SE500486C2

SE500486C2 - Ways to adapt the operation of an electric fence to battery type

Info

Publication number: SE500486C2
Application number: SE9102866A
Authority: SE
Inventors: Lars-Arne Eriksson
Original assignee: Alfa Laval Agri Int
Priority date: 1991-10-03
Filing date: 1991-10-03
Publication date: 1994-07-04
Also published as: DE4293194T1; GB2275583A; SE9401075D0; GB2275583B; SE9102866L; GB9405368D0; WO1993007735A1; SE9401075L; SE9102866D0

Abstract

In a method for adapting the operation of a battery powered electric fence energising apparatus to type of battery the rate of decrease of the battery voltage is determined, and the power consumption from the apparatus is decreased if the rate of decrease exceeds a predetermined limit. Further, the energy required for charging a discharge capacitor (C3), arranged to produce output pulses, is determined and an essentially constant current is drawn from the battery during the charging period of said capacitor. <IMAGE>

Description

2 kande temperatur, varvid batteriet helt stängs av vid viss temperatur. 2 temperature, whereby the battery is completely switched off at certain temperature.

Uppfinningen kommer nu att närmare förklaras genom föl- jande beskrivning av ett utföringsexempel av en elstängsel- apparat och dess funktion med hänvisning till bifogade rit- ningar, på vilka figur 1 visar ett schema över ett utförings- exempel av en elstängselapparat, utförd för tillämpning av förfarandet enligt uppfinningen, figur 2 visar utspänning- tid-karaktäristikor för olika batterityper och figur 3 il- lustrerar strömuttaget från batteriet under uppladdningspe- rioden i olika driftsfall.The invention will now be further explained by the following description of an embodiment of an electric fence apparatus and its function with reference to the accompanying drawings in which Figure 1 shows a diagram of an embodiment example of an electric fence apparatus, designed for the application of method according to the invention, figure 2 shows the output voltage time characteristics for different battery types and Figure 3 illustrates the power outlet of the battery during charging period in different operating cases.

I figur 1 visas ett utföringsexempel av en batteridriven elstängselapparat, varvid batteriet är avsett att anslutas till anslutningarna W1 och W2. S1 utgör en brytare för bat- teriets till- och frånkoppling. Över primärsidan på en transformator T1 är en urladdnings- kondensator C3 kopplad. Under uppladdningsperioden för konden- satorn C3 styrs transistorn Trl ingående i DC-DC omvandlaren 2 med korta pulser från en mikroprocessor i styrenheten 4. Detta ger en kortvarig ström från batteriet genom induktansen L1 samt transistorn Trl. När transistorn Trl därefter stryps kommer en spänning att alstras över induktansen L1 som ger en ström genom dioden D3 till kondensatorn C3. Spänningen över kondensatorn C3 kommer således att öka något för varje sådan strömpuls.Figure 1 shows an embodiment of a battery-powered electric fencing device, the battery being intended to be connected to connections W1 and W2. S1 is a switch for battery terry connection and disconnection. Above the primary side of a transformer T1 is a discharge capacitor C3 connected. During the charging period for condensed the catheter C3 is controlled by the transistor Tr1 included in the DC-DC converter 2 with short pulses from a microprocessor in the control unit 4. This provides a short-term current from the battery through the inductance L1 and transistor Trl. When the transistor Trl is then throttled, one comes voltage to be generated across the inductance L1 which provides a current through diode D3 to capacitor C3. The voltage across capacitor C3 will thus increase slightly for each such current pulse.

Spänningen över kondensatorn C3 avkänns av mätenheten 6 via motståndet R2 och när bestämd maximispänning nåtts stoppas laddningsförloppet.The voltage across the capacitor C3 is sensed by the measuring unit 6 via the resistor R2 and when a certain maximum voltage has been reached is stopped the charging process.

Under det efterföljande urladdningsförloppet tänds tyris- torn TYR1 från mikroprocessorn i styrenheten 4. Normalt är mik- roprocessorn programmerad att tända tyristorn TYR1 efter en be- stämd tid från föregående puls. En ström kommer därvid att bör- ja flyta från kondensatorn C3 genom den undre delen av i fig 1 av transformatorns Tl primärlindning, induktansen L2 samt ty- ristorn TYR1. Induktansen L2 har härvid till uppgift att begrän- sa strömmens ökningshastighet.During the subsequent discharge process, the thyroid gland lights up tower TYR1 from the microprocessor in the control unit 4. Normally, the the processor is programmed to turn on the thyristor TYR1 after a certain tuned time from previous pulse. A current will then be yes flow from the capacitor C3 through the lower part of in Fig. 1 of the primary winding of the transformer T1, the inductance L2 and the ristorn TYR1. The inductance L2 has the task of limiting said the rate of increase of the current.

Efter viss tid, när spänningen över transformatorns T1 pri- märsida nått sitt värde, tänder mikroprocessorn i styrenheten 4 tyristorn TYR2, varvid energin i kondensatorn C3 kommer att tömmas genom transformatorns T1 primärlindning och tyristorn r. y] CD CD V2. ÛÖ ('_)\ TYR2.After a certain time, when the voltage across the transformer T1 has reached its value, the microprocessor switches on the control unit 4 the thyristor TYR2, whereby the energy in the capacitor C3 will be emptied through the primary winding of the transformer T1 and the thyristor r. y] CD CD V2. ÛÖ ('_) \ TYR2.

Pulsen genom transformatorns T1 primärlindning kommer att upptransformeras så att man på transformatorns T1 se- kundärsida, till vilken elstängslet är anslutet, får en ut- puls av typiskt 4-8 kV.The pulse through the primary winding of the transformer T1 comes to be transformed so that on the transformer T1 customer side, to which the electric fence is connected, receives an pulse of typically 4-8 kV.

Batteriets drivspänning ligger typiskt i området 5-9 V och laddningsenergin uppgår till 100-350 mJ. Pulslängden är normalt 1,4 sek.The battery's operating voltage is typically in the range 5-9 V and the charging energy amounts to 100-350 mJ. The pulse length is normally 1.4 sec.

Genom motståndet R1 mäts spänningen över kondensatorn C3 kontinuerligt av säkerhetsskäl. Om spänningens uppbyggnad ej sker på föreskrivet sätt bryts uppladdningen från styrenhe- tens 4 mikroprocessor.Through the resistor R1 the voltage across the capacitor C3 is measured continuously for safety reasons. If the build-up of voltage does not takes place in the prescribed manner, the charging from the control unit tens 4 microprocessor.

Den övre primärlindningen i figur 1 hos transformatorn T1 samt dioden D2 möjliggör återvinning av energi, som ej förbrukas i stängselkretsen, genom upplagring i kondensatorn C1. Denna del av apparaten beskrivs ej närmare, då den ej ut- gör del av uppfinningen.The upper primary winding in Figure 1 of the transformer T1 and diode D2 enable energy recovery, which does not consumed in the fencing circuit, by storage in the capacitor C1. This part of the device is not described in more detail, as it is not form part of the invention.

Brytaren S2 möjliggör omkoppling mellan två driftsmoder, nämligen "training" som innebär att full utspänning uttas he- la tiden. Denna driftmod är avsedd att användas under djurens inlärningstid. I driftsmoden "normal" följs varje fulleffekts- puls av ett antal pulser med lägre effekt, vilket minskar ener- giförbrukningen och därmed batterilivslängden. Denna funktion beskrivs ej närmare då den ej utgör del av uppfinningen.Switch S2 enables switching between two operating modes, namely "training" which means that full output voltage is taken out la time. This mode of operation is intended for use under the animals learning time. In the "normal" operating mode, each full-power pulse of a number of pulses with lower power, which reduces the energy data consumption and thus battery life. This feature is not described in more detail as it does not form part of the invention.

Induktansen L2, kondensatorn C2 samt transformatorns T1 primärlindning bildar ett filter för dämpning av högre frek- venser, typiskt frekvenser över 150 kHZ.The inductance L2, the capacitor C2 and the transformer T1 primary winding forms a filter for attenuation of higher frequencies frequencies, typically frequencies above 150 kHz.

Batterispänningen mäts med jämna mellanrum, t ex en gång i timmen, och om batterispänningen sjunker under ett förut- bestämt tröskelvärde eller batterispänningen sjunker alltför snabbt sänks effektuttaget genom att den i kondensatorn upp- lagrade energin minskas.The battery voltage is measured at regular intervals, eg once per hour, and if the battery voltage drops during a pre- certain threshold or the battery voltage drops too the power output is quickly reduced by placing it in the capacitor stored energy is reduced.

Därefter görs varje dygn en ny mätning och en ny tillåten undre tröskelspänning fastläggs, som ligger något under batte- rispänningen, och om spänningen sedan under apparatens drift sjunker under denna nivå reduceras strömuttaget från batteriet så att spänningen åter stiger över denna nivå.Thereafter, a new measurement and a new permitted one are made every day lower threshold voltage is set, which is slightly below the battery the rice voltage, and if the voltage then during the operation of the appliance falling below this level reduces the power consumption of the battery so that the voltage rises above this level again.

För att övervaka batteriets tillstånd och avgöra när det skall bytas sätts ett tillåtet tröskelvärde på batterispännin- 4 gen. Vid användning av ett batteri med fallande spännings- och tid-karaktäristik sätta tröskelvärdet vid en förhållandevis låg nivå, medan för batterier med en huvudsakligen konstant spän- ningsnivå under driftstiden, d v s för alkaliska batterier, sätts den tillåtna tröskelnivån förhållandevis högt, eftersom spänningen sjunker snabbt när batteriet inte längre upprätthål- ler spänningen. Detta illustreras i figur 2 som visar spännings- tid-karaktäristikorna för två olika batterityper. Till batteriet är även en lysdiod LED1 ansluten, som normalt blinkar vid varje utpuls på stängslet, tills batterispänningen sjunkit under fast- ställd nivå. Denna lysdiod LED1 tjänar således såsom indikering av "dåligt batteri". Frånvaro av blinkar från lysdioden LED1 indikerar att batteriet måste bytas.To monitor the condition of the battery and determine when it to be replaced, a permissible threshold value is set on the battery voltage 4 Gene. When using a battery with falling voltage and time characteristics set the threshold at a relatively low level, while for batteries with a substantially constant voltage level during operation, ie for alkaline batteries, the permissible threshold level is set relatively high, because the voltage drops rapidly when the battery is no longer maintained smiles the excitement. This is illustrated in Figure 2 which shows the voltage the time characteristics of two different battery types. To the battery an LED1 LED is also connected, which normally flashes at each pulse on the fence, until the battery voltage has dropped during set level. This LED LED1 thus serves as an indication of "bad battery". Absence of flashing from LED1 indicates that the battery needs to be replaced.

För att skona batteriet och därmed ytterligare öka dess livslängd är apparaten utförd för att reducera effekten vid sjunkande temperatur. För temperaturmätningen används ett till mätenheten 6 anslutet temperaturberoende motstånd R3.To spare the battery and thus further increase its service life, the appliance is designed to reduce the power at falling temperature. For the temperature measurement, one is used temperature-dependent resistor R3 connected to the measuring unit 6.

Vid exempelvis en omgivningstemperatur av + 5° C kan utef- fekten sänkas till 50% och vid - 5° C dras ned till prak- tiskt taget noll.At, for example, an ambient temperature of + 5 ° C, the effect is reduced to 50% and at - 5 ° C is reduced to practically zero.

Såsom nämnts ovan beräknas den medelström som måste ut- tas från batteriet för uppladdning av urladdningskondensatorn C3 till den bestämda spänningsnivån under uppladningsperioden och en väsentligen konstant ström lika med denna medelström uttas från batteriet. Vidare sänks uteffekten och därmed ström- uttaget från batteriet om batterispänningen sjunker på otillå- tet sätt för att skona batteriet. Detta illustreras i fig 3 som visar strömuttaget vid tre olika batterikonstruktioner.As mentioned above, the average current that must be removed from the battery for charging the discharge capacitor C3 to the determined voltage level during the charging period and a substantially constant current equal to this average current removed from the battery. Furthermore, the output power and thus the current outlet from the battery if the battery voltage drops to an unauthorized way to spare the battery. This is illustrated in Fig. 3 showing the power outlet for three different battery designs.

Fallet I illustrerar strömuttaget vid tidigare känd teknik utan möjlighet att inställa storleken på den från batteriet uttagna laddningsströmmen, med fallen II och III visar den inställda, väsentligen konstanta strömmen som uttas under laddningsförlop- pet vid föreliggande uppfinning vid två olika stora batterier.Case I illustrates the power outlet of prior art without possibility to set the size of the one removed from the battery the charging current, with cases II and III showing the set, substantially constant current taken during the charging process in the present invention with two different sized batteries.

Som framgår av figur 3 uttar man en huvudsakligen konstant ström ur batteriet under laddningsförloppet.As can be seen from Figure 3, a substantially constant current is drawn out of the battery during the charging process.

Claims

LH CD C)> - OO 0 \ Patentkrav

A method of adapting the operation of an electric fence apparatus to the type of battery, characterized in that the speed of the reduction of the battery voltage is determined, the power output from the apparatus being reduced if the reduction speed exceeds a predetermined limit value, and that the required energy for charging constant current is drawn from the battery during the charging period for charging the capacitor.

Method according to Claim 1, characterized in that the power output is reduced by lowering the pulse voltage.

Method according to Claim 1 or 2, characterized in that the outdoor temperature is measured and that the output power from the apparatus is reduced when the temperature drops below a certain limit value.

4. A method according to claim 3, characterized in that the output power is lowered in several steps when passing successively lower limit values.

Method according to one of Claims 1 to 4, characterized in that in order to determine when the battery is exhausted and to be replaced, the battery voltage is measured for the first time after a relatively short operating time of the device, after which a lower threshold value for permissible battery voltage is determined. threshold value is significantly below the measured battery voltage.