You are here

Villanypásztor készítése - kicsit másképpen

Kedves Tanyalakók!

Bizonyára sokak, főképp a vidéken, vagy falusias környezetben lakók szembesültek vele, hogy egyre többen használnak a gazdaságokban villanypásztort az állatok megőrzésére, terelésére. Egy, közelünkben élő gazda keresett meg azzal a problémával, hogy a 15-25 ezer Ft között kapható, kisiparilag készített villanypásztora gyakran meghibásodik, és nagyon hamar lemeríti az akkumulátort.

Előszöris ismertessük a villanypásztorok két leggyakoribb típusát: a nyitőüzemű, kisfeszültségű, valamint a tirisztoros - kondenzátoros változatot. Az első fajtát most nem részletezem, általában 1 vagy 2db 555-ös időzítővel, valamint egy TV sorvégtranzisztorral vezérelt gyújtótekercsből áll, a kapcsolásával tele az internet. (pl. EZ vagy EZ, de a Tanyán is található hasonló kapcsolás itt ebben a csomagban a sok között.) A második változat érdekesebb, mivel nagyobb szikrát biztosít, ugyanolyan kisülési energia mellett, így nagyobb testű, vastagabb bőrű állatok (pl. szürkemarha) őrzésére is használható.

A tirisztoros-kondenzátoros villanypásztor az alábbi részegységekből áll:

- transzverter ferritmagos transzformátorral
- tirisztoros oszcillátor
- kondenzátor telep
- gyújtótekercs
- szikraköz

A transzverter a leggyakoribb, gazdák által vásárolt típusban egy telített üzemű blocking oszcillátor, egy, általában BD249-es vagy hasonló teljesítményű tranzisztorral.

A ferritmagos transzformátor egy 28mm-es átmérőjű fazékmagra készül, egy primer, egy szekunder, és egy bázisköri tekerccsel. A szekunder köri tekercs egy néhányszor 10nF-os kondenzátoron és graetz egyenirányítón keresztül szolgáltat egy kb. 350-400V-os egyenfeszültséget, mellyel tölti a gyújtótrafóval sorbakötött 10-15 uF / 450V-os fóliakondenzátor telepet. Ebben a pozícióban általában villanymotorokhoz használatos kondenzátorokat láthatunk. A tirisztoros fokozat meghajtása egy UJT-vel kialakított, kb. 1Hz-es relaxációs oszcillátorral történik. A tirisztor egyszerűen rövidre zárja a tápegységet. A graetz egyenirányító diódái egyben védik a tirisztort a kioltásához szükségesnél nagyobb negatív impulzusoiktól, melyek a soros LC rezgőkörből (gyújtótekercs) származnak. A szekunder feszültséget egy 8mm-es szikraköz limitálja páratartalomtól függően 10-15 kV-os értékre. Ennek a kapcsolásnak a hátránya a rossz, legfeljebb 30-35%-os hatásfok, mely a telített üzem miatt következik be.

Egy másik, elektronikával foglalkozó oldalon látható ennek a kapcsolásnak az egyszerűsített, és 555-ös időzítővel stabilizált változata, leírással együtt.

A telített üzemmódban dolgozó, egytranzisztoros, nem szabályozott transzverter tehát villanypásztor céljára ugyan alkalmas, de egyszerűségén és relatíve olcsó, könnyen beszerezhető alkatrészein kívül más előnye nincs. Ezért - és itt köszönet a Tanyalakóknak, névszerint Thantos és Transzduktor kollégáknak - hozzáláttam áttervezni a kapcsolást. (részletek ITT.).
Ezek alapján esett a választás az SG3524-es (régebben LM3524) integrált áramkörre, melyet kb. 130 Ft-ért megkaphatunk a legtöbb elektronikai boltban. A kimenetére bipoláris tranzisztorok helyett FET-ek kerültek, ugyanis ezek a tranzisztorok kis meghajtó teljesítményt igényelnek, így a vezérlő IC után nem szükséges további meghajtó fokozat. Néhány passzív alkatrész felhasználásával kitűnően szabályzott, ellenütemű, impulzusszélesség-modulált (PWM) tápegység építhető belőle, melynek működési elve megegyezik a számítógép tápegységekkel. Mivel ellenütemű a meghajtás, így a szekunder körben nincs szükség külön kondenzátorra. A transzverter a megadott értékekkel kb. 25 KHz-es frekvencián fog üzemelni. Hogy a tirisztor biztos kioltása biztosítható legyen, az egyenirányítóval sorba került még egy dióda, így 1.8V-os negatív feszültség engedhető meg az LC rezgőkörből a tirisztorra. A relaxációs oszcillátor megbízható működéséhez szintén szükséges egy további dióda, mely a kondenzátorának gyors kisütését hivatott biztosítani. Diac-ból 2db került a kapcsolásba, a tapasztalat az, hogy 1db esetében gyakran marad nyitva a tirisztor, és így a készülék leáll a kimenetén tapasztalható rövidzár miatt. A transzverter szabályzása a szekunder körből egy feszültségosztóval történik. Ennek értékét a törvényi előírásoknak megfelelően kell beállítani, úgy, hogy a kondenzátorban maximum 1 Joule energiát tároljunk. A kondenzátor töltési energiája az E = U^2 * C / 2 képlettel számolható, így 10uF esetén 445V, 16 uF esetén 350V adódik. A megadott tekercsadatokkal kb. 350-400V érhető el, így a törvényi határok kihasználásához pl. az Energomat mosógépekben szokásos 16uF-os kondenzátor ajánlott, melyet akár bontottan is könnyen beszerezhetünk.

További magyarázatot igényel a trafó primer körében alkalmazott RC tag (R9 - C7). Erre azért van szükség, mert időnként - oszcilloszkóppal nézve - tüskék jelennek meg trafótól függően a meghajtásban, melyek rontják a hatásfokot, és a FET-ek tönkremeneteléhez vezetnek. Ha ilyet tapasztalunk, az RC tag értékét módosítani kell. R=100...680 ohhm, C=100-680nF között. A kitöltési tényező korlátozására szolgál az IC kompenzáló lábára kötött R1-es 22 kiloohhmos ellenállás. Ha erős melegedés lenne tapasztalható a táp túlterhelt - rövidrezárt - állapotában, ezt az ellenállást 18-15-12-10 kiloohmra csökkenteni kell. Kétcsatornás szkóppal figyelni kell a két tranzisztor Drain kivezetését, és ügyelni arra, hogy a másik csatorna csak akkor nyisson, ha az aktuálison a lecsengés már lezajlott.

Az SG3524-es IC-t ellátták áramkorlát-figyeléssel is, így az esetleges kimeneti rövidzár esetén - mely minden alkalommal bekövetkezik, a tirisztoros fokozat működésekor egy pillanatra - a PWM vezérlő korlátozza a FET-ek áramát, ezzel megvédve az áramkört a károsodástól, túlmelegedéstől.

A kapcsolást megépíthetjük próbapanelre, vagy gyárthatunk hozzá NYÁK-ot. Az SG3524 kapható SMD kivitelben is, így igen helytakarékos vezérlés építhető. (a dobozban úgyis a legtöbb helyet a kondenzátor és a gyújtótekercs fogja elfoglalni!). NYÁK tervet azért nem közlök, mert csak prototípus készült, és néhány átvágás történt az élesztés során, a plusz diódák beépítése miatt. A későbbiekben tervezek új NYÁK-ot, akkor majd kiegészítem a cikket. (Azonban figyelembe kell venni, hogy eltérő méretű trafó esetén más méretű NYÁK szükséges!)
A nagyfeszültségű részben legalább 600V-os, fast recovery típusú diódákat használjunk, a tirisztornak legalább 4A és 600V-os terhelhetőségűnek kell lennie. FET-eknek szinte bármi jó, ami 30-40V feszültséget, és 3-5A-t kibír. Nálam pl. a vasmagot is szolgáltató telefonközpontból kibontott BUZ76-ok üzemelnek, igaz ezek csak 2.5A-esek. A gyújtótekercs "15" vagy "+" jelű kivezetését csatlakoztassuk a földpontra, az '1' vagy '-' jelűt pedig a kondenzátoron keresztül a készülék kimenetére.

A végleges készülék kapcsolási rajza, a gyújtótekercs és a kondenzátor nélkül (a csatolmányok közt jól olvasható PDF formátumban is megtalálható):

A transzformátorról: a készülék "lelke" a megfelelő transzverter trafó. Thantos kollégának itt extra köszönet, a méretezésről annyit, hogy az általam használt trafót régi Siemens telefonközpontokból kibontott, RM10 méretkódú, T35-ös anyagból készült ferritmagra tekercseltem.

Először a szekunder tekercset kell felcsévélni, ez 0.2mm-es zománcozott rézhuzalból 350 menetet jelent. Ügyeljünk a precíz tekercselésre, mert különben nem fog ráférni a primer! A tekercset ragasszuk le nitrolakkba áztatott pauszpapírral, majd bifilárisan tekercseljünk rá 10-11 menet (2 sor) réz UTP fali kábel vezetőt, vagy 0.8-1.2mm közötti átmérőjű zománcozott rézhuzalt. A Belden Gigaflex CAT6 UTP kábel vezetékéből bifilárisan tekercselve egy sorban 5.5 menet fér el a nevezett csévetesten, úgy, hogy a kívánt menetszám mellett a vasmagot éppen össze lehet rakni. Az UTP kábel másik előnye, hogy egyszerűen meg lehet különböztetni a két tekercset a bifiláris tekercselés ellenére a különböző színek miatt. A bifiláris tekercselés azt jelenti, hogy két szálat tekerünk egyszerre, szépen egymás mellett vezetve. (értelem szerűen létezik trifiláris tekercselés is, 3 szállal, egyes rádiótechnikai alkalmazásokban gyakori). Ha precízek akarunk lenni, a szekunder tekercs elkészítésénél valahol félúton alkalmazhatunk egy szigetelő réteget. A még percízebbek pedig a kész trafót impregnálhatják, bár ez már nem igazán "háztáji" technológia, a villamosipari szakirodalomban található rá számos megoldás.

Amennyiben ilyen vasmaghoz nem jutunk hozzá, használhatunk 28mm-es fazékmagot is hasonló tekercsadatokkal, bár az egyes ferritek eltérő paraméterei miatt nem biztos, hogy sikerrel járunk. Egyesek építettek hasonló transzvertert TV sorkimenő vasmagra tekercselve, de használhatunk TV, monitor vagy számítógép tápegységből kimentett 2E magos ferritet is, amennyiben a ragasztás miatt szét tudjuk szedni, és újra tudjuk tekercselni.

A megépítés során az IC tápfeszültség lábai közé mindenképpen helyezzünk 1-1 db 100n - 1uF közötti kerámia vagy stiroflex kondenzátort, az 1000uF-os elkó pedig alacsony ESR értékű típus legyen. Ezzel párhuzamosan is kössünk egy kerámia SMD kondenzátort, pl. a lábai közé, és ezt helyezzük minél közelebb a transzverter transzformátorához. A bejövő tápfeszültség felől érkező esetleges tüskék, nagyfeszültségű impulzusok, valamint a fordított polaritású bekötés ellen használjunk egy 24V körüli feszültségű szuppresszor diódát. Így megelőzhetjük az elektronika tönkremenetelét, ha telepítéskor véletlenül a nagyfeszültségű ív áthúz az akkumulátor pozitív kivezetésére, fordított polaritású akkumulátor bekötés esetén pedig a biztosíték kiolvad.

Ha a készüléket 230V-os hálózatról kívánjuk üzemeltetni, akkor akár egy dugasztáp, akár egy, a LED-es lámpatestekhez, LED szalagokhoz ajánlott 12V-os kapcsolóüzemű tápegység is megfelelő. Az áramfelvétel a kondenzátor feltöltése után nem érheti el a 100mA-t, feltöltődés alatt viszont az alkalmazott transzformátortól függően igen rövid időre akár a 2A-t is elérheti, melyet a PWM szabályozó 4-es lábára kötött, R10-R11 jelű áramkorlátozó ellenállásokkal lehet maximálni. Ezeken az ellenállásokon 200mV-nak kell esnie maximális terhelésen. Az áramkorlátot az alkalmazott FET-ek határadatainak megfelelően válasszuk meg, úgy, hogy a vasmag telítési paramétereit se lépjük túl.
A PWM szabályozó IC adatlapját ITT találhatják meg az érdeklődők.

A megépítéséhez és a használatához sok sikert kívánok!

Comments
deak ferencz
deak ferencz's picture

Helo.Van-e valakinek nyák rajza ehez a pásztorhoz?(LM3524D)köszönöm.

0

Vote up!

You voted ‘up’

thieringpeti

Minden utánépítő figyeljen oda a megfelelő létesítésre, ha el szeretné kerülni a peres eljárást.

A legfeljebb 3.2 joule energia megfelelő, nem okozhat sérülést, az itt ismertetett kapcsolás 1-1.5 joule energiával "sül ki".
Ha a villanypásztort közterület felé, vagy szabadon hozzáférhető helyen telepítik, mindenképpen ki kell táblázni a veszélyt. Erre pl. "vigyázat, villanypásztor", vagy "vigyázat, a kerítésbe vezetett nagyfeszültség" felirattal van lehetőség. Ügyelni kell rá, hogy a telepített villanypásztort gyerekek, idegenek ne közelíthessék meg.
Ha 230V-os hálózatról történik a táplálás, akkor mindenképpen áram-védőkapcsolót (FI-relét, éspedig érzékeny, 30mA-es változatút) kell alkalmazni, ezt is előírja a jogszabály szabadtérben alkalmazott berendezések esetén.

"1.3. A gazdasági udvarban és a gazdasági épületek közelében illetéktelen személyek - különösen gyermekek - nem tartózkodhatnak. Őrzéssel, megfelelő műszaki megoldással meg kell akadályozni, hogy illetéktelen személyek a veszélyes helyeket (állattartó épületek, szénapadlások, hígtrágya-tárolók, silók, veszélyes gépek és berendezések stb.) megközelíthessék."
"szabadtéren elhelyezett villamos szerkezetek betáplálását 30 mA-nél nem nagyobb megszólalási áramú áramvédő-kapcsolón keresztül kell kialakítani. "
"A karámvezetékre jutó energia maximum 3,2 joule, mely élettanilag veszélytelen, csak kellemetlen áramütés éri a vezetéket megérintő személyt."

Erdők vadvédelmére a következő javaslatot teszik:
"A teljesítendő minimum műszaki feltételek a következők:
a) egybefüggően – kizárólag gyorsan növő állományok károsítás elleni védelmére – maximum 400 méter hosszú villanypásztor készíthető;
b) a villanypásztor áramellátását biztosító szerkezetnek olyannak kell lennie, hogy a védőáram feszültsége a kerítés hosszától függetlenül minimum 5000 V legyen;
c) a villanypásztornak legalább 7 db, egymástól független, párhuzamos vezetőszálat kell tartalmaznia;
d) a felső vezetőszálnak a földfelszíntől mindenütt legalább 1,5 m-re kell lennie;
e) a vezetőszálak földtől, illetve egymástól mért távolsága legfeljebb 25 cm lehet;
f) a villanypásztor felső vezető szálának vagy az afelett maximum 15 centiméterre elhelyezett árammentes szálnak a védőhatás fokozása, illetve az optikai zavarás elérése érdekében legalább 1 cm szélesnek kell lennie; az árammentes szál nem számítható bele a villanypásztor magasságába;
g) villanypásztorral védett területre az erdő védelme és ápolása érdekében a gyalogos és gépjárművel történő bejutást biztosítani kell;
h) a magasfeszültség miatti veszélyre minden törésponton, az erre a célra rendszeresített, „Vigyázat magasfeszültség!” feliratú táblával kell felhívni a figyelmet;
i) a villanypásztornak feszültség alatt kell lennie"

Források: http://www.villanyszaklap.hu/ind... és http://jogszabalykereso.mhk.hu/c...

0

Vote up!

You voted ‘up’

thieringpeti

Tegnapelőtt készült ebből még egy darab. A fogyasztási adatai lélegzetelállítóak, 0.1 ohhm áramszabályzó ellenállással a következő adatokat mértem: üresjárati áramfelvétel (kikötött tirisztorral) 80 mA. Töltéskori áramfelvétel (közvetlenül a szikrázás után): 225mA, ez kb. fél sec alatt csökken le ismét 80mA-re. Összehasonlításképp, a "gyári" villanypásztor, mely ugyanezt a kondit tölti kb. ugyanilyen feszültségre, 5-600mA-t vesz fel! Hamarosan lesz hozzá "gyári" nyák is, a terveket tesztelés után csatolom a cikkhez, mivel a gazdák úgy néz ki, kérnek még "repetát" is belőle, ha valóban több hétig megy a cucc egy akksitöltéssel.

0

Vote up!

You voted ‘up’

thanatos
thanatos's picture

Szevasz!
Nagyon örülök, hogy a "javitáshoz szánt néhány cseredarab"-ból széria lett - annak (igy utólag) még inkább, hogy a végleges tervet - a trafó konstrukciójával egyetemben - már nem javitottam ki...
Thanatos

0

Vote up!

You voted ‘up’

thieringpeti

Néhány cseredarab = 2db épült, és kb. még 2db fog (összesen). Ígérem, nem ebből szeretnék megélni (nem is fogok), ezeket szívességből építettem. Neten nem szeretném árulni, egyes ismerőseim hiába szeretnének arra bíztatni. A szomszéd tejesgazdának van még néhány "egytranzisztoros" pásztora, azokat fogom előbb-utóbb átalakítani, ha megdöglenek majd. Egyébként mi ez a nagy öröm? Valahogy ez a portál nem a "szomszéd tehene is dögöljön meg" hozzáállásról kéne, hogy szóljon, ebből a hozzászólásból pedig azt vettem ki, hogy komoly hiba van a rajzban (amit nem vettem észre kezdő villamosmérnökként), és Te pedig direkt meg akarsz vele szivatni. Bár tudom, az ember saját hibájából tanul. A kapcs.üzemű táp vezérlőt saját magam terveztem, a tekercs méretezéshez, valamint az IC választáshoz még1x köszönöm a segítséget!

Amúgy, nem egészen ide tartozik, de a BM, Miniszterelnöki Hivatal, HM stb. állami szervek környékén dolgozó idősebb mérnök kollégák érdekesen szűkszavúak, és mintha félnének valamitől. Ismerek egy olyan nyugdíjas villamosmérnököt, aki még a rendszerváltás előtt valamiféle diplomáciai célra használt kommunikációs berendezéseket fejlesztett, kínkeservvel, TTL IC-kből, COCOM-listán áthozható alkatrészekből. A mai napig fél mesélni róla, hogy pontosan mire volt jó az a készülék... Nem igazán értem ezeket a dolgokat. Remélem, Te nem vagy közéjük való.

Villamosmérnökként, én azt az esküt tettem le, hogy tudásom legjavával az emberiséget szolgálom. Valami hasonló esküt tesznek le tudtommal az orvosok is. Nem tudom, hogy a Kandón vagy a BME-n tettek-e le ilyesmit, én a Pollackon igen. És úgy érzem, hogy a jeles diplomám miatt kötelességem az emberiséget szolgálnom, ha már ennyit megtettek értem. És nem fogok a szakmámon nyerészkedni, az ismerős gazdának igenis megépítem / megjavítom a villanypásztorait, a szomszéd gazdájának is, és nem fogok érte extra profitot kérni. Sőt, szeretném a tapasztalataimat megosztani itt, a Tanyán is.
Kedves Kolléga! Ha esetleg sértésnek vennéd, amit írtam, előre bocsánatot kérnék. Esetleg jogdíjat szeretnél kapni abból a néhány liter tejből, amit a gazda ingyen hozott a villanypásztoráért cserébe? Esetleg szeretnéd, hogy az SMPS méretezési tudományodat mégse adjad át egy fiatalabb generációnak?

És mégegyszer, nem szeretnék összeveszni senkivel, nem szeretnék megbántani senkit. Épp ellenkezőleg, azért írtam a cikkeket is ide, hogy minél többen okuljanak belőle. És Thantos kollégának az eddigi segítségét mégegyszer köszönöm. Igyekszem a Tanyalakóknak is továbbítani, ezért született a cikk.

Péter

0

Vote up!

You voted ‘up’

thanatos
thanatos's picture

Szevasz!
Sértődésről nincs szó, viszont megirtam, ha esetleg szériát akarsz csinálni, ird meg egyenesen - megtervezem nyákostul, mindenestül úgy, hogy "isten bizonyra" működjön a legcudarabb körülmények között is (van benne némi tapasztalatom, sajna), ideértve a nem "magasan kvalifikált felhasználó" által elkövethető szörnytetteket is.
Ami meg a BM-HM, stb. körüli, anno elkövetett mérnökösködést illeti: létezett egy un. "Titoktartási Nyilatkozat", amit alá kellett irni...És nemcsak a "gaz komcsi állam" részére történt fejlesztéseknél, hanem pl. a MÁV-nak, vagy az olajiparnak szánt masináknál is.(Bárhol meglehet, nem?)
Az alkatrészekkel kapcsolatban: mi pl. a BU 208D borzasztóan titkos (?) tranzisztort, különféle IC-ket (pl. Z80), stb. egyenesen Bécsből hozattuk be, zsebben, az anyagbeszerzők nem kis örömére...
Viszont: minden nagyzolás nélkül, a mi mérnök-generációnk megtanult - a saját bőrén - "szarból várat épiteni" úgy, hogy a falai stabilak legyenek...
A legjobbakat: Thanatos

0

Vote up!

You voted ‘up’

thieringpeti

Pontosan, és azért becsülöm a "tiféle" mérnököket! Másik, szintén nyugdíjas mérnök ismerősöm pl. a '80-as években épített az EMG-ben digitális minta-átlagoló műszert, úgy, hogy a memóriája dual-channel volt. Akkor, a gagyi NDK-s memória IC sebességét így tudták megduplázni! Az Intel jóval később dobta piacra, a P4-esek korszakában ezt a megoldást!

Amúgy pedig, a felajánlott segítséget köszönöm mégegyszer! Írok egy mailt!

0

Vote up!

You voted ‘up’

thanatos
thanatos's picture

Szevasz, Peti!
Orrba váglak! Ki mondta, hogy nyugdijas vagyok??
(Amúgy: a diploma munkám egy olyan wobbler volt, ami az analóg szkóp ernyőjén egy vizszintes és egy függőleges vonallal meg tudta mérni az átviteli görbe egy pontjának az A-f koordinátáit, valamint - a bele berhelt és megerőszakolt kalkulátor segitségével - FFT-t is csinált, ha volt ideje valakinek kivárni - szóval, meg tudom érteni az ismeretlen kollega szenvedését!).
A legjobbakat: Thanatos

0

Vote up!

You voted ‘up’

thieringpeti

Ne haragudj, nem gondoltam, hogy nyugdíjas vagy, két másik mérnök kollégádról beszéltem, akik nyugdíjasak. Bocsánat a félreértésért! Tetszik az anyag látom, amit a Texas-nál találtam :-)
Szakvéleményeznéd, amit a mailemben küldtem? Tehát, nem azt szeretném, hogy komplett megtervezzed (azt csak gyártsa Csege barátunk), én csupán meg szeretnék tanulni ilyen tápot tervezni, hogy mik a buktatói stb...

0

Vote up!

You voted ‘up’

thanatos
thanatos's picture

Szevasztok!
Az esetleges utánépitőknek: az U-mag ilyen célra nem jó - másra való! Eltérő méretű fazék/RM/EE/EC, stb. magot nyilván lehet használni, viszont ilyenkor praktikus a trafót űjra tervezni - rossz esetben telitődhet (kisebb vaskeresztmetszet), ha meg túl nagy, rontja a hatásfokot (vasveszteség).
Sok sikert: Thanatos

0

Vote up!

You voted ‘up’

More similar content