Электропастух из строчного трансформатора

Электропастух своими руками, вторая версия

Дошли руки сделать усовершенствованную версию электропастуха. По сравнению с предыдущей, она более энергоэффективна и имеет независимую регулировку частоты импульсов и мощности разряда. Сразу посмотрим как работает электропастух, на видео демонстрируется разряд и регулировка частоты.

Статья устарела, схема новой версии электропастуха здесь

Частота разрядов регулируется примерно от 1.7 до 16 герц, чего, как я считаю, более чем достаточно. Теперь посмотрим схему.

Схема электропастуха

Плата имеет размеры 65х30мм:

Условно схема состоит из регулируемого преобразователя напряжения 12 >

400 вольт на шим контроллере UC3845 и генератора импульсов на 555 таймере. Преобразователь заряжает конденсатор C4 до необходимого напряжения после чего происходит его разряд на первичную обмотку катушки зажигания в соответствии с заданной частотой, высоковольтный выход катушки идет на электроизгородь, общий провод подключается к реальной земле.

Напряжение до которого будет заряжен конденсатор регулируется с помощью обратной связи состоящей из элементов R8, R9, R10, C8. При текущих номиналах оно может быть в диапазоне

200-400 вольт, от напряжения зависит мощность импульса. Помимо этого обратная связь также служит цепью разряда конденсатора, и после отключении питания плату можно безопасно брать в руки спустя буквально несколько секунд.

Разряд конденсатора при отключении питания, цена клетки 100 вольт, 1 секунда.

Частота разрядов и выходное напряжение преобразователя независимо друг от друга регулируются переменными резисторами R5 и R9, демонстрацию чего можно посмотреть на следующем видео, цена клетки 100 вольт, 100 миллисекунд.

Сборка устройства

Трансформатор Т1 преобразователя намотан на Ш образном сердечнике ЕЕ25х10х6.35мм. Вторичная обмотка имеет 80 витков провода 0.1мм одним проводом, первичная обмотка 4 витка проводом 0.4 в три провода параллельно. Под крайние керны необходимы прокладки

0.12 мм для обеспечения зазора.

Подойдет практически любой сердечник примерно этих размеров – главное не забыть про зазор. Сначала мотается вторичная обмотка виток к витку, межслойная изоляция два витка обычного скотча. Провод можно взять 0.08-0.12мм. Поверх вторичной обмотки идет первичная в 4 витка проводом 0.3-0.6мм жгутом из 3-4х проводов распределенным по всей длине каркаса.

Во время настройки трансформатор Т1 и катушку зажигания не подключаем. Собираем на плате весь узел на UC3845, 2-й вывод ( VFB ) временно подключаем на землю и подаем питание. На выходе должен получится сигнал как на картинке ниже:

Частота около 50kHz, длительность импульса

Далее собираем весь узел на 555 таймере и проверяем выход, переменным резистором R5 частота должна регулироваться от

Устанавливаем трансформатор и проверяем напряжение на конденсаторе С4, с помощью резистора R9 оно должно регулироваться от

400 вольт, если все в порядке подключаем катушку зажигания и наслаждаемся разрядами, если напряжение на конденсаторе мало и ощущается нагрев транзистора преобразователя – неправильная фазировка трансформатора, необходимо поменять местами концы первичной или вторичной обмотки. Все диоды можно заменить на 1N5819 или HER208.

Следует соблюдать правила безопасности т.к. на схеме присутствует высокое напряжение. Потрогав детали руками в процессе работы, можно неприятно удивиться разрядом конденсатора 400-630 вольт в тело. На переменные резисторы также следует установить пластиковые рукоятки.

На мой взгляд для работы устройства в качестве электропастуха частота разрядов более трех Герц просто не нужна, спокойное животное получив разряд тут же отпрыгнет от изгороди, но если оно агрессивно или запуталось, нет никакого смысла «жарить» его высокой частотой разрядов.

Пробивное расстояние при текущих номиналах составляет до полутора сантиметров чего вполне достаточно. Для любителей «помощнее» следует заменить конденсатор С4 на 2.2uf 630 вольт и пересчитать делитель обратной связи, или же поставить два конденсатора С4 параллельно, что так же увеличит мощность разрядов. В этом случае длина искры будет как и в первой версии электропастуха:

Контакт подписанный на схеме «земля» не имеет связи с «минусом» схемы и представляет собой металлический штырь вбитый в землю и подключенный к общему контакту катушки зажигания.

Если будете повышать напряжение хорошо бы сделать защитный разрядник что бы исключить пробой вторичной обмотки катушки зажигания. Разрядник делается из любой тонкой пластиковой трубки в которую устанавливается два гвоздя с промежутком около 3-х сантиметров, концы заливаются термоклеем и подключаются на выход катушки зажигания.

В отсутствии контакта с животным искра будет образовываться в разряднике а отсутствие искры косвенным образом будет сигнализировать о коротком замыкании или иной поломке. Но опять же, по факту все это не нужно.

При небольшой частоте потребление составляет несколько десятков миллиампер, а значит от одного заряда автомобильного аккумулятора электропастух сможет работать круглосуточно неделями.

При желании могу изготовить данное устройство, пишите. Всего наилучшего!

Источник

Настоящий электропастух, часть 1: трансформатор

Итак, после баловства с электропастухами на катушках зажигания, которые просто физически не могут дать импульс больше чем

одна сотая джоуля, перейдем к действительно серьезным приборам. А серьезный прибор имеет серьезный трансформатор. Достаточно в гугл-картинках набрать «electric fence charger repair», и посмотреть фотографии разобранных устройств мощностью от 5 и выше джоулей, как правило мы увидим довольно серьезных размеров сердечник, а так же один или несколько не менее габаритных конденсаторов, с помощью которых и обеспечивается энергоэффективные импульсы.

Здесь следует учесть что ситуация с джоулями довольно забавна не только среди самоделок, но даже в промышленных устройствах. Например, были получены следующие фотографии:

Промышленное изделие, импортное, заявленная мощность – 6 джоулей. А что внутри? Внутри трансформатор с толщиной набора: 35мм, длина: 65мм, высота: 55мм,

836 вторички, 0.17мм, но главное – конденсатор 450V DC, 4.7uF. Давайте посчитаем: E (джоулей) = (V² x C) / 2 / 1000000. Итак 450 * 450 * 4.7 / 2 / 1000000 = 0,475875 джоуля. Но это энергия запасаемая конденсатором, а выходной импульс с учетом потерь на трансформации будет еще меньше, что, например, можно увидеть в таблице электропастухов OLLI где указана энергия запасаемая в конденсаторе и энергия импульса. Поэтому полученные 0.475875 нужно умножить примерно на 0.8 и получим 0.38 джоуля энергии в одиночном импульсе.

Абсолютно не факт что данный электропастух не подвергался модификациям и возможно раньше там стоял конденсатор обеспечивающий заявленную мощность, но теперь, зная формулу, можно легко узнать что можно ожидать от изделия.

Транфсорматор для электропастуха

Перейдем к практике. Сердечник трансформатора взял из сломанного блока бесперебойного питания и в сборе он имеет следующие размеры:

Каркас для намотки сделал из текстолита толщиной 1 мм, для этого вырезал соответствующего размера куски с запасом по длине, так же дремелем были вырезаны пазы (на фото закрашены красным) глубиной также 1 мм.

Изначально каркас склеивается кусочками скотча, затем для жесткости внутрь закладываются обрезки пенопласта и сверху обматываетс 4-мя слоями фторопластовой плёнки толщиной 0.1 мм с последующей фиксацией отрезком скотча. В случае отсутствия фторопласта для изоляции можно и нужно применять прозрачную плёнку Lomond для печати на лазерных принтерах толщиной 0.1 мм как это описано в статье про злой шокер. Данная плёнка великолепный изоляционный материал, прекрасно показала себя в трансформаторах с выходным напряжением 50 и выше киловольт и поэтому не стоит удерживать себя от её применения.

Мотать буду сперва вторичную обмотку проводом 0.31мм

1000 витков, потом первичную проводом 0.8мм

50 витков. В принципе можно использовать провод

0.27 для вторичной и 0.6 для первичной обмотки, но размер окна сердечника позволяет использовать более толстые провода.

Для начала нужно хорошенько изолировать первый вывод высоковольтной обмотки. Для этого был взят высоковольтный провод от трансформатора ЭЛТ монитора, снята верхняя силиконовая оболочка и выдернуты родные жилы. Получилась отличная полиэтиленовая трубочка которая с легкостью выдержит

20 киловольт что в нашем случае с большим запасом.

Подобную трубочку, например, можно найти в советском антенном кабеле (центральная жила), возможно где-то еще. Если получится найти что-то подобное из фторопласта – тоже хорошо. Сразу хочу подчеркнуть что изоляцию с обычных силовых проводов в данном случае применять нельзя.

Закрепляем вывод как показано на рисунке и начинаем мотать. Процесс выглядит примерно так:

Продолжаем мотать изолируя каждый слой плёнкой с нахлестом

15 мм, пленку закрепляем отрезком скотча шириной около сантиметра по центру, мотаем провод до отрезка и после чего удаляем скотч (плёнка будет удерживаться намотанным проводом) и продолжаем мотать. Таким образом, изолируя каждый слой наматываем необходимое количество витков.

Как организовать второй вывод обмотки видно по фотографии и в пояснении не нуждается. Далее, изолируем вторичную обмотку 3-мя слоями плёнки и мотаем первичную обмотку, ее выводы изолировать не обязательно, главное что бы они были на противоположной выводам первичной обмотки стороне. Изолируем первичную обмотку одним слоем плёнки и закрепляем скотчем.

Натсупает момент подготовки к заливке эпоксидной смолой, здесь следует учесть несколько моментов и с помощью дремеля с отрезным диском добиться следующего результата:

Выступающие края межслойной изоляции были срезаны для получения отступов как это изображено на картинке, после заливки эпоксидкой мы получим отлично изолированный и практически неубиваемый трансформатор. Следующее действие – коробочка для заливки, собрал ее из конструктора лего. В качестве дна – обычная картонка, изнутри всё оклеено скотчем. Эпоксидная смола не имеет с ним адгезии и после отвержения изделие легко извлекается.

Устанавливаем каркас по центру и пластилином изнутри приклеиваем к дну изолируя внутреннее пространство. Также пластилином немного наращиваем каркас в высоту.

Смола обычная ЭД-20, смешивается 10 частей смолы и 1 часть отвердителя. Если переусердствовать с отвердителем может получится очень нехорошая ситуация когда смола закипит а полимеризация займет считанные минуты. Процесс будет сопровождаться сильным нагревом и образованием пузырьков. Изделие после этого будет безнадёжно испорчено.

Смолу следует разогреть на водяной бане до температуры около 60-70 С°, хорошо перемешать и на несколько минут поместить под вакуум для выхода пузырьков воздуха. Слишком сильный вакуум также может вызвать ускоренную полимерзиацию. После вакуумирования смоле нужно дать постоять около 5 минут для окончательного выхода пузырьков.

Медленно заливаем смолу в промежуток между изделием и бортиком коробки примерно на 2/3 объема и помещаем под вакуум. Даём постоять минуту, после чего доливаем оставшуюся часть с некоторым запасом и снова помещаем под вакуум. Данный способ при правильном исполнении обеспечивает высочайшее качество изоляции когда смола проникает во все слои обмотки, выглядит это вот так:

На фото выше разобранный трансформатор от злого шокера, провод там имеет диаметр 0.18 и отлично видно качество намотки и изоляции. Слои пропитаны смолой и выглядят как жгут. Через сутки-двое достаём, очищаем от пластилина и срезаем лишнее.

Выпиливаем пазы под сердечник и начинаем набирать каркас.

Применённый здесь конденсатор имеет 30uF ёмкости и заряжается до 600 вольт, запасаемая энергия 5.4 джоуля, умножаем на 0.8 и получаем энергию импульса около 4,32 джоуля. Искра красивая, жирная, из видео сделал стоп-кадр:

Именно с таким цветом происходит испарение меди на что есть интересная статья в википедии.

Здесь интересный момент, дроссель намотан проводом 0.6 взятым из трансформатора бесперебойника, провод алюминиевый в лаковой изоляции и соединен с первичной обмоткой обычной скруткой. Через какое-то время скрутку пробило, стоп кадр из видео:

Также снял разряды электропастуха на траву, хотел засечь время за которое она обуглится, но разряды оказались настолько громкие что опыт пришлось прервать, совершенно не хотелось доставлять лишние неудобства соседям.

Источник

Электропастух своими руками

Электропастух предназначен для организации электроограждения с целью содержания КРС, лошади, свиньи, овцы, козы и др.

Также электроизгородь может быть использована, например, для защиты медовой пасеки или культурных посевов от бродячих животных.

Принцип работы прибора основывается на прикосновении животного с проволочным ограждением, подключенным к генератору импульсов высокого напряжения, далее электрический ток проходит через животное и возвращается в генератор импульсов через землю с помощью стойки заземления. Тем самым достигается удержание животных в пределах огороженной территории.

Чтобы электроизгородь только отпугивало животных, на неё подаётся короткие высоковольтные импульсы, которые повторяются с интервалом от 10 до 40 в минуту. Примерные тех.характеристики электроизгороди ниже:

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРОИЗГОРОДИ

♦	Наименование	Значение	Примечание
♦	Выходное напряжение импульса	10 000 Вольт
♦	Энергия импульса без нагрузки	3,8 Джоуля	Соответствует требованиям безопасности*
♦	Энергия импульса под нагрузкой 500 Ом	от 0,5 до 3,0 Джоулей	Устанавливается пользователем
♦	Частота импульсов	от 10 до 40 в минуту	Устанавливается пользователем
♦	Протяженность проволочного ограждения	до 12 км проволоки

без потери мощности Площадь ограждения:

— до 100 Га в 3 ряда. ♦ Диапазон напряжения питания 11 – 14,5 Вольт Источник питания:

— автомобильный аккумулятор 12В

— сеть 220В (через стабилизированный блок питания 220/12В) ♦ Потребляемая мощность, не более 6 Ватт ♦ Степень пыле- и влагозащищенности

(в соответствии с международным стандартом IEC 60529) IP 65 Пыленепроницаемость, защита от водяных струй с любого направления

* Согласно методическим рекомендациям ФГБУ ВНИИ Охраны природы «По применению электроограждений для животных».

Схема электропастуха

Генератор импульсов можете изготовить по схеме, которая показана на рисунке ниже:

Список радиодеталей:

Резисторы
R1 — 3К6
R2 — 470К (переменный)
R3 — 33K
R4 — 100K (переменный)
R5 — 2K4
R6, R10 — 100
R7, R9 — 620
R8 — 68K
R11 — 3K
R12 — 51
Конденсаторы
C1, C7, C9 — 0,1 uf
C2, C4, C6, C8 — 0,01 uf
C3 — 10 uf
C5 — 0,47 uf
C10 — 220 uf
C11 — 1000 uf
Транзистор VT1 — IRF640 (200v, 18A) или IRF740,IRF840, а также подойдет другой полевой транзистор не меньше 18А, 60В.
Диоды VD1, VD2, VD3 — 1N4005 (600v, 1A), подойдут диоды не меньше 1А, 60В.
Светодиоды — HL1, HL2
Таймер NE555 — 3 шт.
Автомобильная катушка зажигания от ВАЗ или Москвич (лучше от контактного зажигания).

Описание работы схемы

В основе генератора стоит уже готовый высоковольтный трансформатор, его роль может выполнять катушка зажигания взятая из легкового авто. Катушка зажигания представляет собой трансформатор с низкоомной первичной и высокоомной вторичной катушками. Когда происходит пульсация тока в первичке на вторичке образуются импульсы высокого напряжения. В автомобиле они идут на свечи зажигания, а в этой схеме — на электроизгородь.

Для работы схемы на первичку надо подать импульсное напряжения, которое состоит из прерывающихся пачек импульсов звуковой частоты, они повторяются через определённый период времени. Схема для воссоздания этих импульсов выполнена на трёх интегральных таймерах марки NE555.

На основе таймеров А1 и АЗ изготовлены генераторы инфразвуковых и звуковых колебаний, соответственно. На базе таймера А2 — одновибратор.

Ток на первичку катушки зажигания Т1 идёт через ключ на полевом транзисторе VT 1. Для того чтобы во вторичке Т1 образовалось высокое напряжение нужно, чтобы в первичке ток пульсировал. На основе таймера АЗ изготовлен генератор звуковых импульсов. Когда он работает импульсы звуковой частоты с его выхода (вывод 3) идут на затвор транзистора. В результате на первичке Т1 образовывается пульсирующий ток, он индуцирует высокое переменное напряжение на вторичке.

Управление генератором звуковых импульсов осуществляется уровнем на выводе 4 АЗ. Для того чтобы генератор работал на этом выводе нужно напряжение логической единицы. При логическом нуле генератор блокируется и на его выходе установлен логический ноль.

На базе таймера А1 сделан инфразвуковой генератор, он генерирует импульсы. Частоту этих импульсов можете настраивать при помощи переменного резистора R1. От этого генератора зависит периодичность подачи высоковольтных импульсов на вашу изгородь. Импульсы с вывода 3 А1 идут на вывод 2 А2.

На основе таймера А2 выполнена схема одновибратора. По приходу каждого из импульсов на вывод 2 он формирует один импульс заданной продолжительности, её можете настраивать с помощью переменного резистора R4. Этот импульсный сигнал идёт через резистор R10 на затвор мощного ключевого полевого транзистора VT1, a в стоковой его цепи подключена первичка стандартной автомобильной катушки зажигания Т1. Катушку зажигания можно использовать практически любую. Лучше применить катушку от автомобилей с «контактной» системой зажигания. К примеру, от «Жигулей» ВАЗ — 2101 или 2106, «Москвичей» 412 или 2140.

Печатная плата и расположение деталей

Регулировка частоты импульсов осуществляется путем поворота регулятора «Частота». Значение установленной частоты соответствует указанному на лицевой панели прибора (в импульсах в минуту).

При необходимости можно увеличить охраняемую площадь, включив две катушки зажигания параллельно.

Источник