
In order to eliminate this drawback, the present invention proposes to extend the oscillation process of circuit 3 - 5 by half a period, that is to say up to a complete cycle. According to the present invention this is achieved with the aid of an additional element 8 connected in parallel to element 4.
Element 8 can be constituted for example by a simple diode connected with the reverse polarity to that of element 4. After the first half-period of oscillation, described above, that is to say when the capacitor 3 is charged upside down and the four-layered diode ceases to conduct, element 8 acting as a recovery diode, allows the exchange of energy to continue during the second half-period. At the end of this complete cycle, the capacitor 2 is found recharged with the polarity corresponding to that of the source. The diode 3 being in the meantime extinct and the diode 7 being in the direction of its non-conductivity, the capacitor 3 keeps its charge with the correct polarity and the power source must provide only additional energy.
The poetry presence of the recovery diode 8 is also beneficial for the safety of the organ4. Indeed, by the absence of this first, the organ 4 étanr off must momentarily withstand the entire value of the voltage available in the circuit in the direction of its non-conductivity, which can cause its destruction.
In addition, the diode 8 protects the member 4 against the dangerous voltages induced in the same direction by the atmospheric discharges acting on the secondary circuit of the fence 6 and transmitted to the primary circuit by 1,
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transformer 5 - 6.
By choosing diode 8 of the "avalanche" type, element 4 is also protected against the same parasitic voltages of reverse polarity.
The pulse rate produced by the generator is; imposed by a pilot oscillator 9 ìg 5 supplying the pulses on the control electrode of the engaging element 4. This pilot oscillator is usually implemented on the "resistance-capacitance" principle, where the supply voltage is one of the main factors determining the frequency of oscillation.
In order to stabilize this frequency, a supply voltage stabilizer 10 is frequently used for the pilot oscillator. But this system proves inefficient if the power source 1 is subjected to momentary voltage drops which exceed the working limits of the stabilization device 10.
In order to eliminate this drawback, the present invention provides for the introduction of a reservoir circuit, composed of the capacitor 1 and the valve diode 12, the latter preventing the former from discharging through the source 1, when the voltage of the latter ci momentarily drops to a very low value.
The power source 1 can be produced either using a rectifier 13 connected to the mains 14, or by a converter 15 supplied from low voltage direct current sources 16 and 17, FIG. 6.
In order to ensure the functioning of the fence at all times, it is above all necessary to use these two power sources at the same time, the batteries as the back-up source, when the mains voltage falls below. some value.
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In order to ensure this passage automatically and without devices with moving parts, the present invention provides for the arrangement of the circuits, shown in fig. 6 according to this proposal, the generator is connected at the same time to the rectifier of the sector 13 and on the output of the converter 15. The applicant of the present patent proposes that the voltage obtained from the rectifier 13 be higher than that of the converter 15, so that under normal conditions, the generator is supplied by this former, the converter 15 working at no load .
When the voltage of the mains 14 drops below a certain limit, 000 and therefore the output voltage of the rectifier 13 becomes lower than the voltage obtained by the converter 15, it is the latter which automatically takes over. power to the fence.
The converter 15 can, in principle, be powered only by the battery 18. However, the consumption of the converter, working at no load under normal conditions, is not zero, and the battery 18 is forced to charge continuously.
To avoid this unnecessary wear of the battery, the present invention provides a device for locking the battery at the input of the converter. This device consists of an additional rectifier 19 supplied by the mains and supplying the battery blocking voltage. It is only when the mains voltage falls below a certain value that the battery begins to supply the useful power to the converter. Diode 20 prevents blocking voltage from discharging into stack 18.