ELECTRIFICATEUR DE CLOTURE ELECTRIQUE

La présente invention a pour objet un électrificateur de clôture électrique.

Un électrificateur de clôture électrique comprend généralement un ou plusieurs condensateur(s) chargé(s) à une tension de quelques centaines de volts et déchargé(s) périodiquement dans le primaire d'un transformateur élévateur de tension, la période étant par exemple d'environ une seconde.

Dans le cas de la décharge d'un unique condensateur, la tension crête de l'impulsion de sortie est atteinte dès la ou les toutes premières microseconde(s) de l'impulsion de sortie. Le courant crête de l'impulsion de sortie est atteint au même moment que la tension crête. Il n'est donc pas possible de déterminer l'impédance présente aux bornes de l' électrificateur avant que la tension crête et le courant crête n'aient été atteints.

Pour un transformateur T donné, et pour une tension de charge de condensateur donnée, la tension crête associée à un condensateur est, pour une impédance donnée de clôture électrique branchée aux bornes de l' électrificateur, fonction de la capacité du condensateur. Par exemple, sur une clôture d'impédance donnée, un condensateur de 8 μF chargé à 600 V, lorsqu'il se décharge dans le transformateur T, produit une impulsion de sortie présentant une tension crête Ul, alors qu'un condensateur de 25 μF chargé à 600 V, lorsqu'il se décharge dans le transformateur T, produit une impulsion de sortie présentant une tension crête U2, avec U2 > Ul .

En outre sur une clôture d'impédance donnée, pour un transformateur T donné, et pour un condensateur C donné, la tension crête de l'impulsion de sortie varie en fonction de la tension de charge du condensateur. Par exemple, si le condensateur C est chargé à 650 V, l'impulsion de sortie présentera une tension crête U3, alors que si le condensateur C est chargé à 900 V l'impulsion de sortie présentera une tension crête U4, avec U4 > U3.

On connaît des électrificateurs contrôlant la tension de charge d'un condensateur pour moduler la tension crête (donc également le courant crête) de l'impulsion de sortie en fonction de l'impédance aux bornes de l'électrificateur (impédance déterminée par exemple par analyse de la mesure du courant et/ou de la tension de l'impulsion au primaire ou au secondaire du transformateur). Par rapport à un électrificateur à tension unique de charge du condensateur, par exemple 600 V, ces électrificateurs présentent l'inconvénient d'être onéreux du fait de la nécessité de prévoir un étage électronique de modulation de la tension de charge du condensateur.

On sait, d'autre part, que suite à des accidents mortels, les fabricants d' électrificateurs commencent à se méfier autant de l'énergie de l'impulsion de sortie que du courant crête maximum susceptible de circuler dans le corps d'une personne se trouvant au contact de la clôture.

Il est également connu d'adapter l'énergie de l'impulsion de sortie d'un électrificateur en fonction de l'impédance et/ou de l'évolution de l'impédance détectée à ses bornes. Pour cela, on peut par exemple ne pas charger (ou ne pas charger complètement, ou ne pas décharger, ou ne pas décharger complètement) un ou plusieurs condensateur(s) de l'électrificateur sur certaines plages d'impédance, éventuellement sous

certaines conditions temporelles telles que l'attente de la fin d'une temporisation déclenchée par un passage sous une impédance donnée. La demande de brevet US 2002/0079909 propose en alternative la possibilité de shunter la seconde partie de l'impulsion au primaire du transformateur. Cependant, si le shunt n'est que partiel, c'est-à-dire qu'une résistance non nulle est prévue dans la piste en dérivation au primaire du transformateur, alors la sécurité effective de l'électrificateur dépend du bon état de la résistance. Si celle-ci - en général une résistance bobinée, car dans le circuit de décharge du condensateur - vient en défaut, plus rien ne peut circuler dans la piste de dérivation. Par suite, l'intégralité de la seconde partie de l'impulsion circule systématiquement dans le primaire du transformateur, et la sécurité de l'électrificateur n'est plus assurée sans que, de plus, l'utilisateur n'en soit averti.

Un autre moyen connu pour résoudre le problème de la limitation du courant crête et/ou de l'énergie est d'utiliser un électrificateur comprenant deux transformateurs ou deux primaires différents d'un unique transformateur, aptes à être utilisés sélectivement en fonction de l'impédance aux bornes de l'électrificateur. Ce moyen présente l'inconvénient d'être cher. Le document WO-95/18520 décrit un électrificateur de clôture électrique comportant, en série entre le primaire du transformateur et la masse, un ensemble de pistes électriques en parallèle présentant des impédances différentes. L'électrificateur comporte un ensemble de thyristors, commandés par un microcontrôleur, pour sélectionner à chaque instant, parmi ledit ensemble de pistes électriques, une piste électrique reliant le primaire du transformateur à la masse. En fonctionnement normal, le microcontrôleur commande systématiquement les thyristors de manière qu'ils soient successivement conducteurs à la suite les uns des autres au

cours de chaque cycle courant. Lorsque l'impédance passe en dessous d'un seuil prédéterminé, le microcontrôleur modifie les temps de conduction des thyristors pour limiter l'énergie des impulsions de sortie.

L'électrificateur décrit dans ce document présente l'inconvénient que son fonctionnement est complexe. De plus, la commande des thyristors à chaque cycle entraîne une usure et donc des risques de panne.

La présente invention a pour but de proposer un électrificateur qui évite au moins certains des inconvénients précités et qui permette de contrôler le courant crête et/ou l'énergie de manière simple, économique et sûre. A cet effet, l'invention a pour objet un électrificateur de clôture électrique comportant au moins un condensateur de décharge, des moyens de charge dudit au moins un condensateur, un transformateur, et un microcontrôleur apte à commander la décharge dudit au moins un condensateur vers le primaire dudit transformateur, caractérisé en ce qu'il comporte, en série entre ledit au moins un condensateur et le primaire dudit transformateur, un ensemble de pistes électriques en parallèle présentant des impédances différentes, résistives, et/ou inductives et/ou capacitives, et un commutateur permettant de sélectionner, parmi ledit ensemble de pistes électriques en parallèle, une piste électrique pour relier ledit au moins un condensateur au primaire dudit transformateur, le microcontrôleur commandant ledit commutateur en fonction de conditions relatives à l'évolution de l'impédance aux bornes dudit électrificateur, ledit microcontrôleur commandant, en fonctionnement normal, ledit commutateur de manière que ledit au moins un condensateur se décharge via une unique piste électrique sélectionnée parmi ledit ensemble de pistes électriques.

Selon un mode de réalisation de l'invention, ledit ensemble de pistes électriques comprend au moins une première piste électrique présentant une résistance non nulle et une deuxième piste électrique présentant une résistance sensiblement nulle. Selon un mode de réalisation de l'invention, ledit ensemble de pistes électriques comprend au moins deux pistes électriques présentant deux résistances différentes l'une de l'autre.

Selon un mode de réalisation de l'invention, ledit ensemble de pistes électriques comprend au moins une piste électrique présentant une capacité non nulle.

De préférence, en fonctionnement normal, ledit microcontrôleur commande ledit commutateur de manière que ledit au moins un condensateur soit relié au primaire dudit transformateur via la piste électrique présentant la plus forte résistance ou la plus faible capacité. Avantageusement, lorsque ledit microcontrôleur détermine que l'impédance aux bornes dudit électrificateur remplit des conditions prédéterminées, ledit microcontrôleur commande le commutateur de manière que ledit au moins un condensateur soit relié au primaire dudit transformateur via une piste électrique permettant d'augmenter le courant crête des impulsions de sortie.

En alternative, ledit microcontrôleur commande ledit commutateur de manière que ledit au moins un condensateur soit relié au primaire dudit transformateur systématiquement via la piste électrique présentant la moins forte impédance, résistive, et/ou inductive et/ou capacitive sauf au cours de temporisations qui sont déclenchées lorsque ledit microcontrôleur détermine que l'évolution de l'impédance aux bornes dudit électrificateur remplit des conditions prédéterminées.

Selon un mode de réalisation de l'invention, l'électrificateur comporte plusieurs condensateurs de décharge, ledit microcontrôleur commandant des macro- impulsions composées de la décharge successive, éventuellement partiellement superposée, desdits plusieurs condensateurs.

De préférence, l'un desdits condensateurs, appelé premier condensateur, est choisi pour que le courant crête généré au secondaire dudit transformateur par ledit premier condensateur soit inférieur à 20 A pour toute valeur d'impédance supérieure à 50 Ohm, les autres desdits condensateurs étant aptes à générer des courants crête supérieurs à 20 A pour les très basses impédances.

L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative détaillée qui va suivre, de plusieurs modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples purement illustratifs et non limitatifs, en référence aux dessins schématiques annexés.

Sur ces dessins : - la figure 1 est une vue schématique simplifiée d'un électrificateur de clôture électrique selon un premier mode de réalisation de l'invention ; la figure 2 est une vue similaire à la figure 1 montrant un deuxième mode de réalisation de l'invention ; et - la figure 3 est une vue similaire à la figure 1 montrant un troisième mode de réalisation de l'invention.

En se référant à la figure 1, on voit un électrificateur 1 comprenant un condensateur C, apte à être chargé à une tension de quelques centaines de volts par des moyens non représentés. L' électrificateur 1 comprend un transformateur 4, dont le secondaire 4b est relié d'une part à une borne haute tension 5 et d'autre part à une borne neutre 6, et un microcontrôleur 3, apte à commander la décharge du condensateur C vers le primaire 4a du transformateur 4. Un ou plusieurs fils de clôture 7 sont connectés à la borne haute tension 5. L' électrificateur 1 comporte un commutateur 8 permettant de sélectionner, parmi un ensemble de pistes électriques en parallèle P ₁ à Pj, i étant un entier supérieur ou égal à 2, une piste électrique reliant le condensateur C au primaire 4a du transformateur 4. Sur la figure 1, l'ensemble de pistes électriques comporte une première piste électrique P ₁ présentant une résistance R, par exemple de l'ordre de quelques dixièmes d'Ohms, et une deuxième piste électrique P ₂ présentant une résistance sensiblement nulle.

Le commutateur 8 est par exemple un triac. En variante non limitative, le commutateur 8 pourrait être un thyristor ou un relais ou un IGBT. A titre d'exemple et selon un mode de réalisation particulier, l'ensemble des pistes électriques comprend une première piste P ₁ de résistance Ri _; et une deuxième piste P ₂ de résistance sensiblement nulle, montée en parallèle sur la piste P ₁ , et comprenant un triac apte à ouvrir ou fermer le circuit électrique de la piste P ₂ . On va maintenant décrire un premier exemple de mode de fonctionnement possible de l' électrificateur 1.

En fonctionnement normal, le commutateur 8 est commandé par le microcontrôleur 3 de manière que le condensateur C soit relié au primaire 4a du transformateur 4 via la piste électrique présentant la plus forte résistance, c'est-à-dire la première piste P ₁ . Périodiquement, le microcontrôleur 3 commande la décharge du condensateur C à travers le primaire 4a du transformateur 4, via la première piste P ₁ dont la résistance R a pour effet de limiter, ou « brider », le courant crête et l'énergie de l'impulsion de sortie.

Simultanément, le microcontrôleur 3 détermine l'impédance présente aux bornes de Pélectrifïcateur 1 lors des dernières impulsions ou lors de l'impulsion en cours. Lorsque le microcontrôleur 3 détermine que l'impédance remplit des conditions prédéterminées, par exemple lorsque l'impédance est en dessous d'un seuil prédéterminé depuis une durée suffisante, le microcontrôleur 3 commande le commutateur 8 de manière que le condensateur C soit relié au primaire 4a du transformateur 4 via une piste électrique de résistance plus faible, ici la deuxième piste P ₂ .

Cela a pour effet de débrider l'impulsion, c'est-à-dire d'augmenter le courant crête et l'énergie des impulsions de sortie. Ce mode de fonctionnement permet d'augmenter le courant crête et l'énergie des impulsions en présence de végétation au contact de la clôture.

Un autre exemple de mode de fonctionnement possible de l'électrificateur 1 est qu'en mode normal le commutateur 8 est commandé par le microcontrôleur 3 de manière que le condensateur C soit relié au primaire 4a du transformateur 4 via la piste électrique présentant la moins forte résistance, c'est-à-dire la seconde piste P ₂ . Et que seulement lorsque le microcontrôleur 3 détermine que l'impédance passe pour la première fois en dessous d'un premier seuil prédéterminé

(ou, cas de figure opposé, au-dessus d'un deuxième seuil prédéterminé), alors, pendant une durée de temporisation donnée, le commutateur 8 est commandé par le microcontrôleur 3 de manière que le condensateur C soit relié au primaire 4a du transformateur 4 via la piste électrique présentant la plus forte résistance, c'est-à-dire la première piste P ₁ . A la fin de la temporisation, dès lors que l'impédance est restée depuis le début de la temporisation sous le seuil prédéterminé, le commutateur 8 est commandé par le microcontrôleur 3 de manière que le condensateur C soit à nouveau relié au primaire 4a du transformateur 4 via la piste électrique présentant la moins forte résistance, c'est-à-dire la seconde piste P ₂ . Par la suite, l'observation par le microcontrôleur d'une remontée de l'impédance au dessus du premier seuil prédéterminé, suivie plus tard d'une redescente sous ce seuil verrait le microcontrôleur à nouveau commander le déclenchement d'une nouvelle temporisation et d'un bridage temporaire concomitant.

Ce cas du passage de l'impédance en dessous du premier seuil prédéterminé correspond par exemple au cas du contact d'une personne sur la clôture. (Le cas de figure opposé du passage de l'impédance au- dessus du deuxième seuil prédéterminé correspond par exemple au cas du raccourcissement brusque de la longueur de clôture électrifiée lors de l'ouverture d'une barrière disposée au milieu de la clôture.)

Sur ces exemples on observe bien qu'une défaillance de la résistance de bridage R - généralement une résistance bobinée, car placée dans le circuit de décharge - se traduit par le fait que la branche P ₁ ne conduit plus. Ceci garantit la sécurité des personnes car l'impulsion ne circulera plus dans ces modes où le microcontrôleur commande le commutateur 8 pour que le courant crête et/ou l'énergie soient bridés. L'absence d'impulsion sera en outre un signal visible pour l'utilisateur de la panne

du système de sécurité le protégeant contre des courants crête et/ou des énergies trop importants.

La figure 2 montre un deuxième mode de réalisation de l'invention dans lequel l'ensemble de pistes possibles en parallèle comprend une première piste électrique P ₁ présentant une résistance R ₁ , une deuxième piste électrique P ₂ présentant une résistance R ₂ , une troisième piste électrique

P ₃ présentant une résistance R ₃ , une quatrième piste électrique P ₄ présentant une résistance R ₄ , et une cinquième piste électrique P ₅ présentant une résistance sensiblement nulle. Les résistances R ₁ , R ₂ , R ₃ et R ₄ sont choisies telles que R ₁ ≠ R ₂ ≠ R ₃ ≠ R ₄ , par exemple R ₁ > R ₂ >

Le fonctionnement est similaire à ce qui a été décrit précédemment. Le microcontrôleur 3 détermine l'impédance présente aux bornes de l'électrificateur 1 puis commande le commutateur 8 de manière que le condensateur C soit relié au primaire 4a du transformateur 4 via la piste électrique Pj adaptée à l'impédance.

De manière générale, l'ensemble de pistes électriques P ₁ à Pj en parallèle peut comprendre un nombre quelconque de pistes électriques. Il est également possible qu'aucune des pistes électriques ne présente une résistance sensiblement nulle.

Par ailleurs, chacune des pistes électriques peut comprendre une impédance résistive, et/ou inductive et/ou capacitive, c'est-à-dire une impédance purement résistive, ou purement inductive, ou purement capacitive, ou une association d'impédances de caractéristiques différentes.

La figure 3 montre un troisième mode de réalisation de l'invention, dans lequel l'ensemble de pistes électriques en parallèle comprend une

première piste électrique P ₁ présentant un condensateur C ₁ et une deuxième piste électrique P ₂ de capacité sensiblement nulle. Le fonctionnement est similaire à ce qui a été décrit précédemment.

On notera qu'une combinaison entre les différents modes de réalisation représentés est possible, c'est-à-dire que l'ensemble de pistes électriques

P ₁ à Pj peut comprendre une ou plusieurs piste(s) électrique(s) présentant une résistance et une ou plusieurs piste(s) électrique(s) présentant une capacité. Une même piste électrique P peut en outre comporter une ou plusieurs résistance(s) et un ou plusieurs condensateur(s). En outre, il est possible de jouer sur l'épaisseur des pistes électriques P et sur leur section pour remplacer la présence de résistances en série.

Dans un mode de réalisation non représenté, l'électrificateur comporte plusieurs condensateurs. Dans ce mode de réalisation, le microcontrôleur commande des macro-impulsions composées de la décharge successive des condensateurs, éventuellement avec recouvrement temporel partiel. Une macro-impulsion s'étale sur moins de 10 ms, comme préconisé par la norme CEI 335 -2-76.

Dans ce mode de réalisation, le premier condensateur, est un condensateur d'environ 8 μF. Sa valeur est choisie en fonction des caractéristiques du transformateur de façon que, lorsque qu'il est chargé au maximum (par exemple à 600 V), le courant crête apparaissant au secondaire du transformateur soit inférieur à 20 A pour toute valeur d'impédance supérieure à 50 Ohm.

Les condensateurs supplémentaires sont par exemple des condensateurs d'environ 25 μF, ce qui entraîne que, pour les très basses impédances (de 50 à 100 Ohms environ), le courant crête est susceptible de dépasser 2O A.

En fonctionnement normal, le microcontrôleur commande par exemple le commutateur pour que le courant circule à travers la piste présentant la plus forte résistance, ce qui entraîne une limitation du courant crête qui reste ainsi inférieur à 2OA. Lorsque l'impédance aux bornes de rélectriflcateur s'est stabilisée depuis une durée prédéterminée (par exemple 50 secondes), alors le microcontrôleur considère que le commutateur peut être basculé vers une piste de résistance plus faible. En effet, dans ce cas, même si le courant crête de la macro-impulsion est supérieur à 20 A, une proportion suffisante de ce courant crête va être consommée par la clôture, de sorte que le courant complémentaire susceptible de circuler dans un corps humain est inférieur à 20 A.

Ce mode de réalisation peut être utilisé de manière similaire pour contrôler l'énergie de l'impulsion de sortie.

On notera que l'invention ne résulte pas en un shunt au primaire de tout ou partie de l'impulsion, mais en un bridage, c'est-à-dire en une consommation volontaire d'une partie de l'impulsion dans un composant bien dimensionné placé en série dans le circuit de décharge du condensateur. Ainsi, l'électrificateur selon l'invention permet de conserver la maîtrise du courant crête et/ou de l'énergie en utilisant un unique transformateur ne disposant que d'un unique bobinage primaire simple et une défaillance de la résistance de bridage ne se traduit pas par un risque pour la sécurité des personnes. En outre, le fonctionnement de l'électrificateur est particulièrement simple, puisque le microcontrôleur ne commande le basculement du commutateur vers une autre piste électrique que dans des cas particuliers, par exemple la modification de l'impédance ou la fin d'une temporisation. En d'autres termes, en fonctionnement normal, chaque impulsion passe entièrement par une même piste électrique. Ceci présente aussi l'avantage de ne pas solliciter

à chaque cycle courant le basculement du commutateur 8 et donc d'en limiter l'usure, ce qui réduit le risque de panne.

Bien que l'invention ait été décrite en relation avec plusieurs modes de réalisation ou de fonctionnement particuliers, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention.