[0001] Die Erfindung betrifft ein Elektrozaungerät zur Erzeugung von Elektrozaunimpulsen,
das mindestens zwei an denselben Elektrozaun angeschlossene, gleichzeitig betreibbare
Impulsgeneratoren enthält, wobei 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 Primärwicklung des Impulstransformator schaltenden Schaltelement enthält.
[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 dem 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 elektrischen
Zaunbelastung als der direkt auf den Zaun gegebene Impuls. Der Vergleich der beiden
Impulse jedes Paares gibt dadurch eine Aussage über die augenblickliche elektrische
Zaunbelastung. Ein Zusammenwirken der beiden Impulse im Sinne einer gegenseitigen
Verstärkung wird nicht erreicht und ist dort auch nicht beabsichtigt.
[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 Erstimpuls benutzter energieschwacher
Impuls durch den Einschwingvorgang des Schwingungssystems hervorgerufen wird, wobei
dieser über die Streuinduktivität des Impulstransformators geführte Erstimpuls in
sehr hohem Maße von der augenblicklichen elektrischen Zaunbelastung abhängig ist und
dazu dient, bei geringer elektrischer Zaunbelastung die Entwicklung eines energiestarken
Impulses aus der Hauptschwingung des Schwingungssystems vorzeitig abzubrechen oder
bei höherer elektrischer 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 Erstimpuls 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, sollte durch einen nachgesetzten Impuls
geringerer Spannung die Impulsdauer 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 in jedem Elektrozaunimpuls
mitgegebenen Energie erreicht ist und dennoch unter ungünstigen Bedingungen im Interesse
der Hütesicherheit noch erhöhte 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
in einem Akkumulator zur Verfügung stehende Energiemenge, die im Betrieb des Elektrozaungerätes
auf einen möglichst langen Zeitraum, möglichst über die ganze Hüteperiode ausreichen
sollte.
[0006] Ausgehend von diesen Gegebenheiten kann eine Überlegung nicht zum Ziel führen, die
beinhaltet, daß ein Elektrozaungerät mit zwei Impulsgeneratoren ausgerüstet werden
könnte, von denen der erste wie bei EP 179 435 A2 für den normalen Betrieb des Elektrozaunes
ausgelegt und der zweite im Gegensatz zu EP 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 Zauninsolation die
Leistungsfähigkeit des ersten Impulsgenerators übersteigt. Es würde in solchem Fall
entweder die oben angesprochene Gefahrengrenze überschritten oder bei batteriebetriebenen
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
einzelnen Impulse merklich zu vergrößern, um hierdurch konkurrierenden Forderungen
an Elektrozaungeräten gerecht zu werden:
1. Bei normalen bis trockenen Bodenverhältnissen und guter Zaunisolation sollen Impulse
mit hoher Spannung und großer Impulsdauer erzeugt werden, damit auch bei hohen Übergangswiderständen
in trockenen Böden noch eine ausreichend große wirksame Energiemenge mit den Elektrozaunimpulsen
zur Verfügung steht, um die Hütesicherheit zu gewährleisten, wobei große Impulsdauer
dahingehend zu verstehen ist, daß der durch sie bestimmte Energiegehalt der Impulse
für Mensch und Tier noch 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
ungefährlichem Energiegehalt der Impulse.
3. Die aus der elektrischen Energieversorgung des Elektrozaungerätes abgezogene Energiemenge
soll möglichst klein gehalten werden, was insbesondere bei batteriebetriebenen Elektrozaungeräten
von Wichtigkeit ist.
[0008] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der erste Impulsgenerator
des Elektrozaungerätes mit einem Schwingungssystem für Erzeugung von elektrischen
Hochspannungsimpulsen größerer Impulsdauer und der zweite Impulsgenerator mit einem
Schwingungssystem für Erzeugung elektrischer Hochspannungsimpulse deutlich kleinerer
Impulsdauer versehen sind, wobei das Schwingungssystem des zweiten Impulsgenerators
mit wesentlich geringerer innerer Impedanz als das Schwingungssystem des ersten Impulsgenerators
ausgebildet ist und daß der erste Impulsgenerator Einrichtungen zur Energie-Rückgewinnung
(Rückgewinnungsdiode) enthält, wobei die Sekundärwicklung des Impulstransformators
im ersten Impulsgenerator direkt die Sekundärwicklung des Impulstransformators im
zweiten Impulsgenerator über eine Hochspannungsdiode an den Elektrozaun angeschlossen
sind.
[0009] Durch die Erfindung wird erreicht, daß auch bei begrenztem Energiegehalt der auf
den Elektrozaun gegebenen elektrischen Impulse bei allen denkbaren Bodenverhältnissen
und auch bei erheblichem Zaunbewuchs volle Hütesicherheit gewährleistet ist, ohne
Gefahren für Mensch und Tier hervorzurufen und ohne die Energieversorgung des Elektrozaungerätes
übermäßig zu beanspruchen.
[0010] Dabei wird durch die Erfindung der besondere Vorteil erreicht, daß die den bisherigen
Elektrozaunimpulsen entsprechenden elektrischen Impulse größerer Impulsdauer auch
weiterhin bei günstigen und normalen Betriebsverhältnissen angewendet werden können.
Für ungünstige Betriebsverhältnisse (Zaunbewuchs usw.) werden zusätzlich Elektrozaunimpulse
zweiter Art, nämlich elektrische Impulse merklich kleinerer Impulsdauer wirksam. Diese
elektrischen Impulse zweiter Art sind gemäß der Erfindung erheblich weniger abhängig
vom Zustand der elektrischen Belastung des Elektrozaunes als die elektrischen Impulse
erster Art. Dabei bietet der gemischte Einsatz von elektrischen Impulsen größerer
Impulsdauer und elektrischen Impulsen kleinerer Impulsdauer den Vorteil unterschiedlicher
physiologischer Einwirkung auf die zu hütenden Tiere. Während die Impulse größerer
Impulsdauer den physiologischen Eindruck eines elektrischen Schlages vermitteln, wird
durch die elektrischen Impulse kleiner Impulsdauer der physiologische Eindruck eines
Stiches bei den zu hütenden Tieren erzeugt. Durch die Abhängigkeit der Spitzenspannung
der Impulse größerer Impulsdauer von den Betriebsverhältnissen, ergibt sich eine Abhängigkeit
in der Empfindungsstärke eines elektrischen Schlages von der augenblicklichen elektrischen
Zaunbelastung, während die Hochspannungsimpulse kleinerer Impulsdauer wegen ihrer
nur sehr geringen Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen stets eine praktisch unabhängige
Empfindung eines Stiches vermitteln, wobei die Empfindung eines Stiches allein allerdings
im allgemeinen nicht ausreichen wird, um die gewünschte Hütesicherheit zu gewährleisten.
Jedoch ist die Hütesicherheit bei Zusammenwirken von elektrischem Schlag und Stich
ausreichend, auch wenn die Empfindung eines elektrischen Schlages sehr weitgehend
geschwächt ist.
[0011] Dabei ist von Bedeutung, daß die gemischte Anwendung von Elektrozaunimpulsen größerer
Impulsdauer und kleinerer Impulsdauer, also die gemischte Anwendung von elektrischem
Schlag und Stich der Gewöhnung der zu hütenden Tiere an die Schreckempfindung durch
elektrische Impulse im hohen Maße entgegenwirkt.
[0012] Eine noch verstärkte gegenseitige Zusammenwirkung der Elektrozaunimpulse unterschiedlicher
Art läßt sich erreichen, wenn Impulse unterschiedlicher Art jeweils paarweise im geringen
gegenseitigen Zeitabstand eingesetzt werden. Dies läßt sich damit erklären, daß der
zuerst auftretende Impuls durch Ionisation der im Tierfell enthaltenen Luft einen
elektrischen Leitungsweg für den nachfolgenden Impuls aufbaut.
[0013] Alle diese Vorteile lassen sich durch die Erfindung auch mit geringem Energieaufwand,
d.h. mit geringer Energieentnahme aus der Energieversorgungseinrichtung des Elektrozaungerätes
erreichen, und zwar durch die erfindungsgemäß geschaffene Möglichkeit der Kombination
von herkömmlicher Energierückgewinnung im ersten Impulsgenerator, mit der Erzeugung
von (nadelförmigen) Hochspannungsimpulsen geringer Impulsdauer im zweiten Impulsgenerator.
Durch die direkte galvanische Verbindung zwischen der Sekundärwicklung des Impulstransformators
im ersten Impulsgenerator und dem Elektrozaun, kann die sich sowohl aus den Impulsen
größerer Impulsdauer als auch aus den Impulsen kleinerer Impulsdauer ergebende elektrische
Schwingungsenergie vom Elektrozaun ungehindert über eine das Schaltelement des ersten
Impulsgenerators überbrückende Energierückgewinnungsdiode zum Energiespeicherkondensator
des ersten Impulsgenerators zurückgeführt werden. Die direkte galvanische Verbindung
zwischen der Sekundärwicklung des Impulstransformators und dem Elektrozaun läßt zunächst
befürchten, daß die aus dem zweiten Impulsgenerator kommenden elektrischen Impulse
geringerer Impulsdauer über den Impulstransformator des ersten Impulsgenerators abfließen
könnten. Tatsächlich stellt aber der im ersten Impulsgenerator gebildete, für die
Erzeugung von elektrischen Impulsen größerer Impulsdauer ausgelegte Schwingungskreis
eine sehr hohe Impedanz für die aus dem zweiten Impulsgenerator kommenden Hochspannungsimpulse
kleinerer Impulsdauer dar. Die Auslegung kann in der Praxis so vorgesehen werden,
daß der Ausgang des Impulsgenerators für Hochspannungsimpulse der größeren Impulsdauer
als Sperre für die vom Impulsgenerator erzeugten Hochspannungsimpulse der geringeren
Impulsdauer in Art eines Tiefpaßfilters bildet.
[0014] Grundsätzlich ist denkbar, daß bei dem erfindungsgemäßen Elektrozaungerät die Sicherheitsbedingungen
noch voll eingehalten werden können, wenn die vom ersten Impulsgenerator abgegebenen
Impulse bei geringer R-Last (Zaunisolation 5000 Ω und mehr) des Elektrozauns Spitzenspannungen
bis zu 10 000 V bei Impulsdauer zwischen 80 µs und 300 µs und die vom zweiten Impulsgenerator
abgegebenen Impulse Spitzenspannungen zwischen 3000 V und 5000 V bei Impulsdauer von
ca. 5 µs bis 50 µs aufweisen. Eine besonders zweckmäßige Ausbildung des erfindungsgemäßen
Elektrozaungerätes kann jedoch 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 bis 10 µs sowohl bei geringer R-Last
(Zaunisolation 5000 und mehr) als auch bei mittlerer und hoher R-Last (Zaunisolation
unterhalb 5000 Ω bis unterhalb 500 Ω ) ausgebildet ist.
[0015] Als weitere und ergänzende Möglichkeit für die Energieersparnis, insbesondere bei
batteriebetriebenen Elektrozaungeräten, läßt sich mit der Energierückgewinnungsmöglichkeit
im ersten Impulsgenerator auch noch eine Ausbildung zumindest des Schwingungssystems
des ersten Impulsgenerators dahingehend kombinieren, daß das Schwingungssystem zumindest
des ersten Impulsgenerators in an sich bekannter Weise für die Erzeugung für Einschwingimpulsen
ausgestattet ist:
a) Mit einem Impulstransformator an dessen Primärwicklung ein elektrischer Energiespeicherkondensator
und an dessen Sekundärwicklung ein elektrischer Kondensator, beispielsweise ein 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 einem
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, die
Induktivität und die Streuinduktivität des Impulstransformators mit den Kapazitäten
der an ihm primärseitig und sekundärseitig angeschlossenen elektrischen Kondensatoren
in dem bekannten, das elektrische Verhalten verdeutlichende Ersatzschaltbild einen
gekoppelten Serien- und Parallelschwingkreis bilden, dessen Serienschwingkreis die
Streuinduktivität, 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 Energiespeicherkondensator 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 im Serienschwingkreis wirksamen elektrischen
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
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 energiegeladener
Impulse größerer Impulsdauer 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 Steuerungseinrichtung
des Gesamtgenerators dahingehend einzuwirken, daß je nach gewünschter Einstellung
an diesen Steuerungseinrichtungen der Einschwingvorgang auch die Erzeugung der Hochspannungsimpulse
geringerer Impulsdauer unterdrücken kann. Auf diese Weise kann das erfindungsgemäße
Elektrozaungerät besonders energiesparend ausgebildet werden.
[0017] In bevorzugter Ausführungsform der Erfindung sind die Schwingungsysteme 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 sein kann. Die elektrische Kapazität des Energiespeicherkondensators
im ersten Impulsgenerator kann dabei zwischen etwa dem Doppelten bis Zehnfachen der
elektrischen Kapazität des Energiespeicherkondensators im zweiten Impulsgenerator
sein. Da auch die Gegeninduktivität des Impulstransformators für die Frequenz der
im Schwingungssystem erzeugten elektrischen Schwingungen bestimmend ist, kann im zweiten
Impulsgenerator zusätzlich auch ein Impulstransformator wesentlich geringerer Gegeninduktivität
vorgesehen werden, als im ersten Impulsgenerator.
[0018] Es besteht auch in anderer Ausführungsform der Erfindung 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 vom
Quadrat der an dem Energiespeicherkondensator angelegten elektrischen Spannung, läßt
sich die vom Energiespeicherkondensator aufgenommende und im Schwingungssystem umgesetzte
elektrische Energie auch auf diese Weise einstellen. Da jedoch die Impulsdauer von
der Frequenz der im Schwingungssystem erzeugten elektrischen Schwingung 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..
[0019] Zur Minderung der inneren Impedanz im Schwingungssystem des zweiten Impulsgenerators
kann auch der Impulstransformator im zweiten Impulsgenerator mit enger elektrischer
Ankopplung zwischen seiner Primärwicklung und seiner Sekundärwicklung und nur kleinem
Streufaktor ausgebildet sein.
[0020] Die Steuerungseinrichtungen für die Impulsgeneratoren können im Rahmen der Erfindung
dazu ausgebildet sein, die Schwingungssysteme in zeitlicher Versetzung für die Erzeugung
des 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, beispielsweise
im Sinne einer Ionisierung der an und im Tierfell vorhandenen Luft und Übertragung
der Energie des jeweils zweiten auftretenden Impulses über den so geschaffenen elektrischen
Leitungsweg auf das abzuschreckende Tier.
[0021] In einfacher Ausführung der Erfindung ist es möglich, beide Systeme, nämlich die
Erzeugung energiebeladener Impulse größerer Impulsdauer und die Erzeugung von Hochspannungsimpulsen
kleinerer Impulsdauer ständig zu betreiben. Dabei würde bei normaler Zaunisolation
die Erzeugung der Hochspannungsimpulse geringerer Impulsdauer mehr oder weniger leer
mitlaufen bei geringfügig erhöhtem aber noch tragbaren Dauerverbrauch an Batteriestrom.
Dieser Dauerverbrauch wäre insbesondere auch deshalb tragbar, weil wegen der wirksamen
Energierückgewinnung auch die mit den Hochspannungsimpulsen geringer Impulsdauer in
den Zaun abgegebene Energie über die Energierückgewinnungseinrichtung in den Energiespeicherkondensator
des ersten Impulsgenerators zurückgeführt wird.
[0022] Vorzugsweise soll aber der Impulsgenerator für Hochspannungsimpulse geringer Impulsdauer
erst zugeschaltet werden, wenn die Zaunbelastung einen bestimmten Widerstandswert
unterschritten hat, z.B. 5 k Ω . Die energiebeladenen Impulse größerer Impulsdauer
werden bei ohm'scher Zaunbelastung naturgemäß stärker gedämpft, als die Hochspannungsimpulse
geringer und sehr geringer Impulsdauer. Dies bedeutet, daß die Spitzenspannung des
energiebeladenen Impulses größerer Impulsdauer sich bei abnehmender Zaunisolation
bis zu 1000 V bei beispielsweise 500 Ω Isolationswiderstand reduziert. Der Hochspannungsimpuls
geringer oder sehr geringer Impulsdauer aus dem zweiten Impulsgenerator bestimmt bei
abnehmenden Isolationswiderständen des Elektrozaunes die Spannungshöhe, da er praktisch
ungedämpft bleibt, mit dem Ergebnis, daß an beispielsweise 500 Isolationswiderstand
ein Grundimpuls größerer Impulsdauer niedriger Spitzenspannung und ein elektrischer
Nadelimpuls hoher Spitzenspannung auftreten.
[0023] Im Rahmen der Erfindung können die Steuereinrichtungen für die Schwingungssysteme
dazu ausgebildet sein, den Impulsgenerator zu Erzeugung von Impulsen geringer Impulsdauer
bei guten und normalen Betriebsbedingungen ausgeschaltet zu halten und erst bei solchen
Betriebsbedingungen einzuschalten, unter welchen die von dem ersten Impulsgenerator
erzeugte Impulse größerer Impulsdauer merklich gedämpft werden. Auf diese Weise wird
die optimale energiesparende Zusammenwirkung der beiden unterschiedlichen Impulse
gewährleistet. Wird im Rahmen der Erfindung das Schwingungssystem für die Hochspannungsimpulse
geringer Impulsdauer normalerweise außer Betrieb gehalten, so können die Steuereinrichtungen
für die Schwingungssysteme dazu ausgebildet werden, die elektrische Zaunbelastung
bzw. den elektrischen Isolationswiderstand des Zaunes gegen Erde fortwährend festzustellen
und bei Unterschreiten eines gezielt festgelegten Schwellenwertes des Isolationswiderstandes
(z.B. 5 k Ω ) den zweiten Impulsgenerator für die Erzeugung von Hochspannungsimpulsen
geringer Impulsdauer in Betrieb zu setzen. Diese Feststellung der elektrischen Zaunbelastung
kann aufgrund des bei jeder Impulserzeugung auftretenden Maßes der Entladung des Energiespeicherkondensators
oder auch aufgrund der Zeit für die Wiederaufladung des Energiespeicherkondensators
erfolgen.
[0024] Da es bei Benutzung des energiebeladenen Impulses größerer Impulsdauer zur Steuerung
für Einschalten des Impulsgenerators für Hochspannungsimpulse geringerer Impulsdauer
praktisch nur möglich ist, zunächst die Auslösung des Hochspannungsimpulses geringer
Impulsdauer zeitlich nach Ablauf des die Steuerung auslösenden ersten Impulses vorzunehmen,
soll im Rahmen der Erfindung für das nächste Impulspaar eine zeitliche Umsteuerung
dahingehend erfolgen, daß der Hochspannungsimpuls geringer Impulsdauer mit den energiebeladenen
Impuls größerer Impulsdauer zusammengeführt wird. Hierzu können die Steuerungseinrichtungen
für die Impulsgeneratoren erfindungsgemäß dazu ausgebildet sein, bei Inbetriebsetzen
des Impulsgenerators für Hochspannungsimpulse geringer Impulsdauer sofort einen solchen
Hochspannungsimpuls auch noch nach Ablauf des energiebeladenen Impulses größerer Impulsdauer
auszulösen und die Auslösung für die nächstfolgende Impulskombination für Abgabe des
Hochspannungsimpulses geringer Impulsdauer zeitlich im Bereich des Spannungsmaximums
des energiebeladenen Impulses größerer Impulsdauer einzurichten. Hierdurch wird nach
Ablauf des ersten Doppelimpulses - Detektions-Impulses - beim nächsten periodischen
Doppelimpuls der zweite Einzelimpuls, d.h. der Hochspannungsimpuls geringer Impulsdauer
zeitlich so verschoben, daß er auf den energiebeladenen Einzelimpuls aufgesetzt wird,
vorzugsweise auf dem Scheitel oder in die Nähe davon. Er kann aber auch schon in der
Anfangsphase des energiebeladenen Impulses größerer Impulsdauer auftreten.
[0025] Mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist es möglich, auch "bewuchsfeste"
batteriebetriebene Elektrozaungeräte zu bauen, ähnlich bewuchsfest wie starke, aus
dem elektrischen Leitungsnetz betriebene Elektrozaungeräte.
[0026] Bei mit Akkumulator betriebenen Elektrozaungeräten kann bei gleichen Hütewirkungen
wie bisher eine deutliche Stromeinsparung erreicht werden.
[0027] Bei bewuchsfesten Elektrozaungeräten mit Akkumulatorbetrieb oder Batteriebetrieb
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 lassen auch gravierende
Zustandsänderungen am Zaun bisher nicht erkennen.
[0028] 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.
[0029] 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.
[0030] 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 starkem Bewuchs
und bei Tierberührung kann hohe R-Last, beispielsweise Absinken der Zaunisolation
auf 5000 Ω und weniger eintreten.
[0031] 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.
[0032] 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.
[0033] 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.
[0034] Die Arbeitsweise des ersten Impulsgenerators 6 sei im folgenden anhand von Figur
3 erläutert:
[0035] 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).
[0036] 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.
[0037] 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.
[0038] 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.
[0039] 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.
[0040] 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.
[0041] Bei Zäunen üblicher Länge (ca. 1 bis 3 km) wird bei entsprechender Geräteauslegung
die Nullinie nicht erreicht.
[0042] 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.
[0043] Im Fall der Grenzbelastung bei etwa 500Ω, 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 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.
[0044] 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.
[0045] 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.
[0046] 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.
[0047] 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
denselben Elektrozaun angeschlossene, gleichzeitig betreibbare Impulsgeneratoren (6,
7) enthält, wobei 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 (W ) des Impulstransformators (Tr₁,
Tr₂) schaltenden Schaltelement (S₁, S₂) enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der erste
Impulsgenerator (6) mit einem Schwingungssystem für Erzeugung von elektrischen Hochspannungsimpulsen
größerer Impulsdauer und der zweite Impulsgenerator (7) mit einem Schwingungssystem
für Erzeugung elektrischer Hochspannungsimpulse deutlich kleinerer Impulsdauer versehen
sind, wobei das Schwingungssystem des zweiten Impulsgenerators (7) mit wesentlich
geringerer innerer Impedanz als das Schwingungsystem des ersten Impulsgenerators (6)
ausgebildet ist, und daß der erste Impulsgenerator (6) Einrichtungen zur Energie-Rückgewinnung
(Rückgewinnungsdiode D4) 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
angeschlossen sind.
2. Elektrozaungerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Impulsgenerators
(6) für Hochspannungsimpulse der größeren Impulsdauer als Sperre für die vom zweiten
Impulsgenerator (7) erzeugten Hochspannungsimpulse der geringeren Impulsdauer in Art
eines Tiefpassfilters ausgebildet ist.
3. Elektrozaungerät nach Anspruch 1 oder 2, 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.
4. Elektrozaungerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 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 ein 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 Energiespiecherkondensator (C₁) ständig an einen Aufladestromkreis (2)
angeschlossen ist und im Parallelschaltungskreis von Energiespiecherkondensator (C₁)
und Primärwicklung (W₁₁) des Impulstransformators ein mittels eines Impulstimers (5)
zum Zünden in vorher festgelegter zeitlicher Folge gesteuerter Schalter (S₁) zu 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 in bekannter Weise 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; Cz; 8) gegeben sind;
c) wobei mit dem Schließen des Schalters im Parallelschaltungskreis von Energiespeicherkondesnator
(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
wirksame ohm'sche Widerstände bestimmt sind, und zum Öffnen des Parallelschaltungskreises
von Energiespiecherkondensator (C₁) und Primärwicklung (W₁₁) des Impulstranformators
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 Energiespiecherkondensator (C₁) vollständig entladen ist.
5. Elektrozaungerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Benutzung eines
Thyristors (Th) als Schalter (S₁) dieser Thyristor (Th) bezüglich seiner Freiwerdezeit
und der Impulstimer (5) bezüglicher 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 O und π₁) des sinusförmigen Einschwingstromes ist,
- daß der Thyristor während des Verlaufes 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 Einschwingstromes nicht ausreicht, den Thyristor (Th)
zu sperren bzw. in gesperrtem Zustand zu halten.
6. Elektrozaungerät nach Anspruch 4, 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 teilweie unterdrückte negative Halbwelle (zwischen π₁
und 2π₁) des sinusförmigen Einschwingungsstromes nicht ausreicht, das Schaltelement
zu sperren bzw. in gesperrtem Zustand zu halten.
7. Elektrozaungerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, 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.
8. Elektrozaungerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß
das Schwingungssystem des zweiten Impulsgenerators (7) normalerweise außer Betrieb
gehalten ist und Steuereinrichtungen (4, 5) für die Impulsgeneratoren (6, 7) vorgesehen
und 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 k Ω ) das Schwingungssystem des zweiten
Impulsgenerators (7) in Betrieb zu setzen.
9. Elektrozaungerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtungen
(4, 5) für die Schwingungssysteme dazu ausgebildet sind, bei Inbetriebsetzen des Schwingungssystems
des zweiten Impulsgenerators (7) sofort einen Impuls geringer Impulsdauer auch noch
nach Ablauf des Impulses größerer Impulsdauer auszulösen und die Auslösung für die
nächtfolgende Impulskombination für Abgabe des schmalen Impulses mit der jeweils eingerichteten
oder eingestellten zeitlichen Zuordnung zum Impuls des ersten Impulsgenerators (6)
einzurichten.
10. Elektrozaungerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß
die Steuereinrichtungen (4, 5) für die Impulsgeneratoren (6, 7) dazu ausgebildet sind,
den am Energiespeicherkondensator (C₁) des ersten Impulsgenerators (6) für Impulse
größerer Impulsdauer auftretenden zaunlastabhängigen, zeitlichen Spannungsverlauf
festzustellen und als Kriterium zur Auslösung des zweiten Impulsgenerators (7) auszuwerten.
11. Elektrozaungerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtungen
(4, 5) für die Impulsgeneratoren (6, 7) dazu ausgebildet sind, einen typischen sackartigen
Spannungseinbruch (Fig. 3, Fig. 4) am Energiespiecherkondensator (C₁) im Moment der
Impulserzeugung im ersten Impulsgenerator (6) zur Auslösung des zweiten Impulsgenerators
(7) für die Erzeugung von Impulsen geringerer Impulsdauer derart auszuwerten, daß
der Impulsgenerator (7) für Impulse geringerer Impulsdauer dann ausgelöst wird, wenn
die Spannung am Energiespeicherkondensator (C₁) des ersten Impulsgenerators (6) unter
einen gezielt festgelegten Schwellenwert abgefallen ist.
12. Elektrozaungerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungseinrichtungen
(4, 5) für die Impulsgeneratoren (6, 7) derart ausgebildet sind, daß die Auswertung
der Spannung am Energiespeicherkondensator (C₁) des ersten Impulsgenerators (6) 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 (9) am Zaun nicht und bei einer festgelegten
R-Last (9) am Zaun - z.B. 5 k Ω - sicher unterschritten wird.
13. Elektrozaungerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit Zerhackertransistor
ausgestatteter DC-DC-Wandler (2) zum Aufladen der Energiespeicherkondensatoren (C₁,
C₂) der Impulsgeneratoren (6, 7) vorgesehen ist und die Steuereinrichtungen (4, 5)
für die Impulsgeneratoren (6, 7) dazu ausgebildet sind, den zaunlastabhängigen Spannungsverlauf
am Kollektor des Zerhackertransistors im DC-DC-Wandler (2) als Kriterium zur Auslösung
des zweiten Impulsgenerators (7) für Erzeugung der Impulse geringerer Impulsdauer
auszuwerten.
14. Elektrozaungerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine die elektrische
Impulsspannung am Zaun (8) abtastende Einrichtung (12) vorgesehen ist, an die die
Steuerungseinrichtungen (4, 5) für die Impulsgeneratoren (6, 7) angeschlossen sind.
15. Elektrozaungerät nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß
Steuereinrichtungen für die Impulsgeneratoren (6, 7) vorgesehen sind, mit welchen
wahlweise je ein Impuls eines ersten Impulsgenerators (6) und eines zweiten Impulsgenerators
(7) in gewünschter gegenseitiger zeitlicher Zuordnung auslösbar sind.
16. Elektrozaungerät nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtungen
(4, 5) für die Impulsgeneratoren (6, 7) dazu ausgebildet sind, die Schließzeitpunkte
für die Schaltelemente (S₁, S₂) beider Schwingungssysteme in ihrer zeitlichen Zuordnung
wahlweise zu verstellen.
17. Elektrozaungerät nach Ansprüchen 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtungen
(4, 5) für die Impulsgeneratoren (6, 7) 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 Impulsgenrators
(6) erzeugte Impuls im Spannungsmaximum oder in der Nachbarschaft dazu befindet.
18. Elektrozaungerät nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß
Anzeigevorrichtungen vorgesehen sind, die erkennen lassen, ob die Zuschaltung des
zweiten Impulsgenerators (7) für Impulse geringerer Impulsdauer erfolgt ist.