Brevet FR2709225A1 — publié le 19950224

Description La présente invention concerne un appareil pour clôture électrique qui est notamment utilisé en association avec des clôtures de paturages. Il présente un condensateur de lissage et un interrupteur synchronisé par une minuterie, lequel décharge le condensateur de lissage, qui est chargé par un convertisseur, via un transformateur de clôture vers une clôture électrique qui y est reliée du côté secondaire. En règle générale, lorsque l'appareil est commandé par batterie ou par accumulateur, le convertisseur est un convertisseur continu/continu, dans le cas d'un appareil relié au secteur, il s'agit généralement d'un couplage en doubleur de tension comportant un redresseur. Toutefois, la notion de convertisseur ne se limite pas aux formes de réalisation évoquées ci-dessus. On connaît, par exemple, des appareils pour clôture électrique de ce genre par les documents DE 27 33 145 C2 et DE 30 09 838 C2. L'objectif des appareils qui y sont décrits est avant tout d'économiser de l'énergie, tout en assurant que les animaux soient gardés le mieux possible. Le problème de l'énergie devient évident quand on songe que, dans les campagnes, les appareils pour clôture électrique ne sont souvent pas reliés au réseau d'alimentation électrique mais sont alimentés par une batterie. Une réglementation valable sur le plan international fixe un domaine de valeurs maximales en ce qui concerne la tension, la durée d'impulsion, la quantité maximale de courant par impulsion, l'énergie maximale en décharge (cf. norme européenne NE 61011). Chaque valeur déterminée est valable pour le contact (d'animaux). Ainsi, la norme susvisée fixe la valeur maximale de la tension impulsionnelle aux alentours de 10000 volts, la durée maximale de l'impulsion à 0,1 s, la quantité maximale de courant par impulsion à 2,5 mC, l'énergie maximale en décharge par impulsion à 5,0 J, l'intensité maximale du courant à 10 A et impose enfin que la durée pendant laquelle la valeur instantanée de l'intensité du courant est supérieure à 300 mA ne dépasse pas 1,5 ms. Dans la pratique, Ies clôtures électriques ou de pâturages sont soumises à des conditions de fonctionnement variées. Dans la situation idéale, la clôture est sans végétation, avec des résistances de fuite de l'ordre de 100 kQ ou se situant dans le domaine des MQ. Si le corps d'un animal entre en contact avec la clôture, on estime que la résistance de fuite est de 500 ohms. Cela correspond à la situation dans laquelle la clôture doit remplir sa véritable fonction et développer son effet de barrière. Une clôture électrique avec beaucoup de végétation telle que des herbes ou des buissons etc. présente des valeurs de résistance de l'ordre de quelque 100 ohms à peine. Cela montre le vaste domaine dans lequel doit fonctionner l'appareil pour clôture électrique qui commande la clôture. Dans le passé, on a tenté de respecter plusieurs points de fonctionnement tolérés par les valeurs limites en faisant plus ou moins de compromis. Pour des raisons de sécurité, on est toujours resté bien en dessous des valeurs autorisées par les normes, par exemple en ce qui concerne la tension au niveau de la clôture. Cela s'explique par le fait qu'une tension de pointe autorisée de 10000 volts pour une clôture sans végétation ne pourrait jamais plus être atteinte sans prendre d'autres mesures lorsque la clôture présente de la végétation, étant donné que la végétation assure le passage d'une grande partie du courant de la clôture à la terre. À l'inverse, il serait naturellement totalement inadmissible de réaliser l'appareil pour clôture électrique de manière à ce que les 10000 volts soient atteints lorsque la clôture présente beaucoup de végétation. Sans prendre de contre-mesures, il y aurait un risque majeur d'électrocution au niveau de la clôture si la végétation venait à disparaître. Par conséquent, pour des raisons de sécurité, une grande part du potentiel des clôtures électriques qui entrerait encore dans le cadre de la norme européenne n'est pas exploitée par les appareils traditionnels. Plus récemment, il y a cependant eu des débuts de solution à ce problème. Citons à titre d'exemple les documents EP O 543 621 Ai et DE 41 40 628 A 1. Tous ces documents décrivent pour l'essentiel un appareil pour clôture électrique comportant un organe de mesure qui capte une valeur moyenne de la tension de chaque impulsion dans la clôture. L'organe de mesure est relié à un élément de commande qui commande d'une certaine façon un circuit de charge qui actionne le condensateur de lissage. Ainsi, lorsque la valeur moyenne de la tension est relativement élevée, on part du principe que l'impédance de la clôture est élevée et que celle-ci est par conséquent exempte ou quasiment exempte de végétation. En conséquence, on donne l'ordre au circuit de charge de charger le condensateur de lissage avec une tension de charge dont la valeur de pointe est faible. Dans le cas contraire, donc lorsque l'impédance de la clôture est faible (beaucoup de végétation), on applique au condensateur une tension de charge dont la valeur de pointe est élevée. Contrairement au mode de fonctionnement des appareils plus anciens, cette manière de procéder permet d'occuper presque entièrement le cadre libéré par la norme européenne, à l'intérieur duquel le fonctionnement est autorisé. En d'autres termes, comme expliqué ci-dessus, cela est obtenu par le fait que l'état de la clôture est déterminé par une mesure et que le condensateur de lissage est chargé avec une tension plus ou moins élevée, conformément à l'état de la clôture. Les appareils de ce type sont qualifiés d'appareils dits intelligents, dans la mesure o ils peuvent adapter leur mode de fonctionnement à l'état de la clôture, ce que les appareils plus anciens ne pouvaient pas faire. Bien que ces appareils soient déjà bien avancés, ils présentent toutefois un sérieux inconvénient. Ainsi, la réalisation du circuit de charge pour le condensateur de lissage C1 est techniquement très complexe, et ce, par ce que le niveau de tension doit varier très fortement. Dans le cas de ce type de régulation de l'énergie, le rendement du convertisseur monté en amont doit forcément beaucoup varier, et une adaptation optimale et constante du convertisseur est impossible, ce qui augmente la consommation de courant fourni par la source d'énergie (batterie/accumulateur; secteur). Au vu de cet arrière plan, le but de la présente invention consiste à remédier à ce défaut des appareils pour clôture électrique connus. Il s'agit donc de créer un appareil pour clôture électrique qui adapte son mode de fonctionnement à chaque état de la clôture, mais qui évite une consommation inutile de courant. Ce but est atteint par un appareil pour clôture électrique du genre de celui cité en introduction, dans lequel un capteur capte le courant électrique ou la tension ou la combinaison des deux, ces informations étant analysées dans un élément de commande monté en aval de telle manière que la nature et le degré de charge de la clôture soient déterminés, et l'interrupteur synchronisé étant ouvert au cours du processus de décharge en fonction de la charge de la clôture lorsque l'énergie en décharge a atteint une valeur préalablement donnée. Cet instant est déterminé par la résistance de fuite au niveau de la clôture, qui est transmise par le capteur et, le cas échéant, également par un profil d'énergie préalablement donné, qui peut être avantageusement stocké dans un microprocesseur, sachant que C1 envoie par impulsions une certaine quantité d'énergie préalablement définie en fonction de la résistance de fuite. Contrairement à l'appareil pour clôture électrique selon le document DE 41 40 628 A1 par exemple, le condensateur de lissage est, dans le cas présent, toujours chargé à la même valeur de tension de charge, de préférence à la valeur maximale, et ce, pour chaque état déterminé de la clôture. Conformément à l'invention, l'instant o l'interrupteur synchronisé, par exemple un thyristor, est interrompu est commandé. Du fait que C1 est toujours chargé à la même tension, le convertisseur monté en amont, qui convertit la tension d'alimentation basse de 9 V par exemple en une tension d'environ 300-400 volts, peut être conçu de façon optimale. À ce propos, il convient de noter que le rendement du convertisseur influence sensiblement la consommation de courant de l'appareil. Mais outre l'énergie de l'impulsion, la consommation de courant est la grandeur de référence pour évaluer un appareil pour clôture électrique, étant donné qu'elle détermine simultanément la durée d'utilisation de la source d'énergie telle que la batterie ou l'accumulateur. Les fortes variations de la tension de sortie du convertisseur des appareils antérieurement connus (selon DE41 40 628 Ai ou EP 0 543 621 A2) réduisent considérablement le rendement du convertisseur et provoquent ainsi une consommation de courant inutilement élevée que la proposition selon l'invention permet d'éviter. Dans le cas d'appareils reliés au secteur, le condensateur de lissage C1 de l'appareil selon l'invention peut être relié directement ou - comme évoqué précédemment - par le biais d'un couplage en doubleur de tension. En revanche, dans le cas du procédé antérieurement connu, il faut prévoir une boucle de régulation entre le secteur et le condensateur de lissage en raison des différents niveaux de tension en C1. L'appareil pour clôture selon l'invention permet donc d'exploiter de façon optimale "l'ouverture" ménagée par la norme européenne pour le fonctionnement des appareils de ce genre et d'en assurer une bonne efficacité, tout en respectant les prescriptions de sécurité. Le capteur évoqué peut se trouver dans le circuit primaire du transformateur de la clôture et être avantageusement réalisé dans le transformateur en tant que bobine de mesure comportant une petit bobinage. Mais le capteur peut aussi se situer dans le circuit secondaire du transformateur de clôture. Le capteur peut alors être avantageusement monté en parallèle par rapport à I'impédance de la clôture, ou alors être monté en série, l'impédance de la clôture étant habituellement représentée par une résistance ohmique et un élément capacitif. Selon un perfectionnement particulièrement avantageux, l'élément de commande de l'appareil contient un microprocesseur avec mémoire. Un profil de répartition de l'énergie de décharge différent de celui de la norme européenne NE 61011 peut être stocké dans la mémoire. En fonction de la charge de la clôture, le microprocesseur peut commander un profil de répartition de l'énergie de décharge stocké dans la mémoire. Il est donc possible de "lancer" littéralement un profil de répartition de l'énergie pour chaque cas d'application lorsque l'appareil fonctionne ou d'adapter de façon simple l'appareil à d'éventuelles modifications des normes. L'interrupteur synchronisé est avantageusement un thyristor blocable, à savoir un thyristor GTO (thyristor gate-turn-off), qui peut être bloqué facilement et de façon ciblée pendant la phase de connexion pour la décharge. Ainsi, cela tend à rendre le couplage moins complexe comparé aux appareils selon Ies documents EP 0 543 621 A1 et DE 41 40 628 A 1 déjà évoqués précédemment avec les modes de fonctionnement commandés au moment de la charge. Selon un autre perfectionnement avantageux de l'invention, le capteur est une combinaison d'un capteur dans le circuit primaire et d'un capteur dans le circuit secondaire, sachant que ce dernier est monté en parallèle par rapport au bobinage secondaire du transformateur de clôture, ou alors il peut aussi être une combinaison d'un capteur dans le circuit secondaire et d'un capteur dans le circuit primaire, sachant que ce dernier est monté en parallèle par rapport au bobinage primaire du transformateur de clôture. Enfin, un autre perfectionnement de l'invention prévoit que les capteurs sont réalisés dans le but d'analyser la position de phase entre le courant impulsionnel et la tension impulsionnelle et de la transformer en signaux de commande pour bloquer l'interrupteur synchronisé. L'invention est décrite plus en détail à l'appui de quelques exemples de réalisation représentés sur les figures du dessin. Les figures montrent: Fig. 1 un couplage de principe de l'appareil pour clôture électrique selon l'invention dans une première forme de réalisation; Fig. 2 un autre schéma électrique de principe d'une deuxième forme de réalisation; Fig. 3 un autre schéma électrique de principe d'une troisième forme de réalisation, et enfin Fig. 4 encore un autre schéma électrique de principe d'une autre forme de réalisation encore. Sur les différentes figures du dessin, les mêmes éléments comportent les mêmes signes de référence. La fig. 1 montre un premier schéma électrique de principe de l'appareil pour clôture électrique selon l'invention. Le condensateur de lissage C1 est chargé par le biais d'un convertisseur (non représenté) et d'une diode 2 à une certaine valeur, de préférence à la valeur maximale de la tension de charge d'une source d'énergie (non représentée). Un interrupteur synchronisé 4 qui reçoit ses impulsions de connexion d'une minuterie T est relié au circuit primaire à intervalles de temps réguliers, par exemple à intervalles de 1 s, pendant 0,1 à 0, 3 ms par exemple. Pendant cette impulsion de courte durée, le courant part du condensateur de lissage C1 en passant par le bobinage primaire du transformateur de clôture 3 et l'interrupteur 4. Le transformateur de clôture 3 qui n'a été choisi que pour la valeur de la tension de charge convertit du côté secondaire la tension en une tension plus élevée. La clôture en tant que telle constitue une impédance de charge et est représentée composée de la résistance ohmique Rz et du condensateur Cz. L'impédance de la clôture peut évoluer dans un large éventail. Ainsi, lorsqu'il y a beaucoup de végétation, elle est de l'ordre de 100 ohms, lorsqu'un animal entre en contact avec la clôture, elle est d'environ 500 ohms et lorsqu'il n'y a pas de végétation, ce qui constitue la situation idéale, elle est de l'ordre de quelque 100 kQ ou MQ. Il est clair qu'en fonction de l'état de la clôture et si la tension d'impulsion maintenant convertie en tension plus élevée reste toujours constante, il se forme un courant secondaire is. De même, l'état de la clôture exercera une influence sur le courant ipr dans le circuit primaire de l'appareil par l'intermédiaire du transformateur 3. Cette situation est mise à profit pour placer un capteur S dans le circuit primaire, afin qu'il capte le courant ipr. La valeur captée dans l'élément de commande St monté en aval est analysée de manière à déterminer la nature et le degré de charge de la clôture. L'élément de commande St interrompt alors l'interrupteur synchronisé 4 par le biais de la minuterie T pendant le processus de décharge, et ce, précisément lorsque l'énergie en décharge a atteint une valeur préalablement donnée. Comme indiqué plus haut, la valeur maximale de l'énergie en décharge donnée par la norme européenne NE 61011 est de 5 joules pour une résistance de fuite de 500 Q, donc dans la situation correspondant au contact d'un animal avec la clôture. Mais elle peut, par exemple, s'élever à 10 joules pour une résistance de fuite de 100 Q (beaucoup de végétation). En fonction de l'état de la clôture, l'énergie en décharge est donc commandée de manière à obtenir I'effet de barrière maximal, tout en restant dans les limites de sécurité. Il est clair que l'élément de commande St peut contenir un microprocesseur à mémoire. Un profil de répartition de l'énergie en décharge peut être stocké dans la mémoire (non représentée). En fonction de ce profil et, naturellement, de l'état de la clôture, une énergie en décharge par impulsion préalablement fixée est appliquée à la clôture de pâturages. Après que l'énergie en décharge a de nouveau atteint une valeur préalablement définie ou sélectionnée, la minuterie T ouvre à nouveau l'interrupteur 4. Le couplage de principe selon la fig. 2 se différencie de celui selon la fig. 1 par le fait que le capteur est monté dans le circuit secondaire de l'appareil, et ce, en série avec l'impédance de la clôture constituée par Rz et Cz. La fig. 3 montre un schéma électrique de principe dans lequel le branchement pour déterminer la valeur du courant secondaire se trouve également du côté secondaire. Ici le capteur S est néanmoins en parallèle par rapport à l'impédance de la clôture. Sur la fig. 4, le capteur S est de nouveau monté dans le circuit primaire. Le capteur S est ici représenté en tant que petit bobinage séparé dans le transformateur de clôture 3, dans lequel le courant côté secondaire is induit une tension qui permet de suivre le courant. L'avantage de l'appareil selon l'invention est que - comme indiqué précédemment - le condensateur de lissage CI reçoit toujours une tension identique, de préférence la tension maximale, et le transformateur 3 ne reçoit que cette tension unique du côté primaire. Cela permet de choisir un convertisseur qui est adapté de façon optimale à la tension fixe, de sorte qu'il est possible d'éviter d'emblée des pertes inutiles au niveau du convertisseur, ce qui finalement prolonge la durée de vie de la batterie ou de l'accumulateur. Revendications 1. Appareil pour clôture électrique comprenant un condensateur de lissage (Cl) et un interrupteur (4) synchronisé par une minuterie (T), lequel décharge le condensateur de lissage (C1), qui est chargé par un convertisseur, via un transformateur de clôture (3) vers une clôture électrique qui y est reliée du côté secondaire, caractérisé par un capteur (S) qui capte le courant électrique ou la tension ou la combinaison des deux après une impulsion de décharge, ces informations étant analysées dans un élément de commande (St) monté en aval de manière à déterminer la nature et le degré de charge de la clôture, et l'interrupteur synchronisé (4) étant interrompu au cours du processus de décharge en fonction de la charge de la clôture lorsque l'énergie en décharge a atteint une valeur préalablement donnée. 2. Appareil pour clôture électrique selon la revendication 1, caractérisée en ce que le capteur (S) se situe dans le circuit primaire du transformateur de clôture (3). 3. Appareil pour clôture électrique selon la revendication 2, caractérisé en ce que le capteur (S) est réalisé dans le transformateur de clôture (3) sous la forme d'une bobine de mesure séparée comportant un petit bobinage. 4. Appareil pour clôture électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur (S) se situe dans le circuit secondaire du transformateur de clôture (3). 5. Appareil pour clôture électrique selon la revendication 4, caractérisé en ce que le capteur (S) est monté en parallèle par rapport à l'impédance de la clôture. 6. Appareil pour clôture électrique selon la revendication 4, caractérisé en ce que le capteur (S) est monté en série avec l'impédance de la clôture. 7. Appareil pour clôture électrique selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'élément de commande (St) contient un microprocesseur permettant de commander un profil de répartition de l'énergie en décharge en fonction de la charge de la clôture (Rz/Cz). 8. Appareil pour clôture électrique selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'interrupteur (4) est un thyristor blocable (thyristor GTO). 9. Appareil pour clôture électrique selon la revendication 1 ou 7, caractérisé en ce que le capteur (S) est une combinaison d'un capteur dans le circuit primaire et d'un capteur dans le circuit secondaire, sachant que ce dernier est monté en parallèle par rapport au bobinage secondaire du transformateur de clôture (3). 10. Appareil pour clôture électrique selon la revendication 1 ou 7, caractérisé en ce que le capteur (S) est une combinaison d'un capteur dans le circuit secondaire et d'un capteur dans le circuit primaire, sachant que ce dernier est monté en parallèle par rapport au bobinage primaire du transformateur de clôture (3). 11. Appareil pour clôture électrique selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les capteurs sont réalisés dans le but d'analyser la position de phase entre le courant impulsionnel et la tension impulsionnelle et de la transformer en signaux de commande pour bloquer l'interrupteur synchronisé (4).