Brevet FR2817443A1 — publié le 20020531

L'invention concerne un dispositif de contrôle de l'efficacité d'une clôture électrique. Pour mesurer l'efficacité d'une clôture électrique, il est utile de connaître la tension crête entre le fil de clôture et la terre, mais surtout l'énergie de l'impulsion susceptible de passer par le corps d'un animal entre le fil et le sol. Cette énergie E est de la forme où - t est le temps - R est l'impédance équivalente de l'animal soumis à l'impulsion, qui est essentiellement résistive et varie, selon le trajet du courant électrique dans le corps de l'animal, pour prendre diverses valeurs dans la plage 500 à 2.000 ohms ; et - V (t) est la tension instantanée entre les points de contact de l'animal avec le fil de clôture et le sol, respectivement. Le document FR 2.661. 505 décrit un dispositif de contrôle de l'efficacité d'une clôture électrique utilisant un réseau de résistances en parallèle. Les bornes des résistances sont d'un côté réunies par un conducteur commun, et de l'autre côté séparées l'une de l'autre par une diode Zener. Un tel réseau permet, lorsqu'il est soumis à la tension d'une impulsion en provenance de l'électrificateur de la clôture, d'obtenir un courant sensiblement proportionnel au carré de la tension. La mesure de ce courant et son intégration en fonction du temps, fournissent un résultat représentatif de l'énergie de l'impulsion. Une conversion analogique-numérique permet ensuite d'afficher ce résultat sous forme numérique sur un écran à cristaux liquides par exemple. Un dispositif de contrôle de ce type, malgré ses qualités, présente plusieurs imperfections. Tout d'abord, il utilise un intégrateur analogique à amplificateur opérationnel, dont la tension de décalage varie, entre autre en fonction de la température ambiante. Il en résulte une imprécision de la mesure. Ensuite, il ne permet pas de vérifier la valeur de la tension crête à vide ou en charge, de l'impulsion pour s'assurer du bon fonctionnement de la clôture électrique. Un but de l'invention est de proposer un dispositif de contrôle pour clôture électrique affranchi de ces inconvénients, c'est-à-dire qui élimine les variations de la tension de décalage en fonction de la température et qui permette une mesure de la tension crête à vide ou en charge des impulsions. L'invention a pour objet un dispositif de contrôle de l'efficacité d'une clôture électrique alimentée en impulsions, comprenant une borne de mesure de l'énergie de l'impulsion appliquée en tout point de la clôture électrique, un réseau de résistances et de diodes Zener, fournissant un signal représentatif du carré de la tension de l'impulsion à un intégrateur analogique délivrant un signal représentatif de l'énergie de l'impulsion, caractérisé en ce qu'il comporte : un microcontrôleur avec logiciel monté entre l'intégrateur analogique et l'afficheur, assurant la conversion analogique-numérique du signal représentatif de l'énergie de l'impulsion, en provenance de l'intégrateur analogique, et commandant l'afficheur pour l'affichage de l'énergie de l'impulsion avec indication automatique de l'unité de mesure. Selon d'autres caractéristiques : - le dispositif comporte en outre une borne de mesure de la tension crête à vide de l'impulsion, dont le signal de mesure, après traitement, est appliqué au microcontrôleur qui en commande l'affichage par l'afficheur ; - le dispositif comporte un boîtier portant une électrode en forme de fourchette jouant le rôle de borne de mesure de l'énergie de l'impulsion et de borne de mesure de la tension crête en charge de l'impulsion ; - le boîtier porte sur une face une électrode constituée par une plaque métallique, jouant le rôle de borne de mesure de la tension crête à vide de l'impulsion ; - le boîtier comporte un puits pour le logement d'une électrode de terre ; - l'électrode de terre est portée par un support isolant et reliée par un câble au circuit électrique contenu dans le boîtier ; - l'afficheur comporte plusieurs chiffres et une virgule déplaçable automatiquement sous le contrôle du logiciel du microcontrôleur ; - l'afficheur comporte une échelle à plusieurs segments indicative de la tension crête en charge de l'impulsion lorsque la mesure affichée est celle de l'énergie ; - l'afficheur comporte plusieurs unités pour la grandeur électrique affichée ; - le microcontrôleur sous le contrôle de son logiciel, assure le changement de gamme de mesure pendant les mesures d'énergie de l'impulsion ; - le microcontrôleur assure la mesure de la tension de décalage de l'intégrateur analogique dans l'intervalle entre deux impulsions, pour améliorer la précision de la mesure ; - le microcontrôleur réalise la moyenne de plusieurs mesures pour éliminer les erreurs aléatoires. D'autres caractéristiques ressortent de la description qui suit faite avec référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 représente le schéma symbolique simplifié d'un dispositif de contrôle de type connu ; - la figure 2 représente le schéma symbolique simplifié d'un dispositif de contrôle selon l'invention ; - la figure 3 représente le boîtier d'un dispositif de contrôle selon l'invention vu de la face arrière ; - la figure 4 représente le boîtier de la figure 3, vu de la face avant ; - la figure 5 représente l'écran d'affichage du boîtier des figures 2 et 4. Sur la figure 1, un dispositif de contrôle de type connu pour la mesure de l'efficacité d'une clôture électrique se compose essentiellement d'un réseau 1 de résistances et de diodes Zener, d'un intégrateur analogique 2, d'un convertisseur analogique-numérique 3, d'un afficheur 4, et d'une alimentation déclenchable 5 pour économiser la pile 6. Une borne de contact 7 destinée à être appliquée sur le fil conducteur de la clôture électrique est reliée d'une part à une résistance 8 de plusieurs centaines d'ohms, simulant la résistance typique équivalente d'un animal, reliée par ailleurs à la masse électrique 31 et à une prise de terre 28 par un fil 30, et d'autre part au réseau 1 et à l'alimentation déclenchable 5. Le réseau 1 fournit un signal, sensiblement représentatif du carré de la tension reçue par la borne de contact 7, à l'intégrateur analogique 2, qui, à son tour, délivre au convertisseur analogique numérique 3 un signal représentatif de l'énergie délivrée à la résistance 8, donc à un animal, par l'impulsion. Le convertisseur 3 commande l'afficheur numérique 4. Lorsqu'une impulsion fournie par l'électrificateur de la clôture atteint la borne de contact 7, la tension par rapport à la terre de l'impulsion est appliquée à la résistance 8 et un courant représentatif du carré de la tension est transmis à l'intégrateur analogique 2 par le réseau 1. Ensuite, le convertisseur analogique-numérique 3 transforme le signal analogique en provenance de l'intégrateur 2 en un signal numérique pour la commande de l'afficheur 4. L'alimentation déclenchable 5 assure, à partir de la pile 6, l'alimentation en énergie de la chaîne électronique de mesure 1-4, par sa sortie 14. En l'absence d'impulsion à la borne de contact 7, l'alimentation déclenchable 5 s'éteint pour économiser la pile 6. La présence d'une impulsion à la borne de contact 7 déclenche l'alimentation 5 qui assure l'alimentation en énergie de la chaîne de mesure 1-4. L'intégrateur analogique 2 comporte un contact à commande manuelle 15 pour assurer un changement de la gamme de mesure de l'énergie de l'impulsion. En régime normal, l'énergie mesurée est dans la gamme de 1 à 10 joules, et l'afficheur 4 affiche les chiffres correspondants. Lorsque le contact 15 est fermé manuellement, l'énergie mesurée est dans la gamme de 0, 00 à 0, 99 joule. Sur la figure 2, le schéma symbolique du dispositif de contrôle selon l'invention reprend certains composants du schéma de la figure 1, avec les mêmes références. La borne de contact 7 et la résistance 8 sont utilisées pour la mesure de l'énergie des impulsions sur le fil de clôture électrique ainsi que pour la mesure de la tension crête en charge des impulsions. Le réseau 1 de résistances et de diodes Zener délivre à l'intégrateur analogique 2 un courant sensiblement proportionnel au carré de la tension de l'impulsion en provenance de l'électrificateur de la clôture. L'intégrateur analogique 2 délivre son signal de sortie, représentatif de l'énergie délivrée par l'impulsion à la résistance 8, directement à un microcontrôleur 9 qui assure un certain nombre de fonctions et qui commande l'afficheur numérique 10. Une borne de contact 11 est prévue pour la mesure de la tension crête à vide de l'impulsion. Cette borne 11 est reliée d'une part à l'alimentation déclenchable 5, d'autre part à une entrée d'un circuit 12 ayant une fonction de facteur d'échelle. Le circuit 12, lorsque l'on utilise la borne 7 reçoit ainsi par une autre entrée la tension en charge apparaissant entre les extrémités de la résistance 8. Un circuit 13 de détection de la tension crête à vide ou en charge de l'impulsion est relié par son entrée au circuit 12 et par sa sortie au microcontrôleur 9. Ainsi, le signal de mesure de la tension de l'impulsion est appliqué, après traitement, au microcontrôleur 9. L'alimentation déclenchable 5 assure l'économie de la pile 6 en l'absence d'impulsion comme sur la figure 1. Le microcontrôleur 9, assure une conversion analogiquenumérique du signal représentatif de l'énergie délivrée par l'impulsion à la résistance 8, en provenance de l'intégrateur analogique 2. Il assure la mesure numérique de l'énergie de l'impulsion (voie 7-1-2) ou de la tension crête à vide ou en charge de l'impulsion (voie 11-12-13, ou 7-12- 13) et commande l'affichage du résultat par l'afficheur 10. Pendant les mesures de l'énergie de l'impulsion, le microcontrôleur 9 commande (16) le changement automatique de gamme. Entre deux impulsions successives, il procède à la mise à zéro (31) de l'intégrateur 2 et à la mesure de la tension de décalage (offset) existant sur la voie active de mesure (énergie ou tension), et il en tient compte dans la mesure (d'énergie ou de tension, respectivement) pour améliorer la précision du résultat de mesure affiché. De ce fait, la dérive de la tension de décalage due par exemple aux variations de la température ambiante, et notamment aux variations saisonnières, est éliminée. Enfin, le microcontrôleur 9 commande l'afficheur 10 dont un exemple de réalisation est représenté sur la figure 5. L'afficheur 10 comporte trois chiffres 17,18, 19 et trois emplacements de virgule 20, 21,22, ainsi que trois unités pour la grandeur électrique affichée, A pour ampère, kV pour kilovolt et mj pour millijoule. Il faut remarquer que si les lettres m et J sont éclairées simultanément, la mesure est en millijoules, mais si seule la lettre J est éclairé, la mesure est en joules. A la partie gauche, l'afficheur 10 comporte une échelle 23 de segments superposés, indicative de la tension crête en charge de l'impulsion lorsque la mesure affichée est celle de l'énergie. A partir d'une valeur de tension crête en charge nominale et au-dessus de cette valeur tous les segments sont éclairés. Dans son mode de réalisation pratique, le dispositif de contrôle de l'efficacité d'une clôture électrique est représenté aux figures 3 et 4. Il se présente sous forme d'un boîtier 24, sensiblement rectangulaire, et de faible épaisseur. Sur la face arrière (figure 3), le boîtier porte une électrode apparente 25, constituée par une plaque métallique, jouant le rôle de borne d'entrée 11 pour la mesure de la tension crête à vide, et destinée à être appliquée sur la clôture électrique. Sur la face avant (figure 4), le boîtier présente une fenêtre transparente 26 à travers laquelle est visible l'afficheur 10. A l'une de ses extrémités, le boîtier porte une électrode saillante 27, jouant le rôle de borne d'entrée 7 pour la mesure de l'énergie. L'électrode 27 est de préférence en forme de fourchette pour assurer un contact efficace aussi bien dans le cas d'une clôture en fil ou câble que d'une clôture en ruban, la fourchette assurant un contact sur les deux faces du ruban ou sur les deux côtés du fil ou câble, après pivotement du boîtier 24. Dans son épaisseur, le boîtier 24 comporte un puits ou une cheminée pour le logement d'une électrode 28 de terre. Cette électrode est portée par un support isolant 29 servant pour sa mise en position de transport dans le puits du boîtier 24, pour son extraction du puits et pour sa mise en terre lors des mesures d'énergie ou de tension. L'électrode 28 est reliée par le câble 30 au circuit électrique, contenu dans le boîtier 24, et plus particulièrement à l'extrémité de la résistance 8 de la figure 2, reliée à la masse du circuit électrique. Le dispositif de contrôle de l'efficacité d'une clôture électrique permet, en tout point de la clôture, de mesurer l'énergie délivrée par l'impulsion, à une résistance 8 simulant un animal, énergie qui s'affiche sur l'afficheur numérique 10, tout en vérifiant approximativement la tension crête en charge de l'impulsion par l'échelle 23. Pour cette première mesure, la prise de terre 28 est extraite du boîtier et fichée dans le sol, puis l'électrode 27, reliée à une borne 7, est placée sur le fil ou sur le ruban de clôture et le boîtier est légèrement tourné de sorte que les deux dents de la fourchette constituant l'électrode 27 s'appliquent chacune d'un côté du fil ou du ruban. La mesure de l'énergie et de la tension en charge s'effectue ainsi avec une résistance 8, simulant un animal, placée entre le fil de clôture et la terre. Si la tension crête à vide doit être mesurée avec précision, l'électrode 27 est retirée de la clôture et la prise de terre 28 maintenue dans le sol. L'électrode 25, reliée à la borne Il, est appliquée sur le fil ou sur le ruban de clôture et la mesure de tension crête à vide s'effectue ainsi logiquement sur une résistance entre le fil de clôture et la terre quasi infinie. L'afficheur 10 est visible à travers la fenêtre 26 placée sur la face latérale du boîtier 24 opposée à celle portant l'électrode 25 Le microcontrôleur 9, sous le contrôle de son logiciel, assure les fonctions : de mesure de l'énergie de l'impulsion ou de la tension crête à vide ou en charge de l'impulsion ; de changement de gamme de mesure pendant les mesures d'énergie ; de conversion analogique-numérique interne ; de mesure de la tension de décalage (offset) dans l'intervalle entre deux impulsions pour améliorer la précision de la mesure d'énergie ou de tension crête à vide ou en charge et pour éliminer la dérive de la tension de décalage en fonction de la température notamment ; de réalisation de la moyenne de plusieurs mesures pour éliminer les erreurs aléatoires ; et de gestion de l'afficheur avec notamment affichage des résultats de mesure avec virgule déplaçable automatiquement, indication automatique de l'unité de mesure, et, en cas de mesure de l'énergie de l'impulsion, affichage indicatif de la tension crête en charge de l'impulsion sur l'échelle 23. L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit qui n'a qu'une valeur indicative. REVENDICATIONS 1. Dispositif de contrôle de l'efficacité d'une clôture électrique alimentée en impulsions, comprenant une borne (7) de mesure de l'énergie de l'impulsion appliquée en tout point de la clôture électrique, un réseau (1) de résistances et de diodes Zener, fournissant un signal représentatif du carré de la tension de l'impulsion à un intégrateur analogique (2) délivrant un signal représentatif de l'énergie de l'impulsion, caractérisé en ce qu'il comporte : un microcontrôleur (9) avec logiciel, monté entre l'intégrateur analogique (2) et l'afficheur (10), assurant la conversion analogique-numérique du signal représentatif de l'énergie de l'impulsion, en provenance de l'intégrateur analogique (2), et commandant l'afficheur (10) pour l'affichage de l'énergie de l'impulsion avec indication automatique de l'unité de mesure. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la borne 7 de mesure de l'énergie de l'impulsion est aussi la borne de mesure de la tension crête en charge de l'impulsion. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une borne (11) de mesure de la tension crête à vide de l'impulsion, dont le signal de mesure, après traitement, est appliqué au microcontrôleur (9) qui en commande l'affichage par l'afficheur (10). 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un boîtier (24) portant une électrode (27) en forme de fourchette jouant le rôle de borne (7) de mesure de l'énergie de l'impulsion. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le boîtier (24) porte sur une face une électrode (25) constituée par une plaque métallique, jouant le rôle de borne (11) de mesure de la tension de l'impulsion. 6. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le boîtier (24) comporte un puits pour le logement d'une électrode (28) de terre. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'électrode (28) de terre est portée par un support isolant (29) et reliée par un câble 30 au circuit électrique contenu dans le boîtier (24). 8. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'afficheur (10) comporte plusieurs chiffres (17,18, 19) et une virgule (20,21, 22) déplaçable automatiquement sous le contrôle du logiciel du microcontrôleur (9). 9. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'afficheur comporte une échelle (23) à plusieurs segments indicative de la tension crête en charge de l'impulsion lorsque la mesure affichée est celle de l'énergie. 10. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'afficheur comporte plusieurs unités pour la grandeur électrique affichée. Il. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le microcontrôleur (9) comporte un logiciel assurant le changement de gamme de mesure pendant les mesures d'énergie de l'impulsion. 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que le microcontrôleur (9) comporte un logiciel assurant la mesure de la tension de décalage de l'intégrateur analogique (2) dans l'intervalle entre deux impulsions, pour améliorer la précision de la mesure. 13. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que le microcontrôleur (9) comporte un logiciel réalisant la moyenne de plusieurs mesures pour éliminer les erreurs aléatoires.