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:

Хорошо управляемые луга могут компенсировать выбросы от скота 15.02.2026

Животноводство, особенно разведение крупного рогатого скота, часто обвиняют в значительном вкладе в глобальное потепление из-за мощного парникового газа - метана, который выделяется при пищеварении у жвачных животных. Это вызывает острые политические споры и призывы к сокращению потребления мяса. Однако ученые напоминают, что полная картина климатического воздействия отрасли не ограничивается только выбросами от животных: огромную роль играет окружающая экосистема - пастбища, почва и растительность, которые способны активно поглощать углекислый газ из атмосферы. Исследователи из Университета Небраски-Линкольна решили глубже изучить этот баланс. Группа под руководством профессора Галена Эриксона сосредоточилась на том, как правильно организованные пастбища накапливают углерод в растениях и грунте благодаря естественным процессам, стимулируемым выпасом скота. Ученые подчеркивают, что при достаточном уровне осадков и грамотном управлении такие луга превращаются в мощные природные погло ...>>

NASA тестирует инновационную технологию крыла 15.02.2026

Коммерческая авиация ежегодно расходует колоссальные объемы керосина, что сказывается не только на бюджете авиакомпаний, но и на состоянии окружающей среды. В 2024 году глобальные затраты на авиационное топливо достигли 291 миллиарда долларов, и эта сумма продолжает расти. Чтобы справиться с этими вызовами, NASA активно работает над технологиями, способными заметно повысить аэродинамическую эффективность самолетов. Одним из самых перспективных направлений стало создание специальной конструкции крыла, которая максимизирует естественный ламинарный поток воздуха и минимизирует сопротивление. В январе 2026 года специалисты NASA Armstrong Flight Research Center успешно провели важный этап наземных испытаний концепции Crossflow Attenuated Natural Laminar Flow (CATNLF). Для эксперимента под фюзеляж исследовательского самолета F-15B закрепили вертикально ориентированную масштабную модель высотой около 0,9 м (3 фута), напоминающую узкий киль. Такая компоновка позволила подвергнуть прототип р ...>>

Забота о внуках очень полезна для здоровья мозга 14.02.2026

Общение между поколениями приносит радость всей семье, но мало кто задумывается, насколько активно бабушки и дедушки, заботящиеся о внуках, поддерживают свою умственную форму. Регулярное взаимодействие с детьми стимулирует мозг пожилых людей, помогая сохранять память, скорость мышления и общую когнитивную активность. Новые научные данные подтверждают, что такая добровольная помощь не только важна для общества, но и может замедлять возрастные изменения в мозге. Исследователи из Тилбургского университета в Нидерландах провели анализ, чтобы понять, приносит ли уход за внуками реальную пользу здоровью пожилых людей. Ведущий автор работы Флавия Черечес отметила, что многие бабушки и дедушки регулярно присматривают за детьми, и оставался открытым вопрос, насколько это положительно сказывается на их собственном благополучии, особенно в плане когнитивных функций. Ученые поставили цель выяснить, способен ли регулярный уход за внуками замедлить снижение памяти и других умственных способ ...>>

Случайная новость из Архива Новая система швартовки судов с помощью мощных электромагнитов 25.02.2003 В порту Роттердама (Нидерланды) заканчивается подготовка к испытаниям новой системы швартовки судов с помощью мощных электромагнитов. М. Вервей и Э. Фиктори из Дельфтского технического университета разработали электромагниты, поле которых проникает в обшивку судна на весы/а незначительную глубину. Благодаря этому исключается негативное воздействие мощного магнитного поля на людей и чувствительные к нему товары, например, изделия современной электроники. Именно это обстоятельство сдерживало разработки электромагнитных систем швартовки. Причальные магниты представляют собой конструкции, составленные из большого числа тонких стержнеобразных магнитов, размещенных таким образом, что магнитное поле, благодаря близкому расположению разноименных полюсов, концентрируется лишь в непосредственной близости от торцов. Изобретатели уверены, что их разработка позволит не опасаться за сохранность грузов и бортового оборудования судов. По подсчетам изобретателей 52 таких магнита смогут даже в 12-балльный шторм удерживать у причальной стенки 400-метровый контейнеровоз. Чтобы позволить судам покачиваться на волнах, магниты будут периодически выключаться на короткое время и затем включаться снова с такой частотой, которая не даст судну отойти от стенки на слишком большое расстояние.

Другие интересные новости:

▪ Электронная книга PocketBook Basic Lux 4

▪ Синтезирована новая форма углерода

▪ Камера с микролинзами имитирует орлиное зрение

▪ Мобильный принтер Brother PocketJet 7

▪ Гибкий нанотонкий тачскрин

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Основы безопасной жизнедеятельности (ОБЖД). Подборка статей

▪ статья Цветок душистых прерий. Крылатое выражение

▪ статья Почему наши зубы разрушаются? Подробный ответ

▪ статья Инородные тела в дыхательных путях. Медицинская помощь

▪ статья Цифровой мультиметр измеряет температуру. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Перемещение бутылки и стакана. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026