Электропастух: принцип работы, советы по выбору и изготовлению

Первая рабочая и проверенная версия. За счет применения микроконтроллера удалось сделать компактную схему с разумным минимумом деталей. Характеристики электропастуха приведены ниже:

• Выходное напряжение от 6 до 12 киловольт (зависит от трансформатора);
• Мощность от 1.8 до 9 джоулей (зависит от конденсатора);
• Частота импульсов 1 раз в секунду (рабочий режим) или 0.8 раз в секунду (для приручения животных), выбирается.
• Напряжение питания от 10.5 до 14 вольт, работает как от АКБ, так и от блока питания;
• Защита АКБ от глубокого разряда (при снижении напряжения устройство полностью отключается);
• Защита от переплюсовки;
• Автоматическая настройка на применяемый конденсатор;
• Световая индикация импульсов;
• Световая индикация разряда АКБ.

Принцип работы

В целом работа устройства заключается в зарядке конденсатора С8 до напряжения 600 вольт и его разрядке на первичную обмотку выходного трансформатора тиристором U4 через определенные промежутки времени (1-0.8 сек). Далее разберем схему подробнее:

Защита от переплюсовки реализована на P-канальном транзисторе Q1, что гораздо эффективнее диода за счет меньшего падения напряжения на открытом канале.

Питание в микроконтроллер поступает через линейный регулятор U2 и конденсатор С2. Блокировочный конденсатор С1 имеет низкий ESR и высокие токи (ripple current), крайне нежелательно менять его на нечто неизвестного происхождения.

Светодиод индикации LED подключается к выходной гребенке через резистор R1.

На резисторах R4, R5 со сглаживающим конденсатором С3 собран делитель напряжения для контроля напряжения питания на аккумуляторе.

Сигналы ШИМ и открытия тиристора с микроконтроллера через резисторы R2 и R3 поступают на драйвер. С драйвера на гейт тиристора сигнал поступает через резистор R8, на гейт транзистора Q2 через резистор R7. Быстрый разряд затвора транзистора обеспечивает диод D1. В случае затруднения пайки (из-за размера) диод можно взять в корпусе побольше.

На элементах R6, R9, C7 работает детектор, следящий за окончанием тока в трансформаторе высоковольтного преобразователя для обеспечения квазирезонансного режима работы.

Конденсатор С5 дополнительно обеспечивает ток первичной обмотки, тем самым разгружая С1.

На элементах R10, R11, R13, C6 собран делитель напряжения с разрядного конденсатора С8 для контроля окончания его заряда до 600 вольт.

Дроссель L1 мотается проводом 0.8-1.4 мм на воздушной оправке диаметром 10-15 мм в три слоя около 30 витков.

Параллельно первичной обмотке трансформатора стоит варистор на 680 вольт, например, FNR-20K681, FNR-20D681 (или подобные), и пленочный конденсатор С9.

Диод D2 выполняет функцию выпрямителя, диод D3 защищает тиристор, D4 – защита от обратных выбросов с индуктивности первичной обмотки выходного трансформатора и дросселя.

Важный момент! Подстроечный резистор R10 перед первым включением необходимо установить на максимальное сопротивление 10 килоом, затем, с его помощью, следует установить напряжение до которого будет заряжаться конденсатор, т.е. 600 вольт. При настройке быть внимательным и осторожным, на дорожках и деталях платы будет присутствовать высокое напряжение которое может быть крайне опасным.

Ни в коем случае не заказывать транзисторы, тиристоры, драйверы, мощные диоды в Китае. 99.9% что придет подделка. Высокий шанс получить правильные детальки из магазинов типа Платан, Электронщик, Чипдип. Зато в Китае можно заказать наборы резисторов и конденсаторов типоразмера 0805, стоят они копейки, а хватит на долгие годы.

Отзывы

В этом году мы установили электропастух и очень им довольны! Содержим пони, следить за которыми раньше было довольно сложно. Но теперь все проблемы исчезли, животные гуляют по восемь часов в день, счастливые и здоровые! Переносить конструкцию удобно. Рекомендую!

Владимир, 38 лет

Сказать, что довольны покупкой данного устройства, — не сказать ничего! Просто замечательное и заметно облегчающее жизнь приспособление. Скот в полном порядке, электропастух стоит крепко и надёжно. Перед покупкой действительно важно проконсультироваться со специалистом, чтобы подобрать ту изгородь, которая подойдёт именно вам.

Александр, 42 года

Пользуемся уже больше трёх лет, и результаты вполне удовлетворяют. При правильной работе это абсолютно безопасно как для скота, так и для его хозяев. Все конюшни у нас огорожены, и ещё ни одна лошадь не прорвалась за их пределы. Важно со вниманием отнестись к такому пункту, как заземление. Тогда и функционировать всё будет как следует.
Анастасия, 38 лет

Некоторые нюансы работы

При включении первым делом выполняется проверка напряжения питания источника, которая должна быть в пределах ~10.4-14.4 вольт. Если данное условие не выполняется, прибор мигает светодиодом 6 раз и отключается.

Далее происходит проверка перемычки/кнопки/джампера на контактах «pulse speed». Если контакты разомкнуты, устройство будет работать с частотой импульсов один раз в секунду. Если замкнуты – с частотой один импульс каждые 0.8 секунд.

Если напряжение источника падет до ~10.9 вольт, светодиод мигает не с каждым разрядом, а в два раза чаще, сигнализируя о необходимости заряда/замены АКБ.

Что потребуется для создания своими руками устройства из катушки зажигания – схема

• металлическая проволока или сетка (она не должна касаться земли);
• столбы, способные вынести высокое напряжение;
• заземленный источник высоковольтных импульсов.

Не стоит бояться, что ток навредит человеку или животному. Импульсы не принесут вреда и не опасны для жизни. Контакт с изгородью чреват возникновением неприметных ощущений, сильного дискомфорта, что отпугнет животное, но не нанесёт его здоровью существенного вреда. При условии, что все правила безопасности будут соблюдены. Возможно вам также будет полезно узнать о том, как выглядит кетоз у коров и что можно сделать с такой проблемой.

На видео – как сделать оборудование своими руками:

Детали устройства

Список деталей:

1. U1: Микроконтроллер PIC16F18326 I/SL – 1 шт.
2. U2: Линейный регулятор напряжения LM7805 (типоразмер ТО-220) – 1 шт.
3. U3: Драйвер IR4427 или TC4427 (типоразмер SOIC-8) – 1 шт.
4. U4: Тиристор VS-40TPS12A-M3 (для конденсаторов 50 мкФ и менее) или BTW69-1200 (для конденсаторов 50 мкФ и более) – 1 шт.
5. Q1: Транзистор IRF5305 – 1 шт.
6. Q2: Транзистор AOT298L или IRF540N или IRF3710 – 1шт.
7. D1 Диод 1n4148 – (типоразмер SOD123) – 1 шт.
8. D2, D3: Диод US5M – 2 шт.
9. D4: Диод 10A10 – 1 шт.
10. LED: Светодиод синий диаметр 3 мм (именно такой обеспечивает наиболее яркие вспышки) – 1 шт.
11. R1: Резистор 2к, (типоразмер 0805) – 1 шт.
12. R2, R3: Резистор 1к, (типоразмер 0805) – 2 шт.
13. R4: Резистор 100к, (типоразмер 0805) – 1 шт.
14. R5: Резистор 22к, (типоразмер 0805) – 1 шт.
15. R6: Резистор 1к, (мощность 1-2 ватт) – 1 шт.
16. R7: Резистор 12-30Ом, (типоразмер 0805) – 1 шт.
17. R8: Резистор 100Ом, (типоразмер 0805) – 1 шт.
18. R9: Резистор 10к, (мощность 1-2 ватт) – 1 шт.
19. R10: Подстроечный многооборотный резистор 10к – 1 шт.
20. R11, R13: Резистор 1М (мощность 2 ватт) – 2 шт.
21. R12: Варистор – 1 шт.
22. C1: Конденсатор 560 мкФ 16 вольт, A750KS567M1CAAE013 / KEM – 1 шт.
23. C2, C4: 1 мкФ, (типоразмер 0805) – 1 шт.
24. C3: 220 нФ, (типоразмер 0805) – 1 шт.
25. C5: 2.2-4.7 мкФ 100 вольт, (пленочный) – 1 шт.
26. C6: 1 нФ, (типоразмер 0805) – 1 шт.
27. C7: 100 нФ 100 вольт, (пленочный) – 1 шт.
28. C8: 50 мкФ 450 вольт, (пусковой) – 1 шт.
29. C9: 1 мкФ 630 вольт, (пленочный) – 1 шт.

Полезные подручные средства

Устройство, изготовленное самостоятельно, станет самым экономным вариантом.

В качестве электрической изгороди используют тонкую проволоку для сварки. А для того чтобы животные ее увидели, натягивают дополнительную ленту с лоскутами. Можно предусмотреть сразу и широкую ленту, но за нее придется заплатить. Правда, при ветре она провисает, а при выпадении мокрого снега, последний на ней оседает и примерзает, поэтому и проводимость может быть снижена.

А вот для сооружения изоляторов можно придумать массу средств, например, деревянный кол с пластиковыми бутылками (в качестве саморезов), в которых делают две вертикальные прорези и продевают в них ленту. А можно и просто обмотать столбик лентой. Вместо пластиковых бутылок некоторые используют и другое.

Заземление может быть реализовано при помощи обычного куска арматуры или прута из железа, чуть больше метра в длину. В грунт он забивается примерно на метр. Для лучшей работы хорошо поливать землю в сухую погоду.

Чтобы соединить блок, проводник и изгородь, используют так называемые шнуры с «крокодилами» для автомобилей. Их разрезают надвое.

Если столбики покупать, то они обойдутся далеко не дешево. Их обычно требуется много, так как максимальное расстояние друг от друга должно быть десять метров. Но желательно их устанавливать еще чаще. На фирмах столбики изготавливают из пластика. Лестные отзывы о таких устройствах найти крайне проблематично. Их хвалят лишь в том случае, когда установка необходима временная. Но для продолжительной стационарной установки лучше применять деревянные, изготовленные самостоятельно.

Конечно, забить их будет сложнее. Долбить кувалдой вряд ли будет удобно. И некоторые выходят из положения тем, что сначала вбивают уголки из металла, а затем прикручивают к ним столбики из дерева. Кроме того, можно приобрести ручной бур и использовать его вместо забивания.

В общем, если использовать само устройство и генератор для электропастуха правильно, оно отлично справится со своей работой. Однако когда жеребец попадается излишне активный, его даже такая электрическая изгородь не сможет остановить. Для подобных особей лучше продублировать ограду. Хоть дело будет хлопотным и обойдется «в копеечку», зато коня уже удастся уберечь.

Трансформатор преобразователя

Сердечник E 25/13/7 N87 (B66317G0250X187) с зазором 0.25 мм в каждой половинке. Диаметр провода (по изоляции) первички 0.6мм, вторички 0.294мм. Параметры намотки: сначала первичная обмотка 12 витков в два провода в один слой, вторичная обмотка 210 витков. Минимальный диаметр провода первичной обмотки 0.5, максимальный 0.6мм. Минимальный диаметр провода вторичной обмотки 0.2, максимальный 0.3мм. Ширина скотча для изоляции между обмотками 15мм, ширина скотча, стягивающего половинки сердечника, 5мм. Индуктивность первичной обмотки при измерении на частоте 1кГц должна получится ~22.3uH, вторичной 6,724mH.

Пояснения к картинке:

1. Обе обмотки мотаются в одну сторону, начало каждой обмотки отмечено пластилиновым шариком;
2. Провод первичной обмотки равномерно распределяется по всей длине каркаса;
3. Витки считаются с противоположной от выводов стороны;
4. Первичная обмотка изолируется скотчем в один слой, по краям делаем отступы специальным скотчем шириной 1.5-2мм;
5. Все слои вторичной обмотки мотаются с отступами 1.5-2мм от краев каркаса;
6. Каждый слой изолируется скотчем в один слой с нахлёстом ~4мм;
7. Витки на последнем слое равномерно распределяем по всей длине каркаса с учетом зазоров.

Мотать следует аккуратно, виток к витку, не допускать «завалов» провода по краям, соблюдать отступы и т.п. При некачественном изготовлении снизится КПД устройства и увеличится нагрев трансформатора и транзистора.

Комплект в магазине

Генератор для электропастуха КРС можно купить в интернет-магазине. Он бывает иностранного и отечественного производства. Обычно в комплект входят следующие компоненты:

• блок, который подает напряжение, питающийся от аккумуляторной батареи или прямо через сеть;
• лента с вплетенным (она бывает разных цветов);
• колышки для изоляторов;
• сами изоляторы, на которые устанавливают ленту;
• провод для соединения блока и заземленного штыря;
• сам штырь.

Калькулятор выходного напряжения и мощности электропастуха

В статье Как работает электропастух можно посмотреть таблицу параметров пастухов «Olli». Из нее видно, что типовое выходное напряжение составляет от 6500 до 9500 вольт. Более низкие значения подходят для животных с короткой шерстью, высокие – для животных с длинной шерстью. Не забываем, что, чем выше напряжение, тем меньше ток, и наоборот. Так как выходной трансформатор электропастуха изготавливаем самостоятельно, можно рассчитать любое необходимое напряжение. В расчете следует учесть, что минимальное количество витков первичной обмотки не должно быть меньше 25, оптимальное около 35-40. Трансформатор делаем согласно статье Трансформатор для электропастуха.

Также следует учесть, что сердечники меньшего размера требуют большего количества витков первичной обмотки, за счет более низкой индуктивности. Ниже приведен калькулятор расчета выходного напряжения трансформатора электропастуха, с помощью которого можно подобрать необходимые значения.

Последствия применения электропогонялки для овец и коров

Желательно выбрать схему с коротким импульсом, поскольку если импульс будет длинным и довольно мощным, животное не сможет покинуть опасное место. Непредсказуемое поведение животного (в большей степени это правило касается лошадей), обусловлено спазмом мышц. Спазм возникает по причине слишком длительного и мощного импульса. И если животное не покинет опасное место, то последует второй импульс в результате такого воздействия оно может погибнуть.

Для разных видов животных требуются различные характеристики. Поэтому перед началом изготовления электроизгороди стоит ознакомиться с сопутствующей информацией.

Недостатки такого генератора:

1. Работает постоянно, расходует много энергии, что приводит к быстрому изнашиванию аккумулятора.
2. Сомнительная безопасность. Если «под удар» попадет крупное животное, то импульс не принесет ему особого вреда, а вот если с изгородью столкнется небольшого размера собака или кот, то животное может погибнуть.

Существует несколько различных схем, они отличаются длинной волны, ее можно отрегулировать самостоятельно. Но если навыки в работе с электричеством не слишком высоки, а познания в физике стремиться к нулю, то лучше ознакомиться с несколькими схемами и выбрать наиболее понятную. А вот как выглядит Швицкая порода коров и какие существуют характеристики, можно увидеть перейдя по этой ссылке.

Правила по выбору правильной модели

При выборе электрического ограждения сперва обращают внимание на то, от чего питается аппарат: солнечные батареи, электросети или аккумулятора. Существует комбинированный вариант – аккумуляторно-солнечный, он считается самым выгодным с экономической стороны

Обращайте внимание на вольтаж и силу тока в характеристике аппарата. Однако здесь следует учитывать несколько моментов:

• какую возрастную категорию вы собираетесь пасти. Если смешанное стадо с некрупными животными, то подойдет устройство со среднем напряжением, если будут выгуливаться взрослые крупные особи, то придется брать мощный аппарат;
• густота и высота растительности на месте, где планируете устанавливать электропастуха. Некоторые производители заявляют о возможном уменьшении силы тока, если проволока сильно соприкасается с травой.

Если в планах создать стационарное пастбище, то выбирать следует продукцию постоянного типа. Она отличается массивными размерами и меньшей мобильностью, но позволяет оградить большую площадь для выпаса.

Требования к пастбищу

Для пастбища не подойдет любой участок земли с травой. Место должно соответствовать определенным требованиям.

Почва

Под пастбище может быть выбран участок не с каждым видом почв. К примеру, на болотистых землях растут травы с минимальным количеством полезных веществ. Даже несмотря на большие объемы таких кормов, животные не смогут получать все необходимые им вещества. Это не самым лучшим образом сказывается на развитии молодняка.

Желательно выбирать пастбища, расположенные на суглинках, обладающих высокой или средней плодородностью. Важен и уровень кислотности. Если она недостаточная, то почву нужно дополнительно известковать. На таких почвах могут расти практически любые зеленые корма в достаточном количестве. Для того чтобы уничтожить споры сорных растений, в весенний период почву пастбища боронуют.

Пастбищные растения

Под пастбищем следует понимать хорошо организованный участок, который также возделывается и засевается подходящими растениями, необходимыми коровам. Рекомендуется высевать следующие разновидности кормовых культур:

1. Злаки. Это наиболее распространенные растения для пастбищ, их существует множество видов. Они отлично подходят для такого использования. Наглядным примером является ковыль. Распространение это растение получило в степях и лесостепях, в мире насчитывается около 300 разновидностей ковыля. Помимо этого, к злаковым относятся кострец, житняк, типчак и прочие.
2. Бобовые — эти растения ценны за содержание белка. Помимо этого, они полезны и для почвы, насыщают ее азотом. К бобовым можно отнести люцерну, клевер, копеечник, карагану, эспарцет и прочие. Карагана не подходит для пастбищ, на которые выгоняют молодняк: телята часто ранятся ее колючками. Самая популярная разновидность бобовых трав — это клевер. Он чрезвычайно засухоустойчив, это актуально для многих местностей. Эспарцет — это лидер по содержанию питательных веществ. К тому же это растение отличается морозоустойчивостью, засухоустойчивостью и дает отличную зеленую массу на протяжении всего лета.
3. Осоки, рогозы —в них содержится много клетчатки, которая необходима для быстрого набора мышечной массы у животного. Поэтому такие растения важны на тех пастбищах, на которых содержатся животные, выращиваемые на мясо. Преимуществом осоки является устойчивость к засухе и сильной жаре: даже в таких условиях растения быстро растут, оставаясь при этом сочными. Рогоз растет в основном у воды, больше всего он годен в корм скоту в мае-июне, пока листья еще совсем молодые и сочные. Уже в середине лета рогоз становится грубым и не факт, что коровы станут его есть.
4. Разнотравье — это все прочие растения, за исключением бобовых и злаков. По степени значимости разнотравье имеет второстепенное значение.
5. Ядовитые растения. Их много, но опасными являются болиголов, белладонна, багульник, волчье лыко. Много ядовитых трав на заболоченной местности, а также на заброшенных, неухоженных пастбищах.

Для чего он нужен

Электропастух – полезный помощник для фермера. Он необходим в следующих случаях:

• защита поголовья от визита диких животных;
• ограничение передвижения крупного рогатого скота без присмотра человека;
• выпас КРС без привязи.

Устройство эффективно для мелкого скота и домашней птицы. Также оно будет полезно для защиты площадей с посевами и в качестве ограждения опасных ландшафтных участков.

Установка забора

В первую очередь монтируются столбики ограждения, на которые крепится электрическая оснастка.

Процесс установки электроизгороди

В отличие от обычных заборов расстояние между столбами может быть большим. Они могут стоять друг от друга на тридцать и более метров. Провод достаточно легкий и прочный, что позволяет натягивать его без провисания. С использованием упругих полимерных проводящих элементов задача еще более упрощается.

Столбы устанавливаются на подготовленный фундамент или в предварительно сделанное углубление в грунте. Стойки в местах поворотов следует крепить подкосами. Следует сказать, что жестких требований по установке опор ограждения для электроизгородей нет. Столь же распространены и опоры для проводов, которые просто втыкаются в грунт. В отличие от остальных заборов вертикальность столба и надежность закрепления в грунте не имеют решающего значения.

Выбор моделей

На современном рынке фермерских товаров нашей страны, электропастухи представлены следующими торговыми брендами:

• Olli;
• Рикс-тв;
• Lacme и др.

Каждая их модель по-своему хороша. Финская компания Olli является лидером по изготовлению электрических изгородей для выпаса КРС. Все ее модели проходят специальную сертификацию и имеют две линии подключения, позволяющие им работать и от сети, и от аккумулятора.

Разведение коров и их выпас за электрическими изгородями способствует их здоровью и хорошему набору веса

– это пока единственный отечественный производитель, специализирующийся на изготовлении электропастуха и его комплектующих. Работы выполняются по индивидуальным заказам. Их преимуществом является возможность заказа защитного ограждения на любую площадь пастбища, низкая цена и бессрочное гарантийное обслуживание.

Французский производитель Lacme изготавливает постоянные изгороди, оснащенные световыми индикаторами для контроля за работой электрической системы. Все производимые ими модели имеют двойной электрический импульс и соответствуют международным стандартам качества.

Разведение коров и их выпас за электрическими изгородями способствует их здоровью и хорошему набору веса. Оно может быть таким же удобным и прибыльным, как и содержание нутрий, при правильном подходе и оснащении своего фермерского хозяйства современными новинками.

Ролик электрический пастух в действии

Подготовка пастбища

Подготовительные мероприятия желательно начинать еще весной, когда трава не начала расти. Это благоприятное время для того, чтобы убрать весь мусор с земли, а также прошлогодний бурьян.

Правила подготовки:

1. Выкорчевыванию подлежат все кусты, они сильно истощают почву и не дают нормально расти посеянным травам. К тому же в кустах быстро размножаются всевозможные паразиты.
2. Старые пни, ямы — все это нужно нейтрализовать, так как они способствуют травматизму среди коров.
3. Сильно заболоченные участки осушаются и засеваются травами.
4. Почву на пастбищах нужно регулярно удобрять, рекомендуется вносить минеральные удобрения, раскидывать по всей местности прошлогодний коровий навоз.
5. Подсев растений из семейства злаковых и бобовых. Это делается для обогащения кормовой базы, увеличения густоты растительности. Подсев выгоден тем, что перед ним не нужно делать обработку грунта. Это делается ранней весной, но иногда и летом, если травы не хватает. Но эффект от такого мероприятия будет только, если идут обильные дожди.
6. Важен уход за кормовыми травами, их нужно подкармливать и периодически скашивать, если животные не съедают все.
7. Для того чтобы пастбище удовлетворяло все потребности животных, его нужно рационально использовать. Главное правило: не выгонять коров на пастбище, прежде чем трава достигнет 15 см в высоту. Если это сделать раньше, то животные не наедятся, а просто вытопчут слишком молодую и слабую поросль. Но в то же время нельзя упустить тот период, когда трава находится в степени молочной зрелости: коровы должны есть молодую и сочную траву, только это принесет им пользу и благоприятно отразится на надоях. Когда животные съели уже около 80% травы на пастбище, нужно его сменить и дать возможность растениям подрасти.
8. Когда травы на пастбищах больше, чем могут съесть животные, ее необходимо косить. Из нее можно готовить отличный силос или сушить на зиму.

Самодельный электоропастух

По подобию готовых изделий можно попробовать создать такое же устройство самостоятельно. Для этого необходимы столбики (металлические, пластиковые или деревянные, высотой 7-8 м), электропроводящий материал, который будет использоваться в качестве ограды, и генератор импульсов.

Алгоритм изготовления:

Столбики необходимо закрепить в земле так же, как для изготовления изгороди. На каждом столбике из металла обязательно оборудуются изоляторы, они могут быть покупными или самодельными. В остальном металлические столбики удобны: их легко забить в землю, они долговечны. Деревянные столбики дешевле, но установить их труднее, к тому же нужно защитить их от гниения. Подойдут пластиковые столбики, но нужно чтобы пластик был устойчив к ультрафиолету. В качестве электропроводящего материала используется стальной провод (он имеет небольшой срок эксплуатации). Также используют медный провод —дорогой вариант. Провод должен быть заметным. Для этого его выделяют яркими элементами. Животное должно видеть провод, это способствует выработке условного рефлекса. К тому же изгородь должна быть видна и людям. Генератор импульсов можно собрать самому. Электропитание будет осуществляться посредством сети 220В, аккумулятора или солнечных батарей

Важно позаботиться о заземлении.

Особенности установки:

Важно правильно рассчитать высоту столбиков. От этого зависит, смогут ли животные покидать периметр

Поэтому опоры должны быть не менее 1 м в высоту от земли. Эффективность повышает обустройство 3 параллельных рядов электропровода, натянутого между опорами. Расстояние между рядами электропровода тоже немаловажно, от этого зависит срок эксплуатации изделия. От земли до нижнего ряда должно быть 25 см, второй промежуток составляет 55 см и третий — 90 см. Мощность электрического импульса зависит от вида животного, количества шерсти на нем. Если это КРС, то заряд должен быть до 10 киловатт. Для длинношерстных животных заряд нужно немного увеличить. Мощный прибор целесообразен, когда в стаде есть самцы и длинношерстные животные, а также если участок слишком большой.