Электрическая изгородь на солнечных элементах. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Альтернативные источники энергии

 Комментарии к статье

Более века тому назад было обнаружено, что с помощью безвредного удара электрическим током можно удерживать домашних животных в загоне. Фермеры и скотоводы нашли этому открытию хорошее применение. Благодаря высоковольтному проводу, проложенному вдоль периметра загона, стало возможным, не прибегая к дорогостоящей прочной изгороди, ограничить свободу передвижения животных.

К сожалению, очень часто в местах расположения животноводческих ферм отсутствует централизованное снабжение электроэнергией, необходимой для питания электрической изгороди. В последнее время для решения этой проблемы прибегают к использованию аккумуляторов. Но аккумуляторные батареи нуждаются в периодическом обслуживании и подзарядке, что делает все устройство весьма громоздким.

Впрочем не стоит волноваться. На помощь пришла солнечная энергия. После установки небольшой фотоэлектрической батареи отпадает необходимость в смене или подзарядке аккумуляторных батарей.

Принципиальная схема устройства

Для электрической изгороди требуется всего лишь маломощный источник питания, что делает использование подобной изгороди более практичным. Зарядное устройство функционирует на основе автомобильной катушки зажигания.

Катушка работает в основном на том же принципе, что и в системе зажигания автомобиля. Когда контакты прерывателя (в нашем случае контакты реле RL1) замыкаются, через первичную обмотку катушки зажигания начинает течь ток, вызывающий увеличение магнитного поля в сердечнике катушки.

При размыкании контактов ток прекращается и магнитное поле начинает спадать. Изменяющееся магнитное поле вызывает появление напряжения во вторичной обмотке катушки. Поскольку отношение числа витков вторичной обмотки к числу витков первичной обмотки очень велико, индуцируемое напряжение также очень велико, точнее 25 кВ. Такого потенциала вполне достаточно, чтобы отпугнуть любых, даже агрессивных животных.

Реле включается транзистором Q1 на короткий период времени (около 15 мс). В течение этого короткого интервала через катушку протекает ток, создающий магнитное поле в сердечнике. Длительность включенного состояния реле задается ждущим мультивибратором, собранным на логических элементах КМОП-структуры, постоянная времени замкнутого состояния определяется величинами С2 и R3. Запуск осуществляется автоколебательным мультивибратором, собранным на двух оставшихся элементах IC1А и IC1В КМОП-структуры. По сути дела этот генератор определяет количество импульсов в минуту подобно прерывателю автомобиля. Период следования импульсов регулируется резистором VR1 в пределах 80-64 имп/мин.

Последний мультивибратор также определяет продолжительность рабочего цикла зарядного устройства. При самой высокой частоте (64 имп/мин) рабочий цикл занимает 1,6% всего периода работы устройства, при низкой частоте (30 имп/мин) - 0,75%. Благодаря подобной комбинации короткого рабочего цикла и использованию элементов КМОП-структуры устройство электрической изгороди потребляет очень мало электроэнергии.

Конструкция

Схема электрической изгороди для простоты выполнена с применением печатного монтажа. Хотя схема в общем не обладает какими-либо особенностями при монтаже, следует проявлять определенную осторожность, работая с КМОП-элементами.

КМОП-элементы очень чувствительны к воздействию статического электричества и требуют аккуратного обращения. Лучше всего сначала закрепить на плате все элементы, а затем уже аккуратно вставить интегральную микросхему и припаять ее паяльником с заземленным жалом.

Микросхема, даже после установки на плату, весьма чувствительна к электрическим наводкам и помехам. Таким образом, катушку зажигания необходимо разместить как можно дальше от платы. Высоковольтный провод ни в коем случае не должен проходить вблизи платы!

Выбирая катушку зажигания для схемы, помните, что подойдет лишь обычная автомобильная катушка. Современные катушки для электронных транзисторных схем зажигания в упомянутых условиях будут сильно искрить в нашей схеме. Можно взять любую катушку от старой модели автомобиля, однако необходимо знать некоторые различия между разными типами катушек.

Некоторые катушки (например, от автомобиля Фольксваген) при включении дают мощный импульс тока. Подобные импульсы снижают срок службы контактов реле. Подобрать силу тока через контакты, отвечающую паспортной величине, можно с помощью резистора R4, ограничивающего ток через первичную обмотку катушки зажигания.

Для продления срока службы реле следует использовать конденсатор, которым комплектуется катушка зажигания. Если он у вас есть, поставьте его в схему вместо конденсатора C3. Этот конденсатор уменьшает искрение между контактами реле в момент разрыва электрической цепи.

Рис.1

Подавление высоковольтного импульса, возникающего в первичной обмотке, продлевает срок службы контактов. Кроме того, конденсатор и катушка образуют нечто вроде колебательного контура, затухающие колебания которого вызывают увеличение высокого напряжения на вторичной обмотке катушки.

Можно поискать высококачественные катушки, развивающие на вторичной обмотке большее напряжение по сравнению со стандартной катушкой. Тем не менее из опыта следует, что можно достичь хороших результатов, применив обычную катушку.

Рис.2

Рис.3

Источник электроэнергии

Теперь мы приблизились к той части конструкции, которая касается солнечной батареи. Как вы видели, были предприняты определенные усилия, чтобы свести к минимуму потребляемую схемой энергию. Это снижает требования к необходимой мощности солнечной батареи.

Первичным источником энергии в устройстве питания, подключаемого к проволочной изгороди, является герметичная свинцово- кислотная аккумуляторная батарея, называемая гельным элементом. По характеристикам она идентична обычной свинцово-кислотной батарее с жидким электролитом, используемой в автомобилях. В отличие от обычных свинцово-кислотных элементов гельные элементы не нуждаются в уходе и могут устанавливаться в любом положении.

Батарея типа Powersonic PS-1260 или подобная ей имеет небольшие габариты (15х6х10 см) и помещается в одном корпусе с электронной схемой.

Для подзарядки аккумуляторов необходима солнечная батарея, которая должна развивать напряжение 12 В при токе 250 мА. В продаже имеется несколько типов батарей, удовлетворяющих этим условиям.

При самостоятельном изготовлении солнечной батареи можно использовать расколотые на четыре части элементы диаметром 7,5 см.

Солнечная батарея такого размера будет генерировать около 3,6 Вт. Это соответствует в среднем 22 Вт в день или 1,6 А-ч. В нормальных условиях гельный элемент емкостью 6 А-ч способен снабдить энергией схему без подзаряда от солнечной батареи в течение около 10 дней в зависимости от частоты генерации высоковольтных импульсов, температуры батареи и т. д.

Установка высоковольтного устройства

Установка высоковольтного устройства для изгороди весьма проста. По всему периметру изгороди натяните проволоку, на которую затем будет подано высокое напряжение. Эта проволока, конечно, должна быть изолирована от земли. Для этой цели подходят керамические изоляторы, которые имеются в продаже в большинстве хозяйственных магазинов. Вместо них можно использовать горлышки от стеклянных бутылок.

Рис.4

Высота подвески проволоки зависит от вида животных, содержащихся в загоне. Для коров и лошадей, как показывает опыт, необходимо установить проволоку на уровне груди. Частота импульсов также определяется видом животных. Во многих случаях для животных, помещенных в новый загон, требуется использовать высокую частоту. После периода "привыкания" животных к неволе частоту можно снизить.

Для защиты аккумулятора от перезаряда необходим регулятор заряда. Для этой цели вполне подойдет этот регулятор. Используйте маломощный транзисторный вариант.

Проволока присоединяется к высоковольтному выводу катушки зажигания. Надежным заземлением служат металлический штырь, воткнутый во влажную почву, или водопроводные трубы, проложенные в земле. Категорически запрещается для этой цели использовать газовые трубы.

Теперь подключите аккумуляторы, установите частоту импульсов, направьте солнечную батарею на юг - и получилась электрическая изгородь!

Автор: Байерс Т.

Смотрите другие статьи раздела Альтернативные источники энергии.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Польза белкового завтрака 14.01.2026

Правильное питание по утрам играет ключевую роль в поддержании здоровья и контроле веса. Многочисленные исследования подтверждают, что состав завтрака может влиять на аппетит в течение всего дня и качество употребляемой пищи. Австралийские ученые провели масштабный эксперимент, который показал, что употребление белковой пищи с утра помогает дольше чувствовать сытость и предотвращает переедание. В исследовании участвовали более 9 тысяч человек среднего возраста 46 лет. В период с 2011 по 2012 год специалисты анализировали рационы респондентов, оценивая долю основных макронутриентов. В среднем участники потребляли 43% углеводов, 31% жиров, 18% белков, 2% клетчатки и 4% алкоголя. Такой рацион позволил ученым проследить взаимосвязь между утренним приемом пищи и пищевым поведением в течение дня. Выяснилось, что участники, чей завтрак содержал недостаточное количество белка, ощущали повышенный аппетит в течение дня. Они ели больше, чем необходимо, и часто выбирали продукты с высоким со ...>>

Технология SmartPower HDR 14.01.2026

Ноутбуки стремительно развиваются в плане графики и мультимедийных возможностей, но яркие дисплеи с высоким динамическим диапазоном (HDR) часто становятся серьезной нагрузкой для аккумуляторов. Длительная работа с видео высокого качества или играми в HDR приводит к быстрой разрядке батареи, что ограничивает мобильность пользователей и снижает комфорт работы. Решить эту проблему призвана новая технология SmartPower HDR, разработанная совместно компаниями Samsung Display и Intel. Суть технологии заключается в динамическом управлении напряжением OLED-панелей. Чипсет ноутбука в реальном времени анализирует пиковую яркость каждого кадра и передает эти данные контроллеру дисплея, который оптимизирует подачу напряжения в зависимости от количества активных пикселей. В отличие от традиционных режимов HDR, где яркость часто фиксируется на максимальном уровне, SmartPower HDR адаптируется к конкретному контенту, что снижает энергопотребление без потери качества изображения. Технология позвол ...>>

Недосып существенно сокращает жизнь 13.01.2026

Сон является одной из самых фундаментальных потребностей человека. Он влияет на обмен веществ, работу сердца и мозга, иммунитет и общее самочувствие. Современный ритм жизни часто заставляет людей жертвовать сном ради работы, учебы или развлечений, но ученые предупреждают: регулярный недосып может иметь далеко идущие последствия для здоровья и долголетия. Исследователи из Орегонского университета здравоохранения и науки пришли к выводу, что сон менее семи часов в сутки связан с сокращением продолжительности жизни. По данным специалистов, хроническая нехватка сна не только вызывает усталость и снижение работоспособности, но и постепенно сказывается на здоровье органов и систем, увеличивая риски развития различных заболеваний. Для анализа ученые использовали обширную национальную базу данных США, сопоставляя показатели ожидаемой продолжительности жизни на уровне штатов с результатами опросов Центров контроля и профилактики заболеваний за период с 2019 по 2025 годы. Они учитывали мно ...>>

Случайная новость из Архива Создан пожирающий информацию квантовый демон Максвелла 31.07.2018 Вместо получения информации о состоянии системы устройство или наблюдатель, выступающий в роли демона Максвелла, может необратимо уничтожать ее. Демоном Максвелла называют мысленный эксперимент, который заключается в том, что некое устройство (демон) способно отделить быстро двигающиеся молекулы от медленных и тем самым извлечь тепло из холодного газа, еще более охладив его. При этом было показано, что устройство может не выполнять никакой работы, и в результате якобы происходит нарушение второго закона термодинамики, поскольку энтропия в системе уменьшается. Хотя демон может потреблять энергию, измеряя скорость молекулы, в некоторых случаях он может избегать увеличения энтропии, если записывает результаты измерений в память, что делает процесс термодинамически обратимым. Однако показано, что рано или поздно у устройства закончатся ресурсы памяти, и он будет вынужден стирать старые данные, что уже необратимо, а значит энтропия, в конечном итоге, вырастет. Ученые поставили эксперимент, чтобы выяснить, как ведет себя информация в случае квантового демона Максвелла, то есть устройства, которое пытается измерить характеристику квантовой системы. Исследователи провели слабые измерения кубита - системы, которая находится в суперпозиции двух состояний - возбужденного и основного. При слабых измерениях система незначительно меняет свое квантовое состояние, когда при обычных наблюдениях суперпозиция "разрушается" до одного из двух состояний. В эксперименте ученые попытались извлечь информацию из кубита, реализованного в виде трансмонного сверхпроводящего устройства. При этом суперпозиция состояний оказывалась ненарушенной, хотя могла непредсказуемым образом меняться. Оказалось, что в этом случае информация о состоянии системы становилась отрицательной, то есть экспериментаторы к концу эксперимента меньше знали о системе, чем до него. По словам ученых, результаты исследования показывают, что извлечение информации из квантового компьютера может быть сложной задачей, поскольку нужно научиться избегать ее потерь.

Другие интересные новости:

▪ DeLorean снова будет выпускаться

▪ Озеро в стакане воды

▪ Flash 11: браузерные игры не уступят консольным

▪ Модули памяти G.Skill DDR4-3333 со сниженными задержками

▪ Белые грибы замедляют старение

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Строителю, домашнему мастеру. Подборка статей

▪ статья Инструкция по охране труда для электросварщиков ручной сварки

▪ статья Почему производителей электрических автомобилей заставляют искусственно повышать их шумность? Подробный ответ

▪ статья Кордовый узел. Советы туристу

▪ статья Проводное дистанционное управление. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Двухканальный стабилизатор на микросхеме TDA2004. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026