[0001] Die Erfindung betrifft ein Elektrozaungerät zur Erzeugung von Elektrozaunimpulsen
mit mindestens zwei an demselben Elektrozaun angeschlossenen, gleichzeitig betreibbaren
Impulsgeneratoren.
[0002] Aus EP 0 179 435 A2 ist ein Elektrozaungerät bekannt, bei welchem zwei gleiche Impulserzeuger-Schaltungsanordnungen
vorgesehen sind, von welchen die eine über eine Hochspannungsdiode und die andere
über einen ohm'schen Widerstand als zusätzliche Impedanz und eine Hochspannungsdiode
an den Elektrozaun angeschlossen sind. Zweck dieser Anordnung ist es, Impulspaare
auf dem Elektrozaun zu erzeugen. Der über die zusätzliche Impedanz geführte Impuls
jedes Paares ist in seiner Spitzenspannung sehr viel stärker abhängig von der Zaunbelastung
als der direkt auf den Zaun gegebene Impuls. Der Vergleich der beiden Impulse jedes
Paares gibt dadurch eine Aussage über die augenblickliche Zaunbelastung. Ein Zusammenwirken
der beiden Impulse im Sinne einer gegenseitigen Verstärkung wird nicht erreicht und
ist dort auch nicht vorgesehen.
[0003] Aus DE 30 09 838 C2 ist ein Impulsgenerator bekannt, bei welchem durch gegenseitige
Abstimmung der durch Energiespeicherkondensator, Impulstransformator und Zaunkapazität
gegebenen Bestimmungsgrößen des Schwingungssystems ein als Tastimpuls benutzter energieschwacher
Impuls durch den Einschwingvorgang des Schwingungssystems hervorgerufen wird, wobei
dieser über die Streuinduktivität des Impulstransformators geführte Tastimpuls in
sehr hohem Maße von der augenblicklichen Zaunbelastung abhängig ist und dazu dient,
bei geringer Zaunbelastung die Entwicklung eines energiestarken Impulses aus der Hauptschwingung
des Schwingungssystems vorzeitig abzubrechen oder bei höherer Zaunbelastung die Entwicklung
des energiestarken Impulses aus der Hauptschwingung zuzulassen. Mit diesem Impulserzeuger
wird angestrebt, den Energieverbrauch für den Betrieb des Elektrozaungerätes wesentlich
herabzusetzen. Eine gegenseitige Verstärkung von Tastimpuls und Hauptimpuls wird weder
angestrebt noch erreicht.
[0004] Aus DE 24 38 582 A2 ist ein Elektrozaungerät bekannt, bei welchem eine einzige Impulserzeuger-Schaltungsanordnung
vorgesehen ist, und aus dieser Schaltungsanordnung ein sich an den erzeugten Impuls
anschließender flacher Nachimpuls abgeleitet werden soll, um dadurch die Impulsdauer
zu vergrößern. Mit dieser bekannten Schaltungsanordnung wird angestrebt, den Energiegehalt
der auf den Elektrozaun gegebenen Impulse unter Umgehung bestehender Sicherheitsvorschriften
etwas zu erhöhen, wobei von einer aus DE-AS 1 514 726 für Dressurgeräte bekannten
Lösung ausgegangen wird. Bei solchen Dressurgeräten, die unmittelbar am Körper des
zu dressierenden Tieres angesetzt werden, soll durch einen nachgesetzten Impuls geringerer
Spannung die Impulsbreite und damit die Schreckwirkung des Impulses erhöht werden.
[0005] Gegenüber diesen bekannten Geräten und Schaltungsanordnungen befaßt sich die Erfindung
mit dem Problem, daß bei Elektrozaungeräten eine Grenze bezüglich der jedem Elektrozaunimpuls
mitgegebenen Energie erreicht ist und dennoch unter ungünstigen Bedingungen im Interesse
der Hütesicherheit noch höhere Energie in jedem Impuls wünschenswert wäre. Bei aus
dem elektrischen Leitungsnetz betriebenen Elektrozaungeräten nähert sich die den elektrischen
Impulsen mitgegebene Energiemenge bei ungünstigen Verhältnissen bereits der Gefährdungsgrenze
für Mensch und Tier, so daß eine nennenswerte Erhöhung der Impulsenergie bei derartigen
Geräten nicht mehr in Betracht gezogen werden sollte. Bei batteriebetriebenen Elektrozaungeräten
wird der Energiegehalt der Impulse begrenzt durch die in einer Trockenbatterie oder
einem Akkumulator zur Verfügung stehende Energiemenge, die im Betrieb des Elektrozaungerätes
auf einen möglichst langen Zeitraum, möglichst über eine ganze Hüteperiode, ausreichen
sollte.
[0006] Ausgehend von diesen Gegebenheiten kann die Überlegung nicht zum Ziel führen, zumindest
nicht grundsätzliche Abhilfe schaffen, daß ein Elektrozaungerät mit zwei Impulsgeneratoren
ausgerüstet werden könnte, von denen der erste wie bei EP 0 179 435 A2 für den normalen
Betrieb des Elektrozaunes ausgelegt ist und der zweite im Gegensatz zu EP 0 179 435
A2 erheblich stärker als der erste Impulsgenerator ausgelegt und als Verstärker eingeschaltet
werden könnte, wenn die elektrische Belastung am Elektrozaun, insbesondere ein Abfall
der Zaunisolation die Leistungsfähigkeit des ersten Impulsgenerators übersteigt. Es
würde in solchem Fall entweder die oben angesprochene Gefahrengrenze überschritten
oder bei aus einer Batterie betriebenen Elektrozaungeräten eine Batterie solcher Größe
erforderlich, die hinsichtlich Handhabbarkeit und Preis für solche Elektrozaungeräte
unangemessen ist.
[0007] Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, bei Elektrozaungeräten die
Wirksamkeit der Elektrozaunimpulse erheblich zu erhöhen, ohne den Energiegehalt der
Impulse merklich zu vergrößern, um hierdurch zwei konkurrierenden Forderungen an Elektrozaungeräten
gerecht zu werden:
1.) Bei normalen bis trockenen Bodenverhältnissen und guter Zaunisolation sollen Impulse
mit hoher Spannung und großer Impulsbreite erzeugt werden, damit auch bei hohen Übergangswiderständen
in trockenen Böden noch eine ausreichend große wirksame Energiemenge mit den Elektrozaunimpulsen
zur Verfügung steht, um die Hütsicherheit zu gewährleisten, wobei große Impulsbreite
dahingehend zu verstehen ist, daß der durch sie bestimmte Energieinhalt der Impulse
für Mensch und Tier ungefährlich ist.
2.) Bei Bewuchs am Zaun, der normalerweise die Zaunspannung stark reduziert, soll
noch eine möglichst hohe Spannung erreicht werden, bei möglichst großem, aber ebenfalls
ungefährlichen Energieinhalt der Impulse.
[0008] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jeder der beiden Impulsgeneratoren
ein den Energiegehalt des vom jeweiligen Impulsgenerator auf den Elektrozaun gelegten
elektrischen Impulses bestimmendes, vollständiges Schwingungssystem mit je einem Impulstransformator,
je einem Energiespeicherkondensator und je einem den Energiespeicherkondensator zum
Entladen über die primäre Wicklung des Impulstransformators schaltenden Schaltelement
enthält, wobei das Schwingungssystem in dem einen Impulsgenerator für die Erzeugung
von energiestarken elektrischen Impulsen großer Impulsbreite mit seinem Energiespeicherkondensator
und dessen Ladestromkreis zum Aufnahmen und Umsetzen einer mehrfachen Energiemenge
wie das Schwingungssystem des zweiten Impulsgenerators ausgelegt ist, während das
Schwingungssystem des zweiten Impulsgenerators mit wesentlich geringerer innerer Impedanz
als das Schwingungssystem des ersten Impulsgenerators ausgebildet ist, und daß Steuereinrichtungen
für die beiden Schwingungssysteme vorgesehen sind, mit welchen wahlweise je ein Impuls
des ersten Impulsgenerators und des zweiten Impulsgenerators in gewünschter oder wählbarer
gegenseitiger, zeitlicher Zuordnung auslösbar sind.
[0009] Durch die Erfindung wird erreicht, daß auch bei begrenztem Energiegehalt der Elektrozaun
Impulse bei allen denkbaren Bodenverhältnissen und auch bei erheblichem Zaunbewuchs
volle Hütesicherheit gewährleistet ist, ohne Gefahren für Mensch und Tier hervorzurufen.
Dabei liegt der Erfindung die Überlegung zugrunde, daß der vom ersten Impulsgenerator
erzeugte energiestarke Impuls bei hoher R-Last (verminderter Isolation) des Elektrozauns
in seiner Spitzenspannung zwar stark herabgesetzt wird, aber noch immer im wesentlichen
ausreichenden Energieinhalt für die Reizwirkung eines elektrischen Schlages hat. Nur
wird durch die herabgesetzte Spitzenspannung nicht mehr die Reizwirkung des elektrischen
Schlages mit Sicherheit ausgelöst. Andererseits werden durch den zweiten Impulsgenerator
zeitlich schmale, energieschwache, nadelförmige elektrische Impulse erzeugt. Durch
die Ausbildung des zweiten Impulsgenerators mit möglichst geringer innerer Impedanz
(wie es für den ersten Impulsgenerator im Hinblick auf die aufzunehmende und umzusetzende
Energiemenge nicht möglich ist), sind die nadelförmigen energieschwachen Impulse des
zweiten Impulsgenerators in ihrer Spitzenspannung wesentlich weniger gegenüber den
am Elektrozaun herrschenden Verhältnissen, insbesondere gegenüber der Zaunisolation
empfindlich. Die gegenseitige Zuordnung jeweils eines energiestarken Impulses aus
dem ersten Impulsgenerator und eines energieschwachen Impulses aus dem zweiten Impulsgenerator
führt dann dazu, daß die für die Reizwirkung erforderliche Energie mit den Impulses
des ersten Impulsgenerators und die für die Auslösung der Reizwirkung erforderliche
Spitzenspannung mit den Impulsen aus dem zweiten Impulsgenerator geliefert werden,
während die mit den energieschwachen Impulsen zugeführte Energiemenge praktisch unbedeutend
oder zumindest nur nebensächlich ist.
[0010] Aus dieser Überlegung ergibt sich auch, daß im Rahmen der Erfindung die gegenseitige
Zuordnung eines energiestarken Impulses aus dem ersten Impulsgenerator und eines energieschwachen
nadelförmigen Impulses aus dem zweiten Impulsgenerator nicht ständig erfolgen muß,
sondern dann von Bedeutung ist, wenn durch die am Elektrozaun herrschenden Verhältnisse
der energiestarke Impuls in seiner Spitzenspannung an und unter die Schwelle einer
sicheren Reizauslösung herabgesetzt ist. Im Rahmen der Erfindung ist es daher zu empfehlen,
das Elektrozaungerät mit Einrichtungen zu versehen, mittels deren der zweite Impulsgenerator
von Hand oder automatisch im Bedarfsfall zugeschaltet werden kann, während der erste
Impulsgenerator bei Betrieb des Elektrozaungerätes ständig eingeschaltet sein soll.
[0011] In bevorzugter Ausführungsform der Erfindung sind die Schwingungssysteme beider Impulsgeneratoren
zum Laden ihrer Energiespeicherkondensatoren auf gleiche elektrische Spannung ausgebildet,
während die elektrische Kapazität des Energiespeicherkondensators im ersten Impulsgenerator
wesentlich größer als die elektrische Kapazität des Energiespeicherkondensators im
zweiten Impulsgenerator ist. Die elektrische Kapazität des Energiespeicherkondensators
im ersten Impulsgenerator kann dabei zwischen etwa dem doppelten bis 10-fachen der
elektrischen Kapazität des Energiespeicherkondensators im zweiten Impulsgenerator
sein. Da auch die Gegeninduktivität des Impulstransformators für die Frequenz der
im Schwingungssystem erzeugten elektrischen Schwingung bestimmt ist, kann im zweiten
Impulsgenerator zusätzlich auch ein Impulstransformator wesentlich geringerer Gegeninduktivität
vorgesehen werden, als im ersten Impulsgenerator.
[0012] Es besteht in anderer Ausführungsform der Erfindung auch die Möglichkeit, das Schwingungssystem
im ersten Impulsgenerator zum Laden seines Energiespeicherkondensators auf höhere
elektrische Spannung als das Schwingungssystem im zweiten Impulsgenerator auszubilden.
Da die im Energiespeicherkondensator enthaltene elektrische Energie abhängig ist von
dem Quadrat der an dem Energiespeicherkondensator anliegenden elektrischen Spannung
läßt sich die vom Energiespeicherkondensator aufgenommene und im Schwingungssystem
umgesetzte elektrische Energie auch auf diese Weise einstellen. Da jedoch die Impulsbreite
von der Frequenz der im Schwingungssystem erzeugten elektrischen Schwingungen abhängt
und diese wiederum von der Gegeninduktivität, müßte in solchem Fall im zweiten Impulsgenerator
ein Impulstransformator wesentlich geringerer Gegeninduktivität als im ersten Impulsgenerator
eingesetzt werden.
[0013] Zur Minderung der inneren Impedanz im Schwingungssystem des zweiten Impulsgenerators
kann auch der Impulstransformator den zweiten Impulsgenerator mit enger elektrischer
Ankopplung zwischen seiner Primärwicklung und seiner Sekundärwicklung und nur kleinem
Streufaktor ausgebildet sein.
[0014] Eine besonders zweckmäßige Ausbildung des erfindungsgemäßen Elektrozaungerätes kann
beispielsweise vorsehen, daß das Schwingungssystem des ersten Impulsgenerators zur
Erzeugung von elektrischen Impulsen mit bei geringer R-Last (Zaunisolation 5000 Ω
und mehr) des Elektrozauns Spitzenspannung bei etwa 4000 V bis 7000 V und zeitlicher
Impulsbreite bei etwa 100 µs ausgebildet ist, während das Schwingungssystem des zweiten
Impulsgenerators für die Erzeugung von elektrischen Impulsen mit Spitzenspannung bei
etwa 3000 V bis 5000 V und Impulsbreite bei ca. 5 µs bis 10 µs sowohl bei geringer
R-Last (Zaunisolation 5000 Ω und mehr) als auch bei mittlerer und hoher R-Last (Zaunisolation
unterhalb 5000 Ω bis unterhalb 500 Ω) ausgebildet ist. In solcher Auslegung des Elektrozaungerätes
stellt der Ausgang des Impulsgenerators für Impulse von z.B. 100 µs zeitlicher Impulsbreite
eine Sperre für die Schwingungen für Impulse von ca. 5 bis 10 µs zeitlicher Impulsbreite
in Art eines Tiefpaßfilters dar. Es genügt in dieser Ausführungsform der Erfindung,
wenn lediglich der Ausgang des für die schmalen Impulse ausgelegten Impulsgenerators,
also des zweiten Impulsgenerators, über eine Hochspannungsdiode an den Elektrozaun
gelegt ist. Der Ausgang des ersten Impulsgenerators kann direkt an den Elektrozaun
gelegt werden und ermöglicht dadurch die Benutzung herkömmlicher Energierückgewinnungseinrichtungen
innerhalb des ersten Impulsgenerators.
[0015] Für den Einsatz bei batteriebetriebenen erfindungsgemäßen Elektrozaungeräten kann
zumindest das Schwingungssystem des ersten Impulsgenerators, nämlich desjenigen für
die breiteren, energiebeladenen Impulse, in an sich bekannter Weise für die Erzeugung
von Einschwingimpulsen ausgestattet sein:
a) Mit einem Impulstransformator, an dessen Primärwicklung ein elektrischer Energiespeicherkondensator
und an dessen Sekundärwicklung ein elektrischer Kondensator, beispielsweise eine elektrische
Kapazität aufweisender Elektrozaun, angeschlossen sind, wobei die elektrische Kapazität
des Energiespeicherkondensators größer als die elektrische Kapazität des sekundärseitig
angeschlossenen Kondensators ist, der Energiespeicherkondensator ständig an einen
Aufladestromkreis angeschlossen ist und im Parallelschaltungskreis von Energiespeicherkondensator
und Primärwicklung des Impulstransformators ein mittels eines Impulstimers zum Zünden
in vorher festgelegter zeitlicher Folge gesteuerter Schalter zur Schwingungserzeugung
eingesetzt ist:
b) durch Ausbildung des Impulstransformators mit merklicher Streuinduktivität (Streuinduktivität
etwa 5% seiner Induktivität und mehr) die Induktivität und die Streuinduktivität des
Impulstransformators mit den Kapazitäten der an ihm primärseitig und sekundärseitig
angeschlossenen elektrischen Kondensatoren in dem für Verdeutlichung des elektrischen
Verhaltens bekannten Ersatzschaltbild einen gekoppelten Serien- und Parallelschwingkreis
bilden, dessen Serienschwingkreis die Streuinduktivität Ls, die sekundärseitig wirksame
Kapazität und ohm'schen Widerstände enthält, deren elektrische Werte durch die elektrischen
Größen des Impulstransformators und der angeschlossenen Kondensatoren gegeben sind;
c) wobei mit dem Schließen des Schalters im Parallelschaltungskreis von Energiespeicherkondensator
und Primärwicklung des Impulstransformators und dem damit einsetzenden Entladestrom
aus dem Ladekondensator auch ein Einschwingvorgang mit über den Serienschwingkreis
und den Schalter verlaufendem ersten sinusförmigen Einschwingstrom auftritt, dessen
Frequenz durch die Streuinduktivität und die im Serienschwingkreis wirksame elektrische
Kapazität und dessen Dämpfung durch die am Serienschwingkreis wirksamen ohm'schen
Widerstände bestimmt sind, und zum Öffnen des Parallelschaltungskreises von Energiespeicherkondensator
und Primärwicklung des Impulstransformators;
c.a) im Betrieb ohne Energieableitung im Sekundärkreis zur Vermeidung von Energieverlusten
der Einschwingvorgang zum Öffnen des Schalters bei nur teilweiser Entladung des Energiespeicherkondensators
herangezogen wird, während
c.b) im Betrieb mit Energieableitung im Sekundärkreis eine durch Zuschaltung eines
sekundärseitigen Widerstandes vorher festgelegter Grenzgröße hervorgerufene vermehrte
Dämpfung und die dadurch eintretende ausreichende Unterdrückung der negativen Halbwelle
(zwischen π₁ und 2π₁) des Einschwingstromes benutzt wird, das öffnen des Schalters
mittels des Einschwingvorganges auszusetzen, bis der Energiespeicherkondensator vollständig
entladen ist.
[0016] Die Möglichkeit, zumindest in dem Schwingungssystem für die Erzeugung breiterer,
energiebeladener Impulse vor dem eigentlichen energiebeladenen Impuls noch einen Einschwingvorgang
zu erzeugen, hat in Verbindung mit der Erfindung die besondere Bedeutung, daß der
Einschwingvorgang nicht nur wie in DE 30 09 838 C2 je nach Belastungszustand des Elektrozaunes
entweder die Entwicklung des nachfolgenden energiebeladenen Impulses unterbindet oder
zuläßt, sondern gibt zusätzlich die Möglichkeit, auch auf die Steuerungseinrichtungen
des Gesamtgenerators dahingehend einzuwirken, daß je nach gewünschter Einstellung
an diesen Steuerungseinrichtungen der Einschwingvorgang auch die Erzeugung der schmaleren
Hochspannungsimpulse unterdrücken kann. Auf diese Weise kann der erfindungsgemäße
Generator besonders energiesparend ausgebildet werden.
[0017] Die Steuerungseinrichtungen für die Schwingungssysteme der Impulsgeneratoren können
im Rahmen der Erfindung dazu ausgebildet sein, die Schwingungssysteme in zeitlicher
Versetzung für die Erzeugung ihres jeweiligen Impulses entsprechend der jeweils gewünschten
zeitlichen Zuordnung der Impulse einzustellen. Bevorzugt wird man die Steuerungseinrichtung
derart ausbilden oder einstellbar machen, daß die Impulse der beiden Impulsgeneratoren
in solcher zeitlicher Folge angeordnet werden, daß sie optimale funktionelle Zusammenwirkung
ergeben, insbesondere im Sinne der Ionisierung der am und im Tierfell vorhandenen
Luft und Übertragung der Energie des breiteren Impulses über den so geschaffenen elektrischen
Leitungsweg auf das abzuschreckende Tier.
[0018] In einfacher Ausführung der Erfindung ist es möglich, beide Systeme, nämlich die
Erzeugung breiterer energiebeladener Impulse und Erzeugung schmaler Hochspannungsimpulse
ständig zu betreiben. Dabei würde bei normaler Zaunisolation die Erzeugung der schmalen
Hochspannungsimpulse mehr oder weniger leer mitlaufen bei geringfügig erhöhtem aber
noch tragbarem Dauerverbrauch an Batteriestrom. Dieser Dauerverbrauch wäre insbesondere
auch deshalb tragbar, weil wegen der wirksamen Energierückgewinnung auch die mit den
schmalen Hochspannungsimpulsen in den Zaun abgegebene Energie über das System zur
Erzeugung der energiebeladenen breiteren Impulse wieder in dessen Ladekondensator
zurückgeführt wird.
[0019] Vorzugsweise soll aber der schmale Hochspannungsimpuls erst zugeschaltet werden,
wenn die Zaunbelastung einen bestimmten Widerstandswert unterschritten hat, z.B. 5
k Ω. Die breiten energiebeladenen Impulse werden bei ohm'scher Zaunbelastung naturgemäß
stärker gedämpft als schmale und sehr schmale Hochspannungsimpulse. Dies bedeutet,
daß die Spitzenspannung des breiten energiebeladenen Impulses sich bei abnehmender
Zaunisolation bis zu etwa 1000 V bei beispielsweise 500 Ω Isolationswiderstand reduziert.
Der sehr schmale Impuls des anderen Systems bestimmt bei abnehmenden Isolationswiderständen
des Elektrozaunes die Spannungshöhe, da er praktisch ungedämpft bleibt, mit dem Ergebnis,
daß an beispielsweise 500 Ω Isolationswiderstand ein breiter Grundimpuls niedriger
Höhe und ein schmaler, hoher Nadelimpuls auftreten.
[0020] Im Rahmen der Erfindung können die Steuereinrichtungen für die Schwingungssysteme
dazu ausgebildet sein, das Schwingungssystem zur Erzeugung eines schmalen Impulses
in demjenigen Zeitpunkt zur Erzeugung eines schmalen Impulses zu betätigen, wenn sich
der von dem anderen Schwingungssystem erzeugte breitere Impuls im Spannungsmaximum
oder in der Nachbarschaft davon befindet. Auf diese Weise wird die optimale Zusammenwirkung
der beiden unterschiedlichen Impulse gewährleistet. Wird im Rahmen der Erfindung das
Schwingungssystem für die schmalen Impulse normalerweise außer Betrieb gehalten, so
sind die Steuereinrichtungen für die Schwingungssysteme dazu auszubilden, die elektrische
Zaunbelastung bzw. den elektrischen Isolationswiderstand des Zaunes gegen Erde fortwährend
festzustellen und bei Unterschreiten eines Schwellenwertes des Isolationswiderstandes
(z.B. 5 k Ω) das Schwingungssystem für die Erzeugung schmaler Impulse in Betrieb zu
setzen. Da es bei Benutzung des energiebeladenen breiteren Impulses zur Steuerung
für Einschalten der schmalen Hochspannungsimpulse praktisch nur möglich ist, zunächst
die Auslösung des schmalen Hochspannungsimpulses zeitlich nach Ablauf des die Steuerung
auslösenden ersten Impulses vorzunehmen, soll im Rahmen der Erfindung für das nächste
Impulsepaar eine zeitliche Umsteuerung dahingehend erfolgen, daß der Hochspannungsimpuls
mit dem energiebeladenen breiten Impuls zusammengeführt wird. Hierzu können die Steuereinrichtungen
für die Schwingungssysteme erfindungsgemäß dazu ausgebildet sein, bei Inbetriebsetzen
des Schwingungssystems für schmale Hochspannungsimpulse sofort einen solchen schmalen
Hochspannungsimpuls auch noch nach Ablauf des breiteren energiebeladenen Impulses
auszulösen und die Auslösung für die nächstfolgende Impulskombination für Abgabe des
schmalen Hochspannungsimpulses zeitlich im Bereich des Spannungsmaximums des breiteren
energiebeladenen Impulses einzurichten. Hierdurch wird nach Ablauf des ersten Doppelimpulses
- Detektions-Impulses - beim nächsten periodischen Doppelimpuls der zweite Einzelimpuls,
d.h. der schmale Hochspannungsimpuls zeitlich so verschoben, daß er auf den energiebeladenen
Einzelimpuls aufgesetzt wird, vorzugsweise auf dem Scheitel oder in der Nähe davon.
Er kann aber auch schon in der Anfangsphase des breiten energiebeladenen Impulses
auftreten. Erst in dieser Konstellation können sich die beiden Einzelimpulse ideal
ergänzen und zu ganz neuen praktischen Wirkungen am Zaun unter Bewuchs oder bei Tierberührung
führen. Der schmale, nadelförmige Impuls hoher Spannung macht als reiner Zündimpuls
den Weg frei bzw. schafft durch Ionisation einen elektrischen Leitungsweg für den
energiereichen Hauptimpuls. Der letztere kann also jetzt trotz ungünstiger Zaunbedingungen
und niedriger Eigenspannung wieder voll zur Wirkung kommen; er wird sozusagen "getriggert"
und damit praktisch unabhängig vom Zaunzustand.
[0021] Mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist es möglich, auch "bewuchsfeste"
batteriebetriebene Elektrozaungeräte zu bauen, ähnlich oder gleich bewuchsfest wie
starke, aus dem elektrischen Leitungsnetz betriebene Elektrozaungeräte. Die Erfindung
ist jedoch auch bei aus dem elektrischen Leitungsnetz oder mittels Akkumulatoren betriebene
Elektrozaungeräten mit Vorteil anwendbar.
[0022] Bei mit Akkumulator betriebenen Elektrozaungeräten kann bei etwa gleichen Hütewirkungen
wie bisher eine deutliche Stromeinsparung erreicht werden. Bei aus dem elektrischen
Leitungsnetz betriebenen Elektrozaungeräten ist es möglich, bei etwa gleicher Hütewirkung
wie bisher die maximale Impulsenergie zu reduzieren, wodurch die Unfallgefahr aufgrund
zu starker Impulsenergien gesenkt werden kann. Ferner wird der Funkstörpegel deutlich
herabgesetzt.
[0023] Bei bewuchsfesten Elektrozaungeräten mit Akkumulatorbetrieb oder Netzbetrieb bietet
die Erfindung ohne wesentlichen Mehraufwand die Möglichkeit, eine aussagefähige Zaunkontrolle
vorzunehmen, dadurch, daß die Zuschaltung des zweiten Impulses optisch oder akustisch
angezeigt wird. Herkömmliche Elektrozaungeräte dieser Art lassen auch gravierende
Zustandsänderungen am Zaun nicht mehr erkennen.
[0024] Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung näher
erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 das Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Elektrozaungerätes in einer ersten
Ausführungsform;
Figur 2 ein Schema der zeitlichen Zuordnung eines vom ersten Impulsgenerator und eines
vom zweiten Impulsgenerator des Elektrozaungerätes auf den Elektrozaun gelegten Impulses;
Figur 3 das Ersatzschaltbild des Schwingungssystems für die Erzeugung breiter, energiereicher
Impulse in einem Elektrozaungerät nach Figur 1;
Figur 4 den Spannungsverlauf am Energiespeicherkondensator bei Betrieb gemäß Figur
3 in einer Ausführungsvarianten;
Figur 5 den Spannungsverlauf am Energiespeicherkondensator nach Figur 2 in einer zweiten
Ausführungsvarianten;
Figur 6 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Elektrozaungerätes;
Figur 7 den Spannungsverlauf am Kollektor des Zerhackertransistors (Arbeitstransistors)
im DC-DC-Wandler und
Figur 8 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Elektrozaungerätes.
[0025] In der Ausführungsform nach den Figuren 1 bis 5 handelt es sich um ein Elektrozaungerät,
das aus einer Trockenbatterie oder Nassbatterie (Akkumulator) gespeist wird. Das Elektrozaungerät
weist einen Stromversorgungsteil 1 auf, welcher die ankommende Speisespannung, d.h.
die Gleichspannung der Batterie, umsetzt und eine geeignete Versorung der nachgeschalteten
Module sicherstellt. An dem Stromversorgungsteil 1 schließt sich ein DC-DC-Wandler
2 an, der die in der Regel niedrige Speisespannung der Batterie (Gleichspannung 6
V, 9 V oder 12 V) in eine Gleichspannung von beispielsweise 350 V bis 400 V umwandelt.
Für den gleichmäßigen Betrieb des DC-DC-Wandlers 2 und die Erzielung stabiler Ausgangsspannung
am DC-DC-Wandler 2 ist dieser mit einem Steuermodul 3 verbunden.
[0026] Das Elektrozaungerät nach Figur 1 enthält ferner eine Auswerteeinheit 4 und einen
Taktgeber 5 für die beiden Impulsgeneratoren 6 und 7. An die beiden Impulsgeneratoren
6 und 7 ist gemeinsam ein Elektrozaun angeschlossen, der bei geringer R-Last (bewuchsfreier
Zustand ohne Tierberührung) ersatzweise durch einen elektrischen Kondensator 8 dargestellt
ist. Die Kapazität des elektrischen Kondensators 8 ist in der Praxis mit 10nF pro
1 km Zaunlänge anzunehmen. Besteht mittlere R-Last (Verminderung der Zaunisolation
durch Bewuchs am Elektrozaun), so wird dies durch einen dem elektrischen Kondensator
parallel geschalteten ohm'schen Widerstand 9 von beispielsweise 5000 Ω. dargestellt,
um eine bestimmte Bewuchssituation am Zaun zu simulieren. Bei sehr starken Bewuchs
und bei Tierberührung kann hohe R-Last, beispielsweise Absinken der Zaunisolation
auf 5000 Ω und weniger eintreten.
[0027] Jeder der beiden Impulsgeneratoren 6 und 7 enthält im dargestellten Beispiel einen
Impulstransformator Tr₁ bzw. Tr₂, einen Energiespeicherkondensator C₁ bzw. C₂ und
einen Entladeschalter S₁ bzw. S₂,um den Energiespeicherkondensator C₁ bzw. C₂ über
die Primärwicklung W₁₁ bzw. W₁₂ des jeweiligen Impulstransformators Tr₁ bzw. Tr₂ zu
entladen. Die Schalter S₁ bzw. S₂ sind gesteuerte elektronische Schalter, beispielsweise
Thyristoren, wie bei Th in Figur 2 angedeutet. Die Sekundärwicklungen W₂₁ bzw. W₂₂
der Impulstransformatoren Tr₁ bzw. Tr₂ sind an den Elektrozaun angeschlossen und zwar
ist am Impulsgenerator 7 eine Hochspannungsdiode D₃ zwischen die Sekundärwicklung
W₂₂ und den Elektrozaun eingesetzt. Jeder Energiespeicherkondensator C₁ bzw. C₂ wird
jeweils über eine Diode D₁ bzw. D₂ von dem selben DC-DC-Wandler 2 her geladen, also
auf gleiche Ladespannung gebracht. Die beiden Impulsgeneratoren 6 und 7 unterscheiden
sich dadurch, daß der Impulsgenerator 6 für die Erzeugung energiestarker Impulse ausgelegt
ist. Hierzu weist der Energiespeicherkondensator C₁ beispielsweise eine Kapazität
von 4,5 µF auf und wird auf eine Spannung U
C1 = 330 V aufgeladen. Er enthält dann eine Energiemenge von A
C1 = 0,245 J. Der Impulstransformator Tr₁ hat beispielsweise eine Induktivität von 1,9
Hy. Seiner Auslegung und Konstruktion entsprechend weist er einen Verlustfaktor auf,
der sich als Streuinduktivität Ls₁ = 0,08 Hy darstellen läßt. Dies sind 4,2% der Induktivität
L₁. Der Impulsgenerator 7 kann im dargestellten Beispiel einen Energiespeicherkondensator
mit Kapazität C₂ = 0,9 µF enthalten, der auf dieselbe Spannung U
C2 = 330 V aufgeladen wird, wie der Energiespeicherkondensator C₁ im Impulsgenerator
6. Der Energiegehalt des geladenen Energiespeicherkondensators beträgt dann A
C2 = 0,049 J. In weiterem Unterschied zum ersten Impulsgenerator 6 ist der Impulstransformator
Tr₂ mit sehr viel engerer Ankopplung seiner beiden Wicklungen W₁₂ und W₂₂ ausgebildet,
so daß auch der Verlustfaktor bzw. die Streuinduktivität Ls₂ geringer d.h. bei 1 bis
2% der Transformatorinduktivität liegen kann. Im Hinblick auf die wesentlich geringere,
zu übertragende Energie kann der Impulstransformator Tr₂ des zweiten Impulsgenerators
7 auch kleiner und mit geringerer Induktivität als derjenige des ersten Impulsgenerators
6 ausgebildet sein.
[0028] Figur 3 zeigt das elektrische Wirkschema (Ersatzschaltbild), das dem Impulsgenerator
6 gemäß Figur 1 entspricht. L ist die äquivalente Ersatzinduktivität des Impulstransformators
Tr₁, Ls die Ersatzinduktivität der Streuinduktivität des Impulstransformators Tr₁
und R der Ersatzwiderstand. Der Impulstransformator Tr₁ hat in der Regel ein Übersetzungsverhältnis,
beispielsweise Ü = 14, also eine größere Windungszahl in der Sekundärwicklung W₂₁
als in der Primärwicklung W₁₁. Alle Größen in dem in Figur 2 gezeigten Ersatzschaltbild
sind entsprechend auf die Primärseite oder auf die Sekundärseite zu beziehen.
[0029] Die Arbeitsweise des ersten Impulsgenerators 6 sei im folgenden anhand von Figur
3 erläutert:
[0030] Der Energiespeicherkondensator C₁ sei auf die Spannung U₁ aufgeladen. Ein Zündimpuls
macht den Thyristor Th leitend. Dadurch wird der Energiespeicherkondensator C₁ parallel
zur Primärwicklung des Impulstransformators geschaltet. Die Ersatzinduktivität L ist
jedoch groß gegenüber der Ersatzstreuinduktivität Ls, so daß die Impedanz der Strecke
Ls, R, Cz wesentlich kleiner als die Impedanz der Strecke über L ist. Beim Schließen
des Entladestromkreises setzt eine elektrische Schwingung ein. Wegen der kleineren
Werte von Ls gegenüber L und Cz gegenüber C₁ ist die Frequenz dieser ersten Schwingung
hoch. Nach Ablauf dieser als Einschwingvorgang bekannten Schwingung geht der Strom
über in eine zweite Schwingung, die bestimmt wird durch die Kapazität des Energiespeicherkondensators
C₁, die Ersatzinduktivität L des Impulstransformators und den Ersatzwiderstand R.
Die Frequenz dieser zweiten Schwingung ist daher wesentlich kleiner als die Frequenz
der ersten Schwingung. Bevor der Thyristor Th leitend wird, ist in dem Speicherkondensator
ein bestimmter elektrischer Energiebetrag gespeichert (0,5 C₁U₁²).
[0031] Die Größen der Ersatzstreuinduktivität Ls, des Ersatzwiderstandes R und der sekundärseitigen
Kapazität Cz (beispielsweise des den Elektrozaun andeutenden Kondensators 8), sowie
die Freiwerdezeit des Thyristors Th sind so gewählt, daß der Thyristor durch die negative
Halbwelle der ersten Schwingung des Einschwingvorganges gesperrt wird. Dabei muß allerdings
der Zündimpuls bereits zu diesem Zeitpunkt abgelaufen sein, damit nicht der Zündimpuls
den Thyristor offenhält. Der Entladevorgang des Energiespeicherkondensators C₁ wird
unterbrochen. Es wird dann aus dem Energiespeicherkondensator C₁ nur so viel Energie
entnommen wie nötig ist, um die sekundärseitige Kapazität (8 bzw. Cz) aufzuladen.
Die dabei vom Energiespeicherkondensator C₁ abgegebene Energie wird aus der vorgeschalteten
Energiequelle nachgeliefert bzw. durch Energie-Frühgewinnung ergänzt.
[0032] Im Fall der Tierberührung wird ein Ableitwiderstand Rz bzw. bei Zaunbewuchs ein Ableitwiderstand
9 parallel zur Zaunkapazität Cz bzw. 8 zugeschaltet. Dies führt zu einer starken Dämpfung
der ersten Schwingung, wobei die zweite Halbwelle der ersten Schwingung wesentlich
kleiner wird bzw. nicht mehr erscheint. Der Thyristor Th wird jetzt nicht mehr gesperrt.
Die Energie des Energiespeicherkondensators C₁ entlädt sich jetzt voll über den Widerstand
Rz des Tierkörpers bzw. den Widerstand 9 des Zaunbewuchses.
[0033] Bei der oben erläuterten Arbeitsweise des ersten Impulstransformators 6 ergibt sich
für das gesamte Elektrozaungerät nach Figur 1 der folgende Funktionsablauf: Das Gerät
sei nur mit der Kapazität 8 belastet. Wird die Schaltungsanordnung an die Stromversorgung
angeschlossen, so läuft zunächst nur der erste Impulsgenerator 6. Es werden in Abständen
von ca. 1 s Spannungsimpulse der oben erläuterten Art auf den Zaun gegeben. Wie Figur
1 zeigt, ist der vom Taktgeber 5 über dessen Ausgang a periodisch betätigte Schalter
S₁ mit einer Energierückgewinnungsdiode D4 überbrückt. Nach Ablauf der ersten Halbwelle
des Einschwingvorganges wird der Schalter S₁ wieder unterbrochen. Danach fließt die
auf dem Elektrozaun (Kondensator 8) befindliche Impulsenergie nahezu vollständig in
den Energiespeicherkondensator C₁ zurück, so daß das Gesamtsystem sehr energiesparend
arbeitet und z.B. Impulse mit einer Scheitelspannung von mehr als 5000 V und einer
Fußbreite von 0,1 ms in den Zaun einspeist.
[0034] Wenn der Schalter S₁ vom Taktgeber 5 über dessen Ausgang a betätigt wird, tritt Energie
aus dem Energiespeicherkondensator C₁ in die Zaunkapazität (Kondensator 8) über, wobei
die Spannung am Energiespeicherkondensator C₁ absinkt und sich gleichzeitig der Hochspannungsimpuls
am Zaun aufbaut.
[0035] Figur 4 zeigt den Verlauf der Spannung am Energiespeicherkondensator C₁ bei praktisch
rein kapazitiver Zaunbelastung und in gestrichelter Linie bei kapazitiver und ohm'scher
Zaunbelastung. Der funktionsbedingte Spannungseinbruch (Spannungssack Ue) ist abhängig
von der Menge der kurzzeitig entnommenen Energie. Wenn der Elektrozaun (Kondensator
8) die gesamte Energie aus dem Energiespeicherkondensator C₁ aufnimmt, wird die Nullinie
erreicht, was etwa das Maximum des anzuschließenden Zaunes markiert. Hierbei kann
auch noch eine überlagerte Schwingung auftreten, deren Scheitel unter die Nullinie
fällt.
[0036] Bei Zäunen üblicher Länge (ca. 1 bis 3 km) wird bei entsprechender Geräteauslegung
die Nullinie nicht erreicht.
[0037] Wird dagegen eine R-Last (Widerstandslast) von beispielsweise 5000 Ω zugeschaltet,
so wird die Nullinie erreicht. Danach steigt die Spannung am Energiespeicherkondensator
C₁ allmählich an (gestrichelte Linie in Figur 4 und 5). Im dargestellten Beispiel
dient der unterschiedliche Spannungsverlauf gemäß Figur 4 und Figur 5 als Kriterium
zur Auslösung des zweiten Impulsgenerators 7. Man kann hierzu mehrere Auswertungspunkte
oder Auswertungslinien ansetzen. Gemäß Figur 4 ist die Linie X₁ vorgesehen. Fällt
die Kondensatorspannung z.B. unter das Niveau X₁ ab, gibt die in der Auswerteeinheit
4 untergebrachte Auswertungslogik den Startbefehl an den Taktgeber 5 für den Schalter
S₂ im zweiten Impulsgenerator 7 und löst dort einen schmalen Impuls hoher Scheitelspannung
aus. Wie Figur 2 im linken Teil zeigt, liegt der bei Auslösung auftretende schmale
Impuls hoher Spannung naturgemäß zeitlich hinter dem Ablauf des ihn auslösenden breiten
Impulses aus dem ersten Impulsgenerator 6. Nachdem die Auslösung geschehen ist, verlegt
jedoch der im Taktgeber 5 und mittels einer Vorrichtung 10 verstellbare Steuerteil
im Taktgeber 5 den am Ausgang b des Taktgebers 5 erscheinenden Steuerimpuls für den
Schalter S₂ des zweiten Impulsgenerators 7 derart, daß die folgenden schmalen Hochspannungsimpulse
an diejenige Stelle gelegt werden, wie sie mit der Einrichtung 10 gewählt wird. Bevorzugt
kann man die folgenden schmalen Hochspannungsimpulse etwa auf den Scheitel oder in
dessen Nähe des vom ersten Impulsgeber 6 kommenden breiten energiebeladenen Impulses
legen. Es ergibt sich hierdurch eine teilweise Summierung beider Spannungen, so daß
die Gesamtspannung deutlich höher als die höchste Teilspannung ist. Man kann jedoch
auch durch entsprechende Betätigung der Einstelleinrichtung 10 den schmalen, nadelförmigen
Impuls an den Anfang des breiten energiebeladenen Impulses legen oder auch wie in
Figur 2 punktiert gezeigt ist, an das Ende des breiten energiebeladenen Impulses.
Auf diese Weise läßt sich die kombinierte Wirkung der einander zugeordneten Impulse
den jeweiligen Gegebenheiten und dem jeweiligen Anwendungsfall anpassen. Dabei befindet
sich die Energie pro Impulskombination fast ausschließlich im unteren Hauptimpuls.
Sie ist der Leistungsfähigkeit der benutzten Batterie angepaßt.
[0038] Im Fall der Grenzbelastung bei etwa 500 Ω, was starkem Bewuchs des Elektrozaunes
entspricht, erreicht der Scheitelwert des energiebeladenen, breiten Impulses maximal
noch 1000 V, was nicht mehr ausreicht, einen elektrischen Funken an einem zusätzlich
den Zaun berührenden Tier zu erzeugen. Mit dem zweiten, praktisch energielosen Hochspannungsimpuls
wird jetzt trotz ungünstiger Zaunbedingungen ein Spannungsniveau geschaffen, das eine
hohe Zündfreudigkeit sicherstellt, ohne dabei mehr Energie zu verbrauchen und das
den Zaun berührende Tier mit mehr Energie zu belasten als bisherige Geräte. Der schmale
Hochspannungsimpuls ist ein Triggerimpuls, der auch unter extrem ungünstigen Zaunbedingungen
den Energieübertritt in das Tier möglich macht und somit das aus einer Batterie betriebene
Elektrozaungerät praktisch bewuchsunabhängig macht. Wenn es darauf ankommt, einen
Funken am Fell eines den Zaun berührenden Tieres zu zünden, kann es von besonderem
Vorteil sein, den schmalen, nadelförmigen Triggerimpuls an den Anfang des Hauptimpulses
zu legen, weil mit dem Zünden eines Funkens dann zugleich die Energie des Hauptimpulses
verfügbar ist, um die mit dem elektrischen Funken erstrebte Reizwirkung zu erzielen.
[0039] In einer verbesserten Ausführung gemäß Figur 5 wird der Beginn der Auswertungslinie
zeitlich gegenüber dem Zündzeitpunkt für den breiten energiebeladenen Hauptimpuls
verschoben, und zwar derart, daß nur die langsam ansteigende Wiederaufladung nach
einer Entladung bei unter R-Last stehendem Elektrozaun zu einem Schnittpunkt mit der
Auswertungslinie X₂ führt, nicht aber der schnelle Wiederanstieg der Spannung durch
die Energierückgewinnung. In diesem Fall wird der schmale nadelförmige Hochspannungsimpuls
auch bei langen und überlangen Zäunen nicht ausgelöst, sondern nur bei Überschreiten
einer definierten ohm'schen Zaunbelastung bzw. Unterschreiten eines definierten Isolationswiderstandes
am Elektrozaun.
[0040] Die Auswertung der Veränderung der Zaunbelastung kann im Beispiel der Figuren 6 und
7 auch am Kollektor des im DC-DC-Wandler 2 vorgesehenen Zerhackertransistors oder
Arbeitstransistors vorgenommen werden. Wie aus Figur 7 ersichtlich, ist die Kollektorspannung
gering, wenn der Energiespeicherkondensator C₁ entladen ist und größer, wenn er ganz
oder teilweise aufgeladen ist. Ebenso wie bei Auswertung der am Energiespeicherkondensator
C₁ herrschenden Spannung kommt es auch in diesem Fall darauf an, den Beginn der Auswertung
zeitlich zu verzögern, wenn erreicht werden soll, daß nur die Unterschreitung eines
Ableitwiderstandes am Zaun, also die Überschreitung einer R-Last-Schwelle ausgewertet
und zur Auslösung der schmalen, nadelförmigen Hochspannungsimpulse des zweiten Impulsgenerators
7 herangezogen werden soll. Dabei muß die Verzögerung so gewählt werden, daß das schnelle
Durchschwingen der Kondensatorspannung bei überwiegender C-Last am Elektrozaun vor
dem Einsetzen der Auswertung abgeschlossen ist.
[0041] Wie in Figur 8 angedeutet, ist es auch möglich, den Taktgeber 5 für die Betätigung
des Schalters S₂ durch Zaunabtasteinrichtungen 12 auf der Zaunseite zu steuern. Diese
Möglichkeit bedingt aber größeren Schaltungsaufwand einerseits durch die Zaunabtasteinrichtungen
und andererseits auch in der elektrischen Schaltungsanordnung der Auswerteeinheit
4 und des Taktgebers 5.
[0042] In vereinfachter Ausführung kann überhaupt von der Steuerung des Taktgebers 5 aufgrund
der Spannungsverhältnisse am Energiespeicherkondensator C₁ oder am Kollektor des Zerhackertransistors
im DC-DC-Wandler 2 oder durch Spannungsabtasten am Zaun abgesehen und ständig gemeinsamer
Betrieb der beiden Impulsgeneratoren 6 und 7 vorgesehen werden. Diese vereinfachte
Ausführung kann generell an einem Elektrozaungerät vorgesehen sein, das dann nicht
mit der Auswerteeinheit 4 und den diversen Abtasteinrichtungen ausgerüstet sein muß
und auch nur einen vereinfachten Taktgeber benötigt.
[0043] Es ist aber auch möglich, die auf die augenblickliche Spannung am Energiespeicherkondensator
C₁ zurückgreifende oder die Kollektorspannung am Zerhackertransistor des DC-DC-Wandlers
2 zurückgreifende Auswertung bzw. die Auswertung der Zaunabtastung abschaltbar zu
machen. Dies kann mittels eines Schalters 11 erfolgen, der am Taktgeber 5 oder an
der Auswerteeinheit 4 angebracht ist. Auf diese Weise kann das Elektrozaungerät nach
Wunsch entweder mit der Auswertung oder mit ständigem gemeinsamen Betrieb der beiden
Impulsgeneratoren 6 und 7 betrieben werden. Diese letztere Möglichkeit kann unter
besonderen Bedingungen von Bedeutung sein, beispielsweise, wenn zeitweise mit so starkem
Bewuchs am Elektrozaun zu rechnen ist, daß ohnehin ein sehr häufiges Einschalten des
Impulsgenerators 7 zu erwarten wäre.
[0044] Es können auch noch zusätzlich hier nicht dargestellte Anzeigeeinrichtungen vorgesehen
werden, die angeben, ob der Impulsgenerator 7 in Betrieb gesetzt ist. Wesentlich ist
es, in allen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Elektrozaungerätes, daß dem breiten
energiebeladenen Impuls ein schmaler Hochspannungsimpuls beigegeben werden kann. In
dieser Impulskombination erfolgt durch den Hochspannungsimpuls durch Ionisation ein
Vorbilden des elektrischen Leitungsweges für den energiebeladenen Impuls zum Tierkörper.
1.) Elektrozaungerät zur Erzeugung von Elektrozaunimpulsen, das mindestens zwei an
den selben Elektrozaun angeschlossene, gleichzeitig betreibbare Impulsgeneratoren
enthält, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden Impulsgeneratoren (6, 7) ein
den Energiegehalt des vom jeweiligen Impulsgenerator (6, 7) auf den Elektrozaun (8)
gelegten elektrischen Impulses bestimmendes, vollständiges Schwingungssystem mit je
einem Impulstransformator (Tr₁, Tr₂), je einem Energiespeicherkondensator (C₁, C₂)
und je einem den Energiespeicherkondensator (C₁, C₂) zum Entladen über die Primärwicklung
(W₁₁, W₁₂) des Impulstransformators (Tr₁, Tr₂) schaltenden Schaltelement (S₁, S₂)
enthält, wobei das Schwingungssystem in dem einen Impulsgenerator (6) für die Erzeugung
von energiestarken elektrischen Impulsen großer Impulsbreite mit seinem Energiespeicherkondensator
(C₁) und dessen Ladestromkreis zum Aufnehmen und Umsetzen einer mehrfachen Energiemenge
wie das Schwingungssystem des zweiten Impulsgenerators (7) ausgelegt ist, während
das Schwingungssystem des zweiten Impulsgenerators (7) mit wesentlich geringerer innerer
Impedanz als das Schwingungssystem des ersten Impulsgenerators (6) ausgebildet ist,
und daß Steuereinrichtungen (4, 5) für die beiden Schwingungssysteme vorgesehen sind,
mit welchen wahlweise je ein Impuls des ersten Impulsgenerators (6) und des zweiten
Impulsgenerators (7) in gewünschter oder wählbarer gegenseitiger, zeitlicher Zuordnung
auslösbar sind.
2.) Elektrozaungerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungssysteme
beider Impulsgeneratoren (6, 7) zum Laden ihrer Energiespeicherkondensatoren (C₁,
C₂) auf gleiche elektrische Spannung ausgebildet sind und die elektrische Kapazität
des Energiespeicherkondensators (C₁) im ersten Impulsgenerator (6) wesentlich größer
als die elektrische Kapazität des Energiespeicherkondensators (C₂) im zweiten Impulsgenerator
(7) ist.
3.) Elektrozaungerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische
Kapazität des Energiespeicherkondensators (C₁) im ersten Impulsgenerator (6) zwischen
etwa dem Doppelten bis Zehnfachen der elektrischen Kapazität des Energiespeicherkondensators
(C₂) im zweiten Impulsgenerator (7) ist.
4.) Elektrozaungerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwingungssystem
im ersten Impulsgenerator (6) zum Laden seines Energiespeicherkondensators (C₁) auf
höhere elektrische Spannung als das Schwingungssystem im zweiten Impulsgenerators
(7) ausgebildet ist.
5.) Elektrozaungerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
der Impulstransformator (Tr₂) im zweiten Impulsgenerator (7) mit enger, elektrischer
Ankopplung zwischen seiner Primärwicklung (W₁₂) und seiner Sekundärwicklung (W₂₂)
und nur kleinem Streufaktor (<5%) ausgebildet ist.
6.) Elektrozaungerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß
das Schwingungssystem des ersten Impulsgenerators (6) zur Erzeugung von elektrischen
Impulsen mit bei geringer R-Last (Zaunisolation 5000 Ω und mehr) des Elektrozaunes
Spitzenspannung bei etwa 4000 V bis 7000 V und zeitlicher Impulsbreite bei etwa 100
µs ausgebildet ist, während das Schwingungssystem des zweiten Impulsgenerators (7)
für die Erzeugung von elektrischen Impulsen mit Spitzenspannung bei etwa 3000 V bis
5000 V und Impulsbreite bei ca. 5 µs bis 10 µs sowohl bei geringer R-Last (Zaunisolation
5000 Ω und mehr) als auch bei mittlerer und hoher R-Last (Zaunisolation unterhalb
5000 Ω bis unterhalb 500 Ω) ausgebildet ist.
7.) Elektrozaungerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Impulsgenerator
(6) Einrichtungen (Rückgewinnungsdiode D4) zur Energie-Rückgewinnung enthält, wobei
die Sekundärwicklung (W₂₁) des Impulstransformators (Tr₁) im ersten Impulsgenerator
(6) direkt und die Sekundärwicklung (W₂₂) des Impulstransformators (Tr₂) im zweiten
Impulsgenerator (7) über eine Hochspannungsdiode (D₃) an den Elektrozaun (8) angeschlossen
sind.
8.) Elektrozaungerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß
das Schwingungssystem des ersten Impulsgenerators (6) in an sich bekannter Weise für
die Erzeugung von Einschwingimpulsen ausgestattet ist:
a) mit einem Impulstransformator (Tr₁), an dessen Primärwicklung (W₁₁) ein elektrischer
Energiespeicherkondensator (C₁) und an dessen Sekundärwicklung (W₂₁) ein elektrischer
Kondensator (Cz; 8), beispielsweise eine elektrische Kapazität aufweisender Elektrozaun, angeschlossen
sind, wobei die elektrische Kapazität des Energiespeicherkondensators (C₁) größer
als die elektrische Kapazität des sekundärseitig angeschlossenen Kondensators (Cz; 8) ist, der Energiespeicherkondensator (C₁) ständig an einen Aufladestromkreis (2)
angeschlossen ist und im Parallelschaltungskreis von Energiespeicherkondensator (C₁)
und Primärwicklung (W₁₁) des Impulstransformators ein mittels eines Impulstimers (5)
zum Zünden in vorher festgelegter zeitlicher Folge gesteuerter Schalter (S₁) zur Schwingungserzeugung
eingesetzt ist;
b) durch Ausbildung des Impulstransformators (Tr₁) mit merklicher Streuinduktivität
(Ls ≧ 5% von L), die Induktivität (L) und die Streuinduktivität (Ls) des Impulstransformators
mit den Kapazitäten der an ihm primärseitig und sekundärseitig angeschlossenen elektrischen
Kondensatoren (C₁; Cz; 8) in dem bekannten, das elektrische Verhalten verdeutlichenden Ersatzschaltbild
einen gekoppelten Serien- und Parallelschwingkreis bilden, dessen Serienschwingkreis
die Streuinduktivität (Ls), die sekundärseitig wirksame Kapazität und ohm'schen Widerstände
enthält, deren elektrische Werte durch die elektrischen Größen des Impulstransformators
und der angeschlossenen Kondensatoren (C₁; 8) gegeben sind;
c) wobei mit dem Schließen des Schalters im Parallelschaltungskreis von Energiespeicherkondensator
(C₁) und Primärwicklung (W₁₁) des Impulstransformators und dem damit einsetzenden
Entladestrom aus dem Energiespeicherkondensator (C₁) auch ein Einschwingvorgang mit
über den Serienschwingkreis und den Schalter verlaufendem ersten sinusförmigen Einschwingstrom
auftritt, dessen Frequenz durch die Streuinduktivität (Ls) und die im Serienschwingkreis
wirksame elektrische Kapazität und dessen Dämpfung durch die am Serienschwingkreis
wirksamen ohm'sche Widerstände bestimmt sind, und zum Öffnen des Parallelschaltungskreises
von Energiespeicherkondensator (C₁) und Primärwicklung (W₁₁) des Impulstransformators
c.a) im Betrieb ohne Energieableitung im Sekundärkreis zur Vermeidung von Energieverlusten
der Einschwingungsvorgang zum Öffnen des Schalters (S₁) bei nur teilweiser Entladung
des Energiespeicherkondensators (C₁) herangezogen wird, während
c.b) im Betrieb mit Energieableitung im Sekundärkreis eine durch Zuschaltung eines
sekundärseitigen Widerstandes (Rz) vorher festgelegter Grenzgröße hervorgerufene vermehrte Dämpfung und die dadurch
eintretende ausreichende Unterdrückung der negativen Halbwelle (zwischen π₁ und 2π₁)
des Einschwingstromes benutzt wird, das Öffnen des Schalters (S₁) mittels des Einschwingvorganges
auszusetzen, bis der Energiespeicherkondensator (C₁) vollständig entladen ist.
9.) Elektrozaungerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei Benutzung eines
Thyristors (Th) als Schalter (S₁) dieser Thyristor (Th) bezüglich seiner Freiwerdezeit
und der Impulstimer (5) bezüglich der Breite des Zündimpulses zur Erfüllung folgender
Bedingungen auf die die Frequenz des Einschwingvorganges bestimmten elektrischen Werte
von Steuerinduktivität (Ls), sekundärseitig wirksamer Kapazität und ohm'schen Serienwiderstand
(R) abgestimmt sind:
- daß der auslösende Zündimpuls der den Thyristor (Th) leitend macht, kürzer als die
erste positive Halbwelle (zwischen 0 und π₁) des sinusförmigen Einschwingstromes ist,
- daß der Thyristor während des Verlaufs der negativen Halbwelle (zwischen π₁ und
2π₁) des sinusförmigen Einschwingstromes gesperrt wird und
- daß bei Anliegen einer Dämpfung oberhalb eines vorher festgelegten Wertes im Serienschwingkreis
die dadurch bedingt zumindest teilweise unterdrückte negative Halbwelle (zwischen
π₁ und 2π₁) des sinusförmigen Einschwingungsstromes nicht ausreicht, den Thyristor
(Th) zu sperren bzw. in gesperrtem Zustand zu halten.
10.) Elektrozaungerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei Benutzung eines
fremdgesteuerten Halbleiter-Elements als Schalter (S₁) die Phasenlagen der von der
Fremdsteuerungsanordnung auf dieses Halbleiter-Schaltelement gegebenen Signale zur
Erfüllung folgender Bedingungen auf die die Frequenz des Einschwingungsvorganges bestimmenden
elektrischen Werte von Streuinduktivität (Ls), sekundärseitig wirksamer Kapazität
und ohm'schen Serienwiderstand (R) abgestimmt sind:
- daß der auslösende Zündimpuls der das Halbleiter-Schaltelement leitend macht, kürzer
als die erste positive Halbwelle (zwischen 0 und π₁) des sinusförmigen Einschwingstromes
ist,
- daß das Schaltelement während des Verlaufs der negativen Halbwelle (zwischen π₁
und 2π₁) des sinusförmigen Einschwingstromes gesperrt wird und
- daß bei Anliegen einer Dämpfung oberhalb eines vorher festgelegten Wertes im Serienschwingkreis
die dadurch bedingt zumindest teilweise unterdrückte negative Halbwelle (zwischen
π₁ und 2π₁) des sinusförmigen Einschwingungsstromes nicht ausreicht, das Schaltelement
zu sperren bzw. in gesperrtem Zustand zu halten.
11.) Elektrozaungerät nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtungen
(4, 5) für die Schwingungssysteme dazu ausgebildet sind, die Schließzeitpunkte für
die Schaltelemente (S₁, S₂) beider Schwingungssysteme in ihrer zeitlichen Zuordnung
wahlweise zu verstellen.
12.) Elektrozaungerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß
die Steuereinrichtungen (4, 5) für die Schwingungssysteme dazu ausgebildet oder einstellbar
sind, das Schwingungssystem des zweiten Impulsgenerators (7) in demjenigen Zeitraum
zur Erzeugung seines Impulses zu betätigen, wenn sich der vom Schwingungssystem des
ersten Impulsgenerators (6) erzeugte Impuls im Spannungsmaximum oder in der Nachbarschaft
dazu befindet.
13.) Elektrozaungerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß
das Schwingungssystem des zweiten Impulsgenerators (7) normalerweise außer Betrieb
gehalten ist und die Steuereinrichtung (4, 5) für die Schwingungssysteme dazu ausgebildet
sind, den elektrischen Isolationswiderstand (Rz; 9) des Zaunes gegen Erde fortwährend
festzustellen und bei Unterschreiten eines Schwellenwertes des Isolationswiderstandes
(Rz; 9) (z.B. 5 kΩ) das Schwingungssystem des zweiten Impulsgenerators (7) in Betrieb
zu setzen.
14.) Elektrozaungerät nach Anspruch 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtungen
(4, 5) für die Schwingungssysteme dazu ausgebildet sind, bei Inbetriebsetzen des Schwingungssystems
des zweiten Impulsgenerators (7) für schmale Impulse sofort einen schmalen Impuls
auch noch nach Ablauf des breiten Impulses auszulösen und die Auslösung für die nächstfolgende
Impulskombination für Abgase des schmalen Impulses mit der jeweils eingerichteten
oder eingestellten zeitlichen Zuordnung zum Impuls des ersten Impulsgenerators einzurichten.
15.) Elektrozaungerät nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß
die Steuereinrichtungen (4, 5) für die Schwingungssysteme dazu ausgebildet sind, den
am Energiespeicherkondensator (C₁) des Schwingungssystems für breite Impulse auftretenden
zaunlastabhängigen, zeitlichen Spannungsverlauf festzustellen und als Kriterium zur
Auslösung des zweiten Schwingungssystems auszuwerten.
16.) Elektrozaungerät nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtungen
(4, 5) für die Schwingungssysteme dazu ausgebildet sind, einen typischen sackartigen
Spannungseinbruch (Fig. 3, Fig. 4) am Energiespeicherkondensator (C₁) im Moment der
Impulserzeugung im Schwingungssystem für die Erzeugung breiterer Impulse zur Auslösung
des Schwingungssystems für die Erzeugung schmalerer Impulse derart auszuwerten, daß
der schmale Impuls dann ausgelöst wird, wenn die Spannung am Energiespeicherkondensator
(C₁) bis auf Null oder nahezu auf Null abgefallen ist.
17.) Elektrozaungerät nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwingungssystem
für Erzeugung breiter Impulse mit Einrichtungen (Rückgewinnungsdiode D₄) für Energierückgewinnung
ausgestattet ist, und die Steuerungseinrichtungen (4, 5) für die Schwingungssysteme
derart ausgebildet sind, daß die Auswertung der Spannung am Energiespeicherkondensator
(C₁) erst zu einem Zeitpunkt erfolgt, nachdem der typische sackartige Spannungseinbruch
abgelaufen ist, wobei die Ansprech-Schwellenspannung auf ein so hohes Niveau - z.B.
100 V - eingestellt ist, daß sie bei überwiegender C-Last (8) am Zaun nicht und bei
einer festgelegten R-Last (9) am Zaun - z.B. 5 k Ω - sicher unterschritten wird.
18.) Elektrozaungerät nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit Zerhackertransistor
ausgestatteter DC-DC-Wandler (2) zum Aufladen der Energiespeicherkondensatoren (C₁,
C₂) der Schwingungssysteme vorgesehen ist und die Steuereinrichtungen (4, 5) für die
Schwingungssysteme dazu ausgebildet sind, den zaunlastabhängigen Spannungsverlauf
am Kollektor des Zerhackertransistors im DC-DC-Wandler (2) als Kriterium zur Auslösung
des Schwingungssystems für Erzeugung schmaler Impulse auszuwerten.
19.) Elektrozaungerät nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine die elektrische
Impulsspannung am Zaun (8) abtastende Einrichtung (12) vorgesehen ist, an die die
Steuerungseinrichtungen (4, 5) für die Schwingungssysteme angeschlossen sind.
20.) Elektrozaungerät nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß
Anzeigevorrichtungen vorgesehen sind, die erkennen lassen, ob die Zuschaltung des
schmalen Impulses erfolgt ist.