| Dokumentenidentifikation |
DE10332267B4 17.11.2005 |
| Titel |
Verfahren zum Betreiben eines Elektrozaungerätes und Elektrozaungerät |
| Anmelder |
Horizont Gerätewerk GmbH, 34497 Korbach, DE |
| Erfinder |
Weinreich, Wilhelm, Dipl.-Ing., 34497 Korbach, DE; Schmidt, Heinrich, 34497 Korbach, DE |
| Vertreter |
Fuchs, Mehler, Weiß & Fritzsche, 65201 Wiesbaden |
| DE-Anmeldedatum |
10.07.2003 |
| DE-Aktenzeichen |
10332267 |
| Offenlegungstag |
03.02.2005 |
| Veröffentlichungstag der Patenterteilung |
17.11.2005 |
| Veröffentlichungstag im Patentblatt |
17.11.2005 |
| IPC-Hauptklasse |
H05C 1/04
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| Beschreibung[de] |
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Elektrozaungerätes,
das Impulse in einen daran angeschlossenen Elektrozaun einspeist, der eine Lastimpedanz
aufweist, die bei Mensch- oder Tierberührung reduziert wird. Die Erfindung betrifft
auch ein Elektrozaungerät mit einem Ladekondensator und einem durch einen Zeitgeber
in einem vorbestimmten Takt angesteuerten Schalter, der den über einen Wandler aufgeladenen
Ladekondensator über einen Zauntransformator auf einem daran sekundärseitig angeschlossenen
Elektrozaun impulsförmig entlädt.
Elektrozaunanlagen dienen in der Landwirtschaft und anderen Anwendungen
zur Einzäunung von Nutztieren und auch zur Ausgrenzung von Wildtieren. Nach EN 60335-2-76
werden Hochspannungsimpulse im Abstand von ca. 1 sek in den Zaun eingespeist. Diese
Impulse haben Energieinhalte in Joule, wobei die Energie auf 5 Joule bei Belastung
mit 500 Ohm am Gerät begrenzt ist. 500 Ohm ist ein Messwiderstand, der einen Tierkörperwiderstand
nachbilden soll und der auch als Körperwiderstand eines Menschen gilt.
Elektrozäune haben bestimmte Parameter wie Zaunkapazität (nF), Leitungswiderstände
(Ohm), Ableitwiderstände (Ohm) und Bodenwiderstände (Ohm). Diese elektrischen Größen
betasten das Elektrozaungerät und beeinflussen die Impulsdaten wie Spannungshöhe
und Impulsenergie.
Als Belastungsgröße für das Gerät dient die Lastimpedanz, die aus
den Parametern berechnet werden kann.
Ein Zaun ganz ohne Ableitung durch Bewuchs verbraucht praktisch keine
Energie. Es genügt, einen relativ schwachen Impuls am Zaun entlang laufen zu lassen,
um ein Tier, das irgendwo den Zaun berührt, sicher abzuschrecken. Erfahrungswerte
sind hier etwa 0,2 – 0,5 Joule bei hoher Spannung, beispielsweise 5000V.
Elektrozäune sind in der Regel der Allgemeinheit frei zugänglich für
Spaziergänger, Kinder, auch kranke und alte Menschen. Diese dürfen nicht gefährdet
werden, wenn sie zufällig oder absichtlich den Zaun berühren.
Ein leichter Schlag bei Berührung gibt einen Warnhinweis derart, dass
sich die Person – aber natürlich auch das Tier – entfernt und keinen
weiteren Versuch unternimmt, den Zaun zu überwinden. Dies soll die normale und ungefährliche
Funktion des Elektrozaunes sein.
Wenn der Zaun mit hohem Gras, Büschen und dergleichen bewachsen ist,
wird die Impulsenergie vom Draht zum Boden abgeleitet, insbesondere bei nassen oder
feuchten Bedingungen. Bei gleichzeitiger Tierberührung ist dann nicht mehr genügend
Abschreckenergie vorhanden, der Elektrozaun kann nicht mehr hüten und verliert seine
eigentliche Funktion. Dem kann nur begegnet werden, wenn die Impulsenergie deutlich
erhöht wird – von bspw. 0.5 Joule auf 5 Joule.
Übliche netzbetriebene Elektrozäune werden daher mit ca. 2 –
5 Joule Ladeenergie betrieben, damit auch bei Bewuchs oder sehr langen Zäunen eine
sichere Abschreckung gewährleistet ist. In Sonderfällen werden auch noch weit höhere
Impulsenergien verwendet.
Impulsenergien dieser Größe können aber beim Menschen zu Schäden führen,
insbesondere bei Kindern, die evtl. auch tödlich verlaufen können. Das Sicherheitslimit
der Vorschrift kann die in der Praxis auftretenden möglichen Risiken nicht abdecken.
Es ist weltweit zu zahlreichen ernsthaften Unfällen gekommen.
Bekannt sind auch Geräte, die an einen Zaun ohne Bewuchs mit hohem
Ableitwiderstand nur geringe Impulsenergien abgeben und dann, wenn ein niedriger
Widerstand registriert wird, sofort auf höhere Impulsenergien umschalten. Auch dieses
System ist geeignet, kritische Situationen zu erzeugen, wenn ein Mensch beispielsweise
mit dem Kopf zwischen zwei Drähte gerät, wobei in diesem Fall der wirksame Widerstand
kleiner als 500 Ohm bspw. 200 Ohm sein kann und wobei das Gerät sofort die Impulsenergie
stark erhöht und somit auch Schaden anrichten kann.
Aus der DE 102 10 144 A1
sowie aus der DE 15 64 092 C sind
Verfahren bekannt, bei welchen Elektrozaungeräte in Abhängigkeit der Lastimpedanz
des Zaunes die Impulsenergie steuern. Aus der DE
691 04 259 T2 ist ein Verfahren zum Betreiben eines Elektrozaungerätes
bekannt, das Impulse in einen daran angeschlossenen Elektrozaun einspeist, der eine
Lastimpedanz aufweist, die bei Mensch- oder Tierberührung reduziert wird. Weitere
Elektrozaungeräte sind bekannt aus der DE
198 36 050 A1 und der DE 43 27 572
C1.
Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
ein Verfahren zum Betreiben eines bekannten Elektrozaungerätes sowie ein neuartiges
Elektrozaungerät anzugeben, wobei das Verfahren und das Gerät die beschriebene Gefährdung
noch zuverlässiger verhindern.
Verfahrensmäßig wird die Aufgabe mit den Merkmalen
gemäß Anspruchs 1 gelöst, wobei bei einer ersten hohen Lastimpedanz die in dem vorbestimmten
Takt eingespeisten Impulse niederenergetisch sind und nach Reduzierung der ersten
Lastimpedanz auf eine zweite Lastimpedanz für einen einstellbaren Verzögerungszeitraum,
der sich mindestens über eine Mehrzahl der vorbestimmten Takte erstreckt, unverändert
bleiben und nach Ablauf dieses Verzögerungszeitraumes die Energie der in dem vorbestimmten
Takt eingespeisten Impulse wesentlich erhöht wird.
Denkbar ist eine Zeitverzögerung von beispielsweise 20 bis 30 Sekunden.
Der Verzögerungszeitraum muss in jedem Falle so bemessen werden, dass sich Personen,
die mit dem Zaun in Kontakt gekommen sind, sich problemlos freimachen können und
damit keinen Schaden erleiden. Nach Verstreichen des Verzögerungszeitraumes und
dann weiter reduzierter Lastimpedanz ist davon auszugehen, dass die Impedanzreduzierung
durch Bewuchs oder ähnlichem bewirkt wird. Es kommt dann die Erhöhung der Impulsenergie
nach der zeitlichen Verzögerung in vollem Umfange zur Wirkung und sorgt dafür, dass
dann die Hütewirkung am Zaun weiter gegeben ist. Von dem Moment an, in welchem die
Person mit den Drähten des Zaunes in Kontakt kommt bis zum Ende des Verzögerungszeitraumes
wird nur ein Bruchteil der Energie umgesetzt, so dass keine Gefahr mehr gegeben
ist. Bei Veränderungen der Lastimpedanz, wie dies bei Berührungen durch Mensch oder
Tier der Fall ist, spricht die automatische Anpassung der Impulsenergie an die geänderte
Bedingung nicht an. Dies ist für die Abschreckung auch nicht erforderlich, da der
Zaun nur mit dem Einzelwiderstand belastet wird und keine zusätzliche Energieableitung
gegeben ist, solange kein Bewuchs zu der Impedanzreduzierung beiträgt. Bleibt die
Belastung erhalten, ist in der Regel Bewuchs am Zaun vorhanden oder es liegt eine
Störung vor, beispielsweise dadurch, dass der Zaun einen Kurzschluss hat. In diesem
Fall wird wesentlich höhere Impulsenergie benötigt, um die hohe Spannung aufrechtzuerhalten
und genügend Energie bereitzustellen. Genau diese Energie wird nach dem Verzögerungszeitraum
bereitgestellt.
Dementsprechend ist gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens
vorgesehen, dass bei der ersten hohen Lastimpedanz nur soviel Energie in den Zaun
eingespeist wird, dass der Zaun seine Hütewirkung sicher ausüben kann, so dass einer
Person keinerlei Schaden zugefügt werden kann. Dies ist bevorzugt dann gegeben,
wenn je Impuls nur ca. 0,5 Joule in den Zaun eingespeist wird.
Nach Ablauf des Verzögerungszeitraumes wird die Impulsenergie so erhöht,
dass parallel zur Energieableitung, beispielsweise durch Bewuchs, noch ausreichend
Energie zur Abschreckung von Tieren zur Verfügung steht. Dies ist vorteilhaft beispielsweise
dann der Fall, wenn je Impuls ca. 5 Joule in den Zaun eingespeist wird.
Gerätetechnisch wird die Aufgabe gelöst durch ein Elektrozaungerät
mit den Merkmalen gemäß Anspruchs 6, das so ausgebildet ist, dass bei einer ersten
hohen Lastimpedanz Impulse mit niedriger Energie in dem vorbestimmten Takt in den
Zaun eingespeist werden und bei Reduzierung der ersten Lastimpedanz auf eine zweite
Lastimpedanz für einen einstellbaren Verzögerungszeitraum, der sich mindestens über
eine Mehrzahl der vorbestimmten Takte erstreckt, unverändert bleiben, bevor Impulse
in dem vorbestimmten Takt mit wesentlich höherer Energie in den Zaun eingespeist
werden.
Bevorzugt ist ein Sensor vorgesehen, der den elektrischen Strom oder
die Spannung oder die Kombination aus beiden nach einem Entladeimpuls erfasst, wobei
diese Information in einem nachgeschalteten Steuerteil derart ausgewertet wird,
dass Art und Größe der Zaunbelastung mittels der Lastimpedanz ermittelt werden,
und wobei der in dem vorbestimmten Takt angesteuerte Schalter in Abhängigkeit von
der Zaunbelastung während des Entladevorganges unterbrochen wird, wenn die Impulsenergie
einen vorgebbaren Wert erreicht hat. Zwischen dem Steuerteil und dem Taktgeber ist
ein Verzögerungsteil geschaltet, welches eine Erhöhung der Impulsenergie im Falle
der Reduzierung der Lastimpedanz des Elektrozaunes um einen einstellbaren Verzögerungszeitraum
verzögert.
Das Verzögerungsteil kann beispielsweise realisiert sein durch einen
Mikroprozessor. Diese Lösung ist relativ aufwendig. Einfacher ist der Einsatz eines
Zählers, der den Verzögerungszeitraum einfach anzählt. Andere Lösungen für das Verzögerungsteil
sind möglich.
Die Erfindung wird beispielhaft anhand einer Prinzipschaltung des
erfindungsgemäßen Elektrozaunes gemäß der einzigen Zeichnungsfigur näher erläutert.
Über einen Wandler (nicht dargestellt) und über eine Diode
2 wird der Ladekondensator C1 auf einen bestimmten Wert, vorzugsweise den
auf den Maximalwert der Ladespannung aus einer Spannungsquelle (nicht dargestellt)
aufgeladen. Ein getakteter Schalter 4, der von einem Takt geber (T) seine
Durchschaltimpulse erhält, schließt den primärseitigen Kreis in zeitlich gleichmäßigen
Abständen, beispielsweise in Abständen von 1 s beispielsweise für 0,1 bis 0,3 ms.
Während dieser kurzen Impulsdauer fließt ein Strom vom Ladekondensator C 1 über
die Primärwicklung des Zauntransformators 3 und über den Schalter
4. Der Zauntransformator 3 transformiert die
Spannung sekundärseitig hoch, so dass ein Hochspannungsimpuls entsteht, der in den
Zaun eingespeist wird. Der Zaun ist eine Lastimpedanz (Vierpol) bestehend aus den
Parametern, Zaunkapazität, Leitungswiderstand, Ableitwiderstand, Bodenwiderstand
und auch Leitungsinduktivität. Er ist als aus dem ohmschen Widerstand RZ
und dem Kondensator CZ bestehend dargestellt.
Der Sensor S bestimmt aus Impulsstrom und Impulsspannung die Lastimpedanz,
die letzten Endes die maßgebliche Last für das Elektrozaungerät darstellt. Diese
Last kann sich in weiten Bereichen bewegen. So liegt sie bei starkem Bewuchs bei
100 Ohm, bei Tierberührung bei ca. 500 Ohm und im bewuchsfreien Zustand bei 20 kOhm
bis MOhm. Der vom Sensor S ermittelte Lastwiderstand wird in dem nachgeschalteten
Steuerteil St ausgewertet. Das Steuerteil St unterbricht dann über den Zeitgeber
T den getakteten Schalter 4 während des Entladevorgangs.
Erfindungsgemäß ist zwischen Steuerteil St und Taktgeber T ein Verzögerungsglied
Vz eingebaut. Bei einer Veränderung der Lastimpedanz von hohen zu niedrigen Werten
sorgt das Verzögerungsglied Vz dafür, dass der Befehl zur Erhöhung der Impulsenergie
zeitlich verzögert umgesetzt wird.
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| Anspruch[de] |
- Verfahren zum Betreiben eines Elektrozaungerätes, das Impulse in einem
vorbestimmten Takt in einen daran angeschlossenen Elektrozaun einspeist, der eine
Lastimpedanz (RZ, CZ) aufweist, die bei Mensch- oder Tierberührung
reduziert wird, wobei, bei einer ersten hohen Lastimpedanz (RZ, CZ)
die in dem vorbestimmten Takt eingespeisten Impulse niederenergetisch sind und nach
Reduzierung der ersten Lastimpedanz (RZ, CZ) auf eine zweite
Lastimpedanz für einen einstellbaren Verzögerungszeitraum, der sich mindestens über
eine Mehrzahl der vorbestimmten Takte erstreckt, unverändert bleiben, und nach Ablauf
dieses Verzögerungszeitraumes die Energie der in dem vorbestimmten Takt eingespeisten
Impulse wesentlich erhöht wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, wobei bei der ersten hohen Lastimpedanz
(RZ, CZ) nur soviel Energie in den Zaun eingespeist wird,
dass der Zaun seine Hütewirkung sicher ausüben kann, so dass einer Person keinerlei
Schaden zugefügt werden kann.
- Verfahren nach Anspruch 2, wobei je Impuls ca. 0,5 Joule in den Zaun
eingespeist wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei nach Ablauf des Verzögerungszeitraumes
die Impulsenergie so erhöht wird, dass parallel zur Energieableitung durch etwaigen
Bewuchs noch ausreichend Energie zur Abschreckung von Tieren zur Verfügung steht.
- Verfahren nach Anspruch 4, wobei je Impuls ca. 5 Joule eingespeist
wird.
- Elektrozaungerät mit einem Ladekondensator (C1) und einem durch einen
Zeitgeber (T) in einem vorbestimmten Takt angesteuerten Schalter (4), der
den über einen Wandler aufgeladenen Ladekondensator (C1) über einen Zauntransformator
(3) auf einem daran sekundärseitig angeschlossenen Elektrozaun impulsförmig
entlädt, der eine Lastimpedanz (RZ, CZ) aufweist, welche bei
Mensch- oder Tierberührung reduziert wird, wobei, bei einer ersten hohen Lastimpedanz
(RZ, CZ) Impulse mit niedriger Energie in dem vorbestimmten
Takt in den Zaun eingespeist werden und bei Reduzierung der ersten Lastimpedanz
auf eine zweite Lastimpedanz für einen einstellbaren Verzögerungszeitraum, der sich
mindestens über eine Mehrzahl der vorbestimmten Takte erstreckt, unverändert bleiben,
bevor Impulse in dem vorbestimmten Takt mit wesentlich höherer Energie in den Zaun
eingespeist werden.
- Elektrozaungerät nach Anspruch 6, wobei ein Sensor (S) vorgesehen ist,
der den elektrischen Strom oder die Spannung oder die Kombination aus beiden nach
einem Entladeimpuls erfasst, wobei diese Information in einem nachgeschalteten Steuerteil
(St) derart ausgewertet wird, dass Art und Größe der Zaunbelastung mittels der Lastimpedanz
ermittelt werden, und wobei der in dem vorbestimmten Takt angesteuerte Schalter
(4) in Abhängigkeit von der Zaunbelastung während des Entladevorganges
unterbrochen wird, wenn die Impulsenergie einen vorgebbaren Wert erreicht hat, und
dass zwischen dem Steuerteil (St) und dem Taktgeber (T) ein Verzögerungsteil (Vz)
geschaltet ist, welches eine Erhöhung der Impulsenergie im Falle der Reduzierung
der Lastimpedanz des Elektrozaunes um den Verzögerungszeitraum verzögert.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen
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