Brevet FR2640845A1 — publié le 19900622

CLOTURE ELECTRIQUE A CONTROLEUR INCORPORE On connaît bien les clôtures électriques envoyant des impulsions de fort voltage, à intervalles réguliers, sur un fil conducteur entourant ou divisant un champ o pâturent des animaux. On sait également que de telles clôtures électriques peuvent être utilisées pour éviter l'intrusion de personnes dans une enceinte. L'efficacité d'une clôture électrique diminue lorsque des herbes touchent le fil; ces herbes court- circuitent les impulsions qui doivent normalement traverser l'animal ou la personne venant en contact avec le fil. Les utilisateurs sont à la recherche de moyens de contrôle pour vérifier l'état de la clôture, c'est-à-dire son isolement par rapport au sol, et être ainsi rassurés sur l'efficacité de la clôture. Une méthode rudimentaire consiste à mettre une main à terre et à toucher le fil au moyen d'une longue herbe qui amortit le choc électrique. Des moyens plus élaborés existent, consistant en un diviseur de tension à résis- tances, associé à un détecteur. L'une des extrémités du pont de résistances est mise à terre par un petit piquet de prise de terre, I'autre extrémité étant posée sur le fil électrifié.Le détecteur associé au pont de résistances (lampes à seuil d'allumage ou voltmètre numérique alimenté par une pile) permet alors d'évaluer le voltage restant sur le fil de clôture. La présente invention décrit un électrificateur comportant un système de mesure d'isolement intégré au boîtier de la clôture électrique et ne comportant aucune source d'énergie auxiliaire. L'électrificateur décrit est du type "à décharge de condensateur", mais il peut être également du type " à injection d'alternances du réseau". Un schéma permettant de mieux décrire le principe de l'invention est représenté par la figure 1. 2 2640845 Le condensateur C est chargé par un bloc d'alimentation A connecté à la source d'énergie: le secteur, un accu ou une pile. Le condensateur C est déchargé à inter- valles réguliers, supérieurs à une seconde, au moyen de l'interrupteur I dans le pri- maire du transformateur principal T. Le transformateur T a pour rôle d'élever la tension de l'impulsion et d'assurer, parti- culièrement dans le cas d'une alimentation par le réseau secteur, I'isolement indis- pensable entre la source d'énergie et le circuit de clôture. Un diviseur de tension R1-R2 est composé de plusieurs résistances mises en série afin d'éviter les claquages dus à la haute tension. La tension de sortie de l'impulsion, associée à une certaine notion de durée de l'impulsion, détermine l'énergie restant sur la ligne pour donner une décharge douloureuse à l'animal ou à l'homme touchant le fil. Cette énergie décroît quand l'isolement du fil de clôture par rapport à la terre est dégradé par des végétaux touchant le fil ou par des isolateurs défectueux. L'impulsion, divisée par le pont de résistances, est envoyée dans un système de me- sure M qui a pour rôle: -a- d'intégrer l'impulsion avec une constante de temps suffisante pour éliminer les pics de tension dont la durée est trop brève pour être significative au plan de la douleur ressentie par l'animal touchant le fil; -b- de détecter la valeur crête de la tension ainsi intégrée et de la numériser; -c- d'attaquer un cadran numérique qui affiche à chaque impulsion une valeur proportionnelle à la tension crête détectée. La valeur affichée peut aller de 0 à 99 (ou 99,9) et indique alors une sorte de pour- centage de l'isolement de la clôture. L'affichage peut également se faire en utilisant un barre-graphe, ou un système a ai- guille mobile; la lecture est alors plus intuitive. Le module de mesure M est alimenté par un système de redresseurs D, de conden- sateurs C1,C2... et de résistances R3,R4..., tous ces composants étant connectés suivant un schéma redresseur/stabilisateur de tension bien connu; I'ensemble forme alors un circuit qui est relié d'une part à la sortie "terre" de la clôture, et d'autre part à un point K ou l'on génère une tension alternative ou impulsionnelle ou continue. Pour les électrificateurs alimentés par un accu ou une pile, la sortie "terre" de la clô- ture peut être reliée à l'une des bornes de l'accu ou de la pile, et le point K à l'autre borne de l'accu ou de la pile. Pour les électrificateurs alimentés par le réseau, il est indispensable d'isoler galvani- quement le circuit "terre" + "clôture" du circuit du primaire du transformateur principal qui est lui-même relié au réseau.Le point K ne peut donc être directement relié à l'alimentation principale. L'isolement peut être obtenu de deux manières différentes: -a- Le point K est alimenté par un transformateur T2 comme représenté sur la figure 2. Le primaire du transformateur T2 est relié au réseau alternatif; le secondaire est connecté entre la sortie "terre" et le point K. L'isolement entre le primaire et le se- condaire de T2 doit être particulièrement soigné afin de garantir une complète sépa- ration entre le réseau et le circuit "terre" + "clôture", ce dernier étant soumis à des impulsions à haute tension pouvant atteindre 10.000 volts. -b- Le point K est relié à une sortie spéciale du secondaire du transformateur principal T suivant le schéma électrique de la figure 1. Le circuit M travaillant sous basse tension (quelques volts), on ne sélectionne que quelques tours entre la sortie "terre" de T et la sortie spéciale o est connecté K. Ces quelques tours permettent de recharger les condensateurs Cl et C2 à chaque décharge électrique, sans consom- mer beaucoup d'énergie. Un second avantage de cette méthode d'alimentation du module M est de ne nécessiter qu'un seul transformateur très fortement isolé: le transformateur principal T. La figure 3 et la figure 4 se rapportent à une variante de la présente invention o l'on estime le degré d'isolement de la clôture par une mesure faite dans la partie raccor- dée au primaire du transformateur principal. Entre les sorties P et Q du primaire du transformateur, est branché un pont diviseur de tension, constitué de résistances ou éventuellement de condensateurs. Une ten- sion proportionnelle à la tension entre P et Q apparait entre les points R et Q. Cette tension proportionnelle peut également être obtenue sur une sortie intermédiaire prévue à cet effet lors du bobinage du primaire du transformateur, ou encore par un bobinage supplémentaire sur le transformateur T entièrement séparé du primaire et du secondaire. La diode Zener Z et la résistance Rz de charge de Z permettent d'obtenir, entre les point S et Q, une tension Vm = [h(Vp - Vq) - Vz], o Vp et Vq sont les tensions appa- raissant aux bornes du primaire, h le rapport de proportionnalité du diviseur de ten- sion choisi, et Vz la tension de la diode zener. La courbe en trait plein de la figure 4 représente la tension h(Vp - Vq) lorsque le fil de clôture électrique est bien isolé. La courbe en tirets de la même figure 4 représente la tension h(Vp - Vq) lorsque le fil de clôture est mal isolé. Ces deux courbes sont cou- pées par la droite -en pointillés- de la tension de la diode zener Vz. On constate que la durée de la première alternance pendant laquelle h(Vp Vq) dépasse Vz dépend très largement du degré d'isolement du fil de clôture électrique: tl est beaucoup plus petit que t2. La mesure et l'afficiage de cette durée sont donc un moyen d'informer l'utilisateur sur l'état de sa clôture électrique. La mesure des temps tl ou t2 peut se faire avantageusement en ouvrant une porte électronique lorsque Vm = [h(Vp - Vq) - Vz] devient positif et en refermant cette porte lorsque Vm repasse par zéro; on maintient alors la porte fermée pendant un temps de l'ordre de 0,3 à 0,5 secondes pour ne pas prendre en compte les rebonds éven- tuels du signal. La mesure et l'affichage du temps d'ouverture de la porte sont alors une indication du degré d'isolement du fil de clôture électrique. L'avantage de cette mesure effectuée dans le circuit du primaire du transformateur, tient en ce que le bloc de mesure et l'afficheur, qui sont complètement séparés du circuit secondaire par la barrière isolante existant entre le primaire et le secondaire du transformateur T, peuvent être alimentés par un circuit classique de diodes, ré- sistances et condensateurs, lui-même branché en direct sur l'alimentation alternative du réseau. 2640845 On peut également utiliser un transformateur pouvant être à faible isolement. Une autre méthode d'estimation de l'isolement de la clôture électrique consiste à me- surer le courant crête traversant le primaire du transformateur T lors de l'impulsion; ce courant crête peut être analysé soit par la mesure de la tension qu'il fait naître aux bornes d'une résistance Rs, de faible valeur, connectée en série avec le primaire de T (figure 5), soit par la mesure de la tension apparaissant aux bornes du secondaire d'un petit transformateur annexe T3 dont le primaire, de faible self inductance, est traversé par le courant de la décharge principale (figure 6). De manière identique à la variante de l'invention décrite précédemment (figures 3 et 4) la partie mesure et affichage du signal caractéristique de l'isolement du fil de clôture, est alimentée par un circuit branché aux bornes du réseau de courant alternatif sans que la sécurité soit remise en cause. REVENDICATIONS 1- Dispositif d'alimentation de clôtures électriques, destiné à parquer le bétail ou à éviter des intrusions humaines dans une enceinte, consistant en un boîtier générant des impulsions de haute tension espacées de plus de une seconde, le boîtier étant alimenté par le réseau du secteur ou par un accumulateur ou par une pile sèche, cça- ractérisé en ce qu'il comporte un système de mesure incorporé affichant sur un lec- teur numérique ou sur un barre-graphe ou sur un cadran à aiguille mobile, le degré d'isolement de la clôture; 2- dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le système de mesure consomme uniquement de l'énergie fournie directement ou indirectement par la seule alimentation principale, et non par une source d'alimentation auxiliaire; 3- dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système de mesure de l'isolement de la clôture mesure en fait la tension dans le circuit de clôture au moyen d'un diviseur de tension qui est relié galvaniquement au circuit de clôture; 4- dispositif selon les revendications 1 et 3 caractérisé en ce que la tension mesurée est légèrement intégrée sur le temps afin d'éliminer les pics de tension dont la trop courte durée les rend non significatifs; - dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 et caractérisé en ce que l'alimentation du système électronique de mesure et d'affichage peut être alimenté par une partie de l'enroulement secondaire qui récupère une petite partie des impul- sions et l'envoie dans un circuit d'alimentation redresseur/stabilisateur découplé gal- vaniquement du primaire du transformateur principal; 6- dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 et caractérisé en ce que le système du circuit de mesure et d'affichage peut être alimenté, pour des électrifi- cateurs connectés au réseau de distribution de courant alternatif, par un transfor- mateur abaisseur de tension possédant un très fort isolement entre le primaire et le secondaire; 7- dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que le système du circuit de mesure et d'affichage peut être alimenté, pour les électrifica- 7 2640845 teurs connectés à une pile ou un accumulateur, directement à la source principale d'énergie; 8- dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'évaluation de l'isolement du fil de clôture se fait par la mesure de la durée pendant laquelle la tension aux bornes du primaire du transformateur de sortie reste supérieure à une certaine va- leur; 9- dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la mesure du temps pen- dant lequel la tension aux bornes du primaire du transformateur n'est faite que pen- dant la première alternance de la décharge; 10- dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que la mesure de la tension aux bornes du primaire du transformateur est faite au moyen d'un pont diviseur composé de résistances et/ou de condensateurs, ou au moyen d'un enroulement supplémentaire sur le transformateur principal, ou au moyen d'une sortie spéciale sur le primaire du transformateur principal; 11- dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'évaluation de l'isolement du fil de clôture est faite par la mesure du courant crête du courant de dé- charge traversant le primaire du transformateur principal; 12- dispositif selon la revendication 11 caractérisé en ce que le courant crête traver- sant le primaire est mesuré par la tension aux bornes d'une résistance de faible va- leur connectée en série avec le primaire du transformateur principal; 13dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que la mesure du courant crête traversant le primaire est faite par la mesure de la tension aux bornes du se- condaire d'un transformateur de mesure dont le primaire, de self inductance faible, est connecté en série avec le primaire du transformateur principal; 14- dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 à 13, caractérisé en ce que le système comportant le circuit de mesure et d'affichage est alimenté directe- ment par la source principale d'énergie au moyen de connections galvaniques ou de transformateurs à faible isolement.