Brevet FR2661589A1 — publié le 19911031

CLOTURE ELECTRIQUE A ENERGIE VARIABLE Cette invention concerne les électrificateurs de clôture envoyant des impulsions électriques entre des bornes de sortie et destinés à être connectés à un parc de clôture empêchant le passage des animaux. On connaît bien les clôtures électriques constituées par un ou plusieurs fils conducteurs, fixés sur des poteaux en général au moyen d'isolateurs Des impulsions régulières à haute tension sont envoyées sur les fils de clôture à intervalles réguliers: elles sont en général es- pacées d'un peu plus d'une seconde. Ces clôtures empêchent que le bétail sorte d'un enclos, ou que des animaux pénètrent dans une parcelle. Plus les impulsions ressenties par les animaux sont puissantes, plus l'efficacité de la clôture est grande La puissance des impulsions est cependant limitée par la consommation d'énergie: les piles alimentant les électrificateurs ne doivent pas être changées trop souvent, de même les accumulateurs éventuellement utilisés ne doivent pas être rechargés trop fré- quemment. Les constructeurs limitent la consommation et donc la puissance des électrificateurs qu'ils fabriquent, ce qui limite l'efficacité des clôtures électriques, en particulier lorsqu'elles sont mal isolées ou de grande longueur. Divers palliatifs ont été proposés. On connaît des propositions de systèmes comportant des photo-éléments qui ralentissent la cadence des impulsions ou qui diminuent leur puissance pendant la nuit Ces propositions reposent sur la constatation que les animaux sont moins actifs la nuit, et que l'on peut mettre à profit cette diminution d'activité et de nervosité des animaux pour diminuer la consomma- tion de l'énergie Cette solution n'est cependant pas parfaitement satisfaisante car les clô- tures électriques sont habituellement utilisées pendant la belle saison, lorsque l'herbe pousse, et donc à une époque ou la période diurne est plus longue que la période nocturne. Il est difficile par ce type de procédé de diminuer la consommation d'énergie moyenne de plus de quelques 10 % à 20 %. On connaît également de nombreuses autres propositions destinées à réduire la consom- mation d'énergie lorsque le fil de clôture est bien isolé: on peut décharger plus ou moins un condensateur dans le primaire du transformateur de sortie de l'électrificateur en fonction de la charge connectée au secondaire; on peut aussi décharger un second condensateur, lorsque la charge de la clôture est importante, afin de cumuler son énergie à celle de la dé- charge d'un premier condensateur. Ces dispositifs présentent l'inconvénient de consommer beaucoup d'énergie dès que la charge du secondaire est importante, et en particulier lorsque le fil est envahi par la végéta- tion. La recherche de la solution au problème suivant est à l'origine de la présente invention: comment avoir une clôture électrique très efficace mais qui ne consomme pas des quantités trop importantes de l'énergie de la source primaire (pile ou batterie d'accumulateur), en parti- culier lorsque la clôture électrique est mal isolée en raison de la végétation qui touche, de manière plus ou moins aléatoire (étincelles), le ou les fils. Des expériences ont montré que l'intervalle entre deux impulsions électriques ne doit pas être trop grand afin d'éviter que l'animal ne s'engage trop avant en poussant sur le fil, ce qui provoque sa fuite vers l'avant lorsqu'il reçoit une secousse dont il ne sait plus identifier l'origine, puisque le fil avec lequel il peut être en contact depuis plusieurs secondes lui semble inoffensif et indolore C'est la raison pour laquelle les constructeurs ne séparent pas les impulsions de plus de 1,5 secondes à 2 secondes afin de maintenir l'association "choc électrique fil" dans l'esprit des animaux. On a cependant remarqué que les animaux qui pâturent avancent avec une certaine lenteur. Lorsqu'ils ont identifié l'origine des chocs électriques, ils engagent la tête sous le fil, pour 3 2661589 manger l'herbe tendre accessible au-delà de la limite du fil, avec grande précaution Les animaux semblent se comporter comme s'ils ressentaient l'intensité du champ électrique des impulsions, même faibles, ce qui leur permettrait d'approcher à quelques millimètres du fil. La présente invention met à profit cette constatation Elle propose le procédé consistant à envoyer des impulsions régulières d'assez faible énergie, espacées des intervalles habituels compris par exemple entre 1 à 2 secondes, puis à envoyer, toutes les N impulsions (n pou- vant par exemple prendre la valeur 7 ou 10), une impulsion beaucoup plus forte. Ainsi, pour une même consommation d'énergie, on peut envoyer régulièrement des impul- sions de 300 millijoules, ou des séquences de 7 impulsions de 200 millijoules, suivies d'une impulsion de 1000 millijoules On a constaté que la seconde solution se révèle beaucoup plus efficace L'animal s'approche de plus en plus près du fil de clôture au cours des 7 impul- sions à énergie réduite, mais il reste attentif en raison des décharges, même faibles, qu'il continue à recevoir, décharges qui peuvent être supportables en raison de leur faible inten- sité, en particulier lorsque le fil est assez mal isolé; la huitième impulsion étant beaucoup plus forte, l'animal est alors soumis à une douleur beaucoup plus intense qui provoque son brusque recul et lui inspire une peur salutaire du fil. Un dispositif supplémentaire peut être incorporé au circuit électrique pour ne générer l'impulsion plus puissante que lorsque l'impédance de la ligne de clôture reliée au générateur d'impulsions tombe au-dessous d'une valeur prédéterminée De la sorte l'impulsion forte, consommatrice d'énergie bien qu'assez peu fréquente, ne se produit que lorsqu'un animal touche un des fils de clôture, ou lorsque ceux-ci sont mal isolés. Dans le cas d'électrificateurs utilisant le principe de la décharge d'un condensateur C 1 à tra- vers un transformateur élévateur de tension, les impulsions fortes peuvent être générées de différentes manières: 4 2661589 a en chargeant le condensateur à une tension plus forte qu'à la tension à laquelle on le charge lors des impulsions à plus faible énergie; b en déchargeant un second condensateur, soit en simultanéité épisodique avec la dé- charge du condensateur utilisé pour les décharges à plus faible énergie, soit en alternance épisodique avec cette décharge. Dans le cas de l'utilisation d'un second condensateur C 2, la décharge de C 2 peut se faire à travers le même transformateur de sortie que celui utilisé pour la décharge du condensateur CI; elle peut se faire également à travers un second transformateur dont les secondaires sont reliés en parallèle Pour cette liaison en parallèle, on peut avantageusement utiliser des diodes ou des ponts de diodes à haute tension qui évitent les interférences entre différents circuits secondaires. Les avantages obtenus grâce aux procédés de la présente invention consistent essentielle- ment en le fait que l'on contrôle les déplacement des animaux qui s'approchent d'une clôture électrique, puis qu'on provoque une douleur importante qui les éloigne du fil et leur inspire postérieurement la crainte d'approcher du fil de clôture; ces avantages sont valorisés par le fait que la consommation de l'énergie de la source est maintenue à un niveau bas. La figure 1 représente une réalisation possible du procédé de l'invention. Selon un procédé connu, un transformateur Ta a un primaire Nai traversé par des impul- sions de courant commandées par le transistor Tri, lui-même commandé par un circuit Ai qui attaque la base de Trl et provoque la conduction puis le blocage du transistor Trl à une fréquence élevée Le secondaire Na 2 du transformateur Ta recueille les surtensions se pro- duisant à chaque interruption du courant primaire; il permet la charge du condensateur Ci à travers la diode D 1 Le condensateur Cl se décharge toutes les 1 ou 2 secondes à travers le primaire Nbl du transformateur Tb, au moment o le thyristor Thi est amorcé par une impul- sion sur sa gâchette délivrée par le cadenceur Ki L'impulsion à haute tension est recueillie aux bornes du secondaire Nb 2 du transformateur Tb, pour être envoyée entre la masse (terre ou fil de masse) et le fil de clôture, par connexion aux bornes Li et L 2. 2661589 Le procédé décrit par la présente invention est mis en application par la mise en place et le fonctionnement des éléments suivants. Une seconde diode D 2 permet de charger un second condensateur C 2, de capacité plus im- portante que Ci (par exemple Cl = 2 mm F et C 2 = 16 mmf) C 2, qui est chargé à la même tension que C 1 (par exemple 400 volts), emmagasine donc plus d'énergie que Ci, dans un rapport égale au rapport des valeurs des capacités C 2 peut être déchargé en même temps que CI, à travers un thyristor Th 2 Cette décharge simultanée des deux condensateurs Ci et C 2 dans le primaire Nbî du transformateur de sortie Tb, provoque une impulsion No fois plus forte que la décharge simple de Ci, No étant égale au rapport No = (Cl + C 2)/Cl C 2 peut également être déchargé en alternance épisodique avec C 1 ce qui donne un rapport d'énergie No = C 2 / Ci. L'amorçage de Th 2 n'est provoqué, par un circuit électronique K 2, qu'après qu'un certain nombre de déclenchements de Thl se soit produit K 2 peut par exemple comporter un comp- teur binaire relié a Ki et qui ne provoque la formation d'une impulsion de déclenchement dans K 2 qu'à la huitième impulsion de K 1. La figure 2 représente une autre réalisation possible du procédé de l'invention. En comparant les deux schémas électriques des figures 1 et 2, on comprend que les deux condensateurs CI et C 2 se déchargent maintenant à travers le même thyristor Th 3, qui rem- place les thyristors Th 1 et Th 2 de la figure 1 En revanche le condensateur C 2 n'est plus chargé que lorsque le transistor à haute tension Tr 2 est conducteur Dans cette mise en oeuvre du procédé de la présente invention, la génération d'impulsion plus puissante par une décharge de l'énergie de C 2 en même temps que celle de l'énergie de Cl, est obtenue en espaçant l'intervalle entre les charges successives de C 2 Cet espacement se fait en ap- pliquant un signal sur la base de Tr 2, qui n'assure la conduction de Tr 2 qu'après 4, 8 ou 16 décharges de Cl. La figure 3 représente une troisième réalisation possible du procédé de l'invention. Dans ce type de montage, on n'utilise plus un deuxième condensateur mais on fait varier la tension maximum de charge du condensateur Cl, en mettant à profit le fait que l'énergie emmagasinée dans Ci répond à la formule W = 1/2 Clx V 2. Ai est un générateur d'impulsions de commande du transistor Tri, qui est conçu pour se bloquer sous l'effet d'une impulsion à pente négative, et pour redémarrer, au moyen d'un cir- cuit non représenté sur la figure 3, après l'impulsion de décharge du condensateur Ci. Un régulateur de tension composé des éléments D 3, Ri, R 2, R 3 et Zl délivre un impulsion négative lorsqu'il apparaît, entre les bornes de Na 2 une impulsion dépassant une certaine tension (par exemple 200 volts). N 1 est un circuit électronique commutateur qui reste fermé pendant la durée correspondant à 7 impulsions de décharge de Ci, mais qui est maintenu ouvert entre la huitième et la neu- vième impulsion de décharge de Ci. Le circuit tel qu'il est représenté sur la figure 3 permet de ne recharger le condensateur CI qu'à une tension prédéterminée (par exemple 200 volts) pendant la durée correspondant aux 7 premières impulsions, la charge de C 1 s'arrêtant quand la tension atteint 200 volts, puisque une impulsion négative bloque alors les impulsions de commande de A 2; en revanche pen- dant l'intervalle de temps qui sépare la septième et la huitième impulsion, le condensateur Ci n'est plus limité dans sa charge, puisque Ni est un commutateur en position ouverte, et la tension de CI peut, par exemple et selon les performances du circuit de recharge, monter à une valeur de 500 ou 600 volts Ceci permet de délivrer sur la clôture des impulsions espa- cées beaucoup plus puissantes que les impulsions les plus fréquentes. Dans les différents cas de figure utilisant le principe de la décharge de deux condensateurs, en alternance ou en simultanéité, pour obtenir les impulsions à forte énergie, on peut utiliser deux transformateurs de sortie, chaque primaire étant couplé à un des deux condensateurs, et les sorties secondaires étant reliées entre elles selon le schéma de la figure 5 Les interfé- rences entre les secondaires Nb 2 et N'b 2 étant relativement peu importantes en raison de l'impédance élevée que représente chaque secondaire pour les temps très courts des dé- charges des condensateurs. On peut cependant éviter les interférences entre les secondaires, en utilisant des diodes à haute tension pour relier les sorties des enroulements secondaires Nb 2 et N'b 2, selon le schéma électrique de la figure 6, Dl et D 2 représentant des diodes, ou symbolisant des ponts de diodes dont le principe de liaison est bien connu. La figure 4 présente un circuit qui met en relief une des caractéristique du procédé décrit par l'invention: la délivrance de l'impulsion forte mais peu fréquente n'a lieu uniquement que lorsque la charge correspondant à l'impédance reliée aux sorties Li et L 2 est importante (Impédance basse). Le schéma électrique de la figure 4 est proche de celui de la figure 1. Les différences consistent en une impédance faible Rp reliée en série avec le thyristor Thl, et le remplacement du circuit K 2 par un circuit Dp, Rp, Cp, Rq, Di, P. P est un circuit électronique qui agit comme un commutateur et ne se ferme qu'après un certain nombre d'impulsions de décharge de Cl, pour permettre l'amorçage éventuel de Th 2 et donc la décharge de C 2. Rp est une impédance faible, qui perturbe peu le fonctionnement du générateur lors de la décharge de Cl Elle permet de recueillir un tension intégrée aux bornes de Cp; cette tension est d'autant plus grande que le courant traversant Nbl est important, et donc que l'impédance reliée au secondaire Nb 2 est basse Di est un circuit qui délivre une impulsion synchronisée avec celle de K 1 uniquement lorsque la tension aux bornes de CP dépasse une certaine valeur. On comprend que ce montage ne délivre une impulsion puissante correspondant à la dé- charge de C 2 que lorsque l'impédance reliée entre les bornes Li et L 2 est basse. REVENDICATIONS 1 Procédé concernant les électrificateurs pour clôtures électriques empêchant le passage des animaux, du genre de ceux qui délivrent des impulsions de haute tension à intervalles réguliers, caractérisé en ce que les impulsions électriques sont réparties suivant un cycle comportant un certain nombre d'impulsions d'énergie relativement faible suivies d'une impul- sion d'énergie largement plus forte que celle des impulsions qui la précèdent; 2 Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les impulsions à faible énergie sont obtenues par la décharge d'un condensateur C 1, alors que l'impulsion à forte énergie est obtenue par la décharge d'un deuxième condensateur C 2 déchargé en même temps que le premier condensateur CI; 3 Dispositif selon le procédé de la revendication 1 caractérisé en ce que les impulsions à faible énergie sont obtenues par la décharge d'un deuxième condensateur C 2, contenant plus d'énergie que le condensateur CI, en alternance avec la décharge de Ci, après un certain nombre de décharges du condensateur Ci; 4 Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'impulsion à forte énergie est obtenue par la décharge du même condensateur (C 1) que celui qui génère les impulsions à plus basse énergie, le condensateur Cl étant chargé à une tension supérieure pendant l'intervalle de temps qui précède l'impulsion à forte énergie; Dispositif selon l'une des revendications 2 ou 3 caractérisé en ce que le condensateur C 2 se décharge à travers le même transformateur de sortie que celui à travers lequel se dé- charge Cl; 6 Dispositif selon l'une des revendications 2 ou 3 caractérisé en ce que le condensateur C 2 se décharge à travers un second transformateur, différent de celui à travers lequel se dé- charge Ci mais dont les enroulements secondaires sont reliés aux mêmes sorties à haute tension qui permettent la liaisons aux conducteurs de la ligne électrifiée; 7 dispositif selon la revendication 6 caractérisé en ce que les sorties à haute tension des transformateurs à travers lesquels se déchargent Cl et C 2 sont reliées par des diodes ou des ponts de diodes évitant les mises en parallèle des secondaires de chaque transformateur; 8 dispositif selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que la décharge du condensateur C 2 permettant l'obtention d'une impulsion plus énergétique ne se produit que lorsque l'impédance électrique entre les conducteurs de clôture est inférieure à une certaine valeur prédéterminée.