太陽電池を備えた電気柵。スキーム、説明

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太陽電池を搭載した電気柵。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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XNUMX世紀以上前、無害な感電によってペットを檻の中に閉じ込めることができることが発見されました。農民と牧畜民はこの発見を有効に活用しました。パドックの周囲に沿って敷設された高圧線のおかげで、高価な頑丈なフェンスに頼ることなく、動物の自由な移動を制限することが可能になりました。

残念ながら、畜産現場では電気柵に電力を供給するために必要な電力を集中供給していないことが非常に多くあります。最近、この問題を解決するために電池が使用されています。しかし、充電式バッテリーは定期的なメンテナンスと再充電が必要なため、デバイス全体が非常に面倒になります。

ただし、心配しないでください。太陽エネルギーが助けになりました。小型太陽電池アレイを設置した後は、電池を交換したり充電したりする必要はありません。

デバイスの概略図

電気柵は低電力の電源のみを必要とするため、電気柵の使用がより実用的になります。充電器は車の点火コイルに基づいて機能します。

コイルは基本的に車の点火システムと同じ原理で動作します。ブレーカー接点 (この場合は RL1 リレー接点) が閉じると、点火コイルの一次巻線に電流が流れ始め、コイルコア内の磁界が増加します。

接点が開くと電流が止まり、磁界が減少し始めます。磁界が変化すると、コイルの二次巻線に電圧が発生します。一次巻線の巻数に対する二次巻線の巻数の比が非常に大きいため、誘導電圧も非常に高く、正確には 25 kV になります。この可能性は、攻撃的な動物であっても怖がらせるのに十分です。

リレーはトランジスタ Q1 によって短期間 (約 15 ミリ秒) オンになります。この短い間隔の間に、コイルに電流が流れ、コア内に磁界が生成されます。リレーのオン状態の期間は、CMOS構造の論理要素に組み込まれたスタンバイマルチバイブレータによって設定され、閉状態の時定数はC2とR3の値によって決まります。この起動は、CMOS 構造の残りの 1 つの要素 IC1A および IC1B に組み込まれた自励発振マルチバイブレータによって実行されます。実際、この発電機は車のブレーカーと同様に、80 分あたりのパルス数を決定します。パルス繰り返し周期は、抵抗 VR64 によって XNUMX ～ XNUMX imp/min の範囲内に調整されます。

最後のマルチバイブレーターは、充電器のデューティサイクルの持続時間も決定します。最高周波数 (64 imp/min) では、デューティサイクルはデバイスの動作期間全体の 1,6% を占め、低周波数 (30 imp/min) では 0,75% を占めます。この短いデューティサイクルと CMOS 素子の使用の組み合わせにより、電気柵デバイスの消費電力は非常に少なくなります。

デザイン

電気柵のスキームは簡単にするためにプリント配線を使用して作成されます。通常、回路の配線には特別な特徴はありませんが、CMOS 素子を使用する場合は注意が必要です。

CMOS セルは静電気に非常に弱いため、慎重に取り扱う必要があります。まず基板上のすべての要素を固定し、次に集積回路を慎重に挿入し、先端が接地されたはんだごてではんだ付けすることをお勧めします。

マイクロ回路は、基板に取り付けられた後でも、電気的干渉や干渉に対して非常に敏感です。したがって、イグニッションコイルは基板からできるだけ遠くに配置する必要があります。高電圧線は決して基板の近くを通らないでください。

回路用のイグニッションコイルを選択するときは、通常の自動車用コイルのみが使用できることに注意してください。電子トランジスタ点火回路用の最新のコイルは、上記の条件下で回路内で強力にスパークします。古い車のモデルからどのコイルでも使用できますが、異なるタイプのコイルの違いをいくつか知っておく必要があります。

一部のコイル (フォルクスワーゲン車など) は、オンにすると強力な電流パルスを発生します。このようなパルスはリレー接点の寿命を縮めます。抵抗器 R4 を使用して、パスポート値に対応する接点を流れる電流の強さを選択できます。これにより、点火コイルの一次巻線を流れる電流が制限されます。

リレーの寿命を延ばすために、イグニッションコイルに付属のコンデンサを使用する必要があります。持っている場合は、コンデンサ C3 の代わりに回路に入れてください。このコンデンサは、電気回路が遮断された瞬間のリレー接点間のスパークを軽減します。

ソーラー電気柵
Pic.1

一次巻線に発生する高電圧パルスを抑制することで接点の寿命を延ばします。さらに、コンデンサとコイルは一種の発振回路を形成し、その減衰振動によりコイルの二次巻線の高電圧が増加します。

標準コイルと比較して二次巻線に高い電圧を発生させる高品質のコイルを探すことができます。ただし、経験上、従来のコイルでも良好な結果が得られることがわかっています。

ソーラー電気柵
Pic.2

ソーラー電気柵
Pic.3

電源

ここで、太陽電池に関する設計の部分に来ました。ご覧のとおり、回路によって消費されるエネルギーを最小限に抑えるためにいくつかの努力が払われてきました。これにより、太陽電池アレイに必要な電力の要件が軽減されます。

ワイヤーフェンス駆動装置の主電源は、ゲル電池と呼ばれる密閉型鉛蓄電池です。従来の自動車用湿式鉛蓄電池と性能は同等です。従来の鉛酸セルとは異なり、ゲルセルはメンテナンスフリーで、任意の位置に取り付けることができます。

Powersonic PS-1260 または類似のバッテリーは、寸法が小さく (15x6x10 cm)、電子回路付きの XNUMX つのケースに収まります。

バッテリーを再充電するには、12 mA の電流で 250 V の電圧を発生する太陽電池が必要です。これらの条件を満たすバッテリーがいくつか市販されています。

太陽電池の自社製造では、直径7,5cmの素子をXNUMX分割して使用できます。

このサイズの太陽電池アレイは約 3,6 ワットを生成します。これは、22 日あたり平均 1,6 W、または 6 Ah に相当します。通常の条件下では、10Ah ゲルセルは、高電圧パルスの発生頻度や電池温度などにもよりますが、約 XNUMX 日間太陽電池から再充電することなく回路に電力を供給することができます。

高電圧装置の設置

高電圧フェンス装置の設置は非常に簡単です。フェンスの全周にワイヤーを張り、高電圧を供給します。もちろん、このワイヤはアースから絶縁されていなければなりません。ほとんどの金物店で市販されているセラミック絶縁体がこの目的に適しています。代わりに、ガラス瓶の口を使用することもできます。

ソーラー電気柵
Pic.4

ワイヤー吊り下げの高さは、柵内で飼育されている動物の種類によって異なります。牛や馬の場合、経験上、胸の高さにワイヤーを取り付ける必要があることがわかっています。パルス周波数は動物の種類によっても決まります。多くの場合、新しい檻に入れられた動物は高周波を使用する必要があります。動物を飼育環境に「慣れさせる」一定期間が経過すると、頻度を減らすことができます。

バッテリーを過充電から保護するには、充電レギュレータが必要です。この目的に適していますこのレギュレーター。低電力トランジスタのオプションを使用してください。

ワイヤは点火コイルの高電圧出力に接続されます。湿った土壌または地中に敷設された水道管に金属ピンを突き刺すことにより、確実な接地が提供されます。この目的でガス管を使用することは固く禁じられています。

電池を接続し、パルス周波数を設定し、太陽電池アレイを南に向ければ、電気柵の完成です。

著者：バイヤーズT。

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