Cerca eléctrica para ganado

Este proyecto es un circuito destinado a la implementación de una unidad electrónica generadora de impulsos de alto voltaje que se conectan a una serie de alambres o cables que forman una cerca eléctrica por medio de la cual se mantiene encerrado un lote de ganado en una determinada área o territorio. Esto se logra por el temor de los animales a recibir los choques eléctricos presentes en los alambres.

Aunque los choques parecen fuertes para los seres humanos, para el ganado solamente causaran una molestia debido a su volumen y constitución. La idea básica es relativamente sencilla; se tiene una unidad generadora de impulsos eléctricos de alto voltaje y corta duración conectada por un lado a la tierra por medio de electrodos o varillas de tierra y en el otro a un circuito formado por uno o varios alambres aislados que forman la cerca.

En la figura 1 tenemos el diagrama de bloques de la unidad generadora de impulsos o "cerca eléctrica" llamada también "cargador" o "energizador". Como se puede ver, hay dos generadores de pulsos de bajo voltaje y un bloque de alto voltaje que entrega la señal al alambre de la cerca. En la misma figura podemos ver las características de los impulsos que se requieren las cuales se han obtenido por medio de diferentes pruebas experimentales como las mas adecuadas para este tipo de aplicación.

Figura 1

En la figura 2 se muestra el diagrama esquemático del circuito por medio del cual se logra esta señal.

Figura 2

Teoría de funcionamiento

Los impulsos se generan inicialmente en una pareja de monoestables contenida en el circuito integrado 556 (doble 555) (IC1) y sus componentes asociados. El primero de ellos genera los pulsos largos (entre 0,5 y 2 seg) y el segundo los pulsos cortos (entre 0,05 y 0,2 seg). El primer circuito pasa su señal al segundo pin desde el pin 5 hacia el pin 8. El tiempo largo esta determinado por la red RC formada por el trimmer de ajuste VR y el condensador C3. El tiempo corto lo determina el circuito por medio de la resistencia R3 y el condensador C4.

Esta señal se lleva por medio de R4 a otro generador de pulsos, un 555 (IC2) de frecuencia mas alta, determinada por R6 y C9, que entrega la señal final de control por el pin 3 a D4 y R8 que manejan la base del transistor de potencia Q1 el cual impulsa el primario de la bobina o transformador elevador de voltaje. El diodo LED D5 se utiliza como monitor de los pulsos de control. Los pulsos de alto voltaje aparecen en el secundario de la bobina final para la cual hemos utilizado una bobina común de encendido para automóvil, un elemento de muy fácil consecución.

Todo el circuito esta alimentado por una fuente de poder común con su transformador (T1), puente rectificador (D1), regulador de voltaje (IC3) y condensadores (C1 y C6). El sistema está protegido contra cortocircuitos por dos fusibles (F1 y F2). Si se desea, se puede eliminar la fuente de poder y alimentar el circuito por medio de una batería de automóvil de 12V.

Estructura de la cerca eléctrica

La cerca esta formada por una serie de postes o soportes en los cuales debe ir fijo el alambre o los alambres que se van a energizar. Dependiendo del presupuesto y la disponibilidad, estos postes se utilizan de madera o de concreto y los alambres que llevan energía deben ir aislados con el fin de no descargar los impulsos a tierra a través de ellos. Este aislamiento se puede realizar por medio de un pedazo de tubo o manguera de PVC, figura 3. Dependiendo del tipo y tamaño de los animales, se deben colocar uno, dos o tres alambres.

Figura 3

Un elemento muy importante para un buen funcionamiento del sistema es la conexión a tierra, la cual completa el circuito a través del cuerpo del animal. Cuando el suelo donde esta el corral electrificado es húmedo por naturaleza solamente se requiere una o dos varillas de tierra. Si el sitio es seco, se debe conectar varillas como se muestra en la figura 3. Estas varillas deben ser preferiblemente de cobre, de acero galvanizado o de tubería galvanizada para agua con un diámetro de 1/2", una longitud de 1,8 mts y estar enterradas por lo menos 1,65 mts. Además, deben estar interconectadas entre ellas. Para conectarlas al circuito, se utiliza una abrazadera apropiada en la ultima varilla y en la cual se inserta el cable o alambre que va hasta el terminal de tierra de control que debe ser de calibre 12 o 10 AWG.

Antes de conectar la cerca al generador de los pulsos de alto voltaje, mida con un multímetro el aislamiento entre los alambres de cerca y tierra. Realice la medida en una escala de ohmios, iniciando con la mas baja y luego subiendo la escala hasta el máximo valor disponible en el instrumento. Si se detecta algún valor en ohmios, hay una fuga o contacto entre el alambre y tierra y la cerca eléctrica no funcionara correctamente. Después de esta verificación, conecte un cable flexible aislado calibre 10 o 12 AWG entre el terminal "vivo" o la salida del aparato.

Lista de Materiales

Resistencias
R1, R4, R8 - 1K
R2, R5 - 200
R3, R7 - 10K
R6 - 4,7K
R9 - 1,5K
R10, R11 - 3,3M (1/2W)
1 trimer de 250K (VR)

Condensadores
C1, C2 - 2200uF/25V electrolíticos
C3 - 10uF/16V electrolíticos
C4 - 2,2uF/16V electrolíticos
C5 - 220uF/16V electrolíticos
C6, C9 - 0,1uF/50v cerámico
C7, C8 - 0,01uF/50V cerámico

Semiconductores
D1 - Puente rectificador de 1,5A.
D2, D3 - Diodo rectificador de 3A.
D4 - Diodo de swicheo IN4148
D5 - Diodo led rojo 5mm
Q1 - Transistor de potencia 2N3055.

Circuito Integrado
IC1 - Circuito integrado LM556
IC2 - Circuito integrado LM555
IC3 - Circuito integrado LM7812

Varios
T1 - Transformador primario 110/220 sec. 15V 0,5A.
T2 - Bobina de encendido para automóvil 12V.
F1 - Fusible de 1Amp.
F2 - Fusible de 1Amp.
I1 - Piloto de Neón
CN1, CN2 - Conectores de tornillo de 2 pines.
CN3 - Conector en línea de dos pines.
2 conectores rápidos
50 cm Cable AWG 20
1 cable de alimentación con enchufe.