Générateur de décharges haute tension : schema et analyse

Ce générateur de décharges haute tension trouvera son application dans divers domaines : le maintien dans un enclos d’animaux, l’interdiction de pénétration d’une zone par des prédateurs, la dissuasion contre le vol dans les caves, etc.



Bien entendu, des systèmes pour clôture électrique existent dans le commerce mais leur prix est élevé (de 700 F environ pour les moins chers à plus de 2000 F pour les plus sophistiqués, batterie non comprise) mais le but du passionné d’électronique est tout de même de fabriquer lui-même tout ce qui est à sa portée.
Les décharges électriques générées par ce circuit sont absolument inoffensives. Si vous touchez les fils avec la main, vous ne ressentirez qu’une secousse électrique, au demeurant désagréable, mais sans danger pour votre santé.
Sachant que les animaux sont particulièrement sensibles à ces secousses, il suffira de relier la sortie de la bobine haute tension à une clôture pour les tenir à distance.
Afin de vous rassurer définitivement, répétons encore une fois que les décharges électriques produites par ce générateur ne sont absolument pas dangereuses, ni pour l’homme, ni pour les animaux. A titre d’exemple, ces décharges produisent les mêmes effets que les statiques que l’on ressent souvent en descendant de voiture. Bien que très désagréables, elles ne sont nullement dangereuses.
Une fois ce point bien précisé, passons à quelques-unes des nombreuses applications de ce générateur de décharges électriques, sachant que c’est quand même dans l’agriculture et la zootechnie qu’il sera le plus fréquemment utilisé.
Si vous gérez un élevage de chevaux, de bovins ou de tous autres animaux corpulents ayant tendance à vouloir s’échapper de l’enclos dans lequel ils sont retenus, détériorant au passage les cultures environnantes, il suffira alors de tendre tout autour des fils de cuivre, de fer galvanisé, ou, plus simplement, de la cordelette spéciale, prévue pour les clôtures électriques et tressée avec un ou plusieurs conducteurs (il existe également de la tresse de différentes largeurs), et de relier l’ensemble à la sortie de la bobine haute tension (voir figures 4, 5 et 6).
Vous constaterez alors que les animaux se tiendront à distance respectable.
Avec ce système, vous atteindrez deux objectifs : d’une part, vos animaux ne s’échapperont plus de l’enclos, et d’autre part, vous empêcherez toute intrusion d’animaux prédateurs au sein de votre élevage.
Les éleveurs qui ont testé cette réalisation n’ont plus eu à se plaindre des prédateurs qui entraient la nuit dans les clapiers à lapins ou dans les poulaillers, faisant ainsi de véritables ravages.
Ce système peut également protéger une zone donnée d’animaux détruisant les cultures. C’est le cas dans les régions où l’on trouve des bandes de sangliers qui endommagent les cultures en prenant d’assaut les champs de pommes de terre dont ils sont très friands. Un grand producteur a pu résoudre ce problème une fois pour toutes. En effet, après l’installation de ce système ses cultures n’ont plus été dévastées.
Si votre enclos se trouve proche d’une voie de passage, nous vous conseillons d’y installer quelques petits panneaux indiquant “Attention, clôture électrique” pour éviter que les passants ne touchent les fils, même si l’on sait que les “décharges” sont inoffensives.
En revanche, si votre enclos se trouve à l’intérieur d’une propriété privée, ces panneaux ne sont pas nécessaires.
Ce circuit peut également être utilisé pour éviter que les pigeons ne se posent sur le rebord de votre fenêtre, ce qui est appréciable quand on sait les dégâts que sont capables de faire ces volatiles.
Avec ce système nous répondons également à l’attente de quelques fidèles lecteurs qui souhaitaient pouvoir réaliser un “générateur de secousses” à brancher sur la poignée de porte de leurs caves afin de ne plus voir disparaître leurs précieuses bouteilles. Voilà qui est fait !

Schéma électrique
Comme vous pouvez le voir sur le schéma électrique donné en figure 1, pour réaliser ce circuit nous n’avons besoin que d’un seul transistor, un thyristor, une diode diac, un transformateur élévateur, et une bobine haute tension telle que celle utilisée dans une voiture pour déclencher l’étincelle sur les bougies du moteur.
De tous ces composants, le seul que vous ne trouverez pas dans le kit sera la bobine haute tension, car si nous l’achetions pour vous la revendre, vous la payeriez plus cher que si vous l’achetiez directement chez votre électricien automobile habituel !
En raison de l’utilisation que vous allez en faire, vous pouvez également acheter cette bobine dans une casse auto pour un prix dérisoire. La marque n’a évidemment aucune importance !
Retournons maintenant à la description du fonctionnement du circuit. Le transistor TR1, relié au bobinage primaire du transformateur T1, constitue l’étage oscillateur et génère une fréquence de 30-40 kHz. A partir du bobinage secondaire de ce transformateur, nous obtenons une tension de 250 volts environ à très faible courant qui sera redressé par la diode DS3, puis lissée par le condensateur électrolytique C4.
Après être passée par la résistance bobinée R6, la tension est appliquée sur la borne (+) ou marquée 15 de la bobine.
La borne opposée qui porte le signe (–) ou marquée 1, est reliée à l’anode du thyristor SCR1. Sa cathode, (notée K) est reliée à la masse alors que sa gâchette (notée G) va à la diode diac.
Quand la tension atteint environ 30 volts sur le condensateur électrolytique C5, la diode diac entre en conduction, ce qui excite la gâchette du thyristor SCR1. Ce dernier, entre à son tour en conduction, court-circuitant la borne (–) de la bobine auto à la masse. Ainsi, la tension emmagasinée dans le condensateur électrolytique C4, se décharge dans le primaire de la bobine auto, ce qui génère une décharge électrique sur sa sortie. Comme nous l’avons indiqué au début de l’article, il ne reste plus qu’à y relier les fils d’un enclos.
Ce circuit ne génère pas une décharge électrique continue mais impulsionnelle au rythme d’une par seconde.
L’oscillateur peut être alimenté par une tension continue comprise entre 10 et 15 volts. A la campagne, on pourra utiliser la batterie d’une voiture pour son alimentation. Sachant que sa consommation est d’environ 0,4 ampère, la batterie (60 A/h) restera chargée environ 150 heures. Si le circuit ne fonctionne que de nuit, il suffira alors de mettre la batterie en charge seulement tous les 15 jours environ.
Pour anticiper votre demande, nous précisons tout de suite qu’il est possible d’alimenter le circuit à partir du réseau 220 volts, dès l’instant où l’on utilise une alimentation stabilisée qui fournit en sortie une tension de 12 volts continus et délivre au minimum 0,5 ampère.
Certains pourraient penser pouvoir modifier notre schéma électrique en remplaçant le circuit oscillant composé du transistor TR1 et du transformateur T1 par un transformateur ayant un primaire de 220 volts et un secondaire de 250 volts.
Nous le déconseillons vivement car, lors de la fermeture du thyristor SCR1, on obtiendrait une surtension élevée sur le secondaire du transformateur, qui, se ramenant sur le primaire, le mettrait immédiatement hors d’usage.

Figure 1 : Schéma électrique du circuit générateur de décharges électriques à haute tension. Comme nous l’avons précisé dans l’article, ces décharges électriques ne sont pas dangereuses, mais sont seulement désagréables pour l’homme comme pour les animaux. La bobine auto, visible sur la droite, est une bobine traditionnelle à haute tension, utilisée pour faire jaillir une étincelle sur les bougies d’un moteur de voiture (voir schéma d’implantation figure 2).

Figure 2a : Schéma d’implantation du générateur de décharges électriques. Ce circuit peut être alimenté par une batterie de 12 volts ou bien par une alimentation stabilisée, reliée au réseau 220 volts, capable de fournir une tension continue de 12 volts sous 0,5 ampère.

Figure 2b : Brochage du thyristor SCR1 et du transistor TR1.

Figure 2c : Dessin du circuit imprimé à l’échelle 1.

Figure 3 : Le circuit une fois monté. Sur le transistor TR1, sur la gauche du circuit imprimé, on peut voir un petit radiateur.

Liste des composants LX.1398
R1 = 47 kΩ
R2 = 1,2 kΩ
R3 = 10 Ω
R4 = 1 MΩ
R5 = 120 kΩ
R6 = 56 Ω 3 W bobinée
C1 = 100 nF polyester
C2 = 470 μF électrolytique
C3 = 10 nF polyester
C4 = 22 μF électrolytique 450 V
C5 = 10 μF électrolytique
DS1 = Diode 1N4007
DS2 = Diode 1N4007
DS3 = Diode BY509
DIAC = Diac DD40
TR1 = Transistor NPN BD137
SCR1 = Thyristor SCR 800 V 12 A
T1 = Transformateur réf. TM.1298
Sauf spécification contraire, toutes les résistances sont des 1/4 W à 5 %.


Réalisation pratique
Après avoir réalisé ou acquis le circuit imprimé LX.1398 qui est un simple face, commencez à monter tous les composants en suivant le schéma d’implantation de la figure 2.
Insérez en premier les diodes DS1-DS2 en orientant leur cathode (bague blanche) vers le transformateur. Continuez avec la diode haute tension DS3 en insérant celle-ci de manière à ce que son marquage (bagues rouge et noire) soit dirigé vers la résistance bobinée R6. Sur le schéma de câblage, ce marquage est symbolisé par un point rouge. Si cette diode venait à être montée à l’envers, les électrolytiques C4-C5 seraient endommagés.
Poursuivez le montage en insérant également la diode diac dans n’importe quel sens puisqu’elle n’a pas de polarité.
Viennent ensuite les résistances, les condensateurs polyester et les électrolytiques pour lesquels il faut en revanche bien respecter la polarité.
Insérez maintenant les borniers à 2 et à 3 plots pour l’alimentation et le raccordement à la bobine auto. Après avoir terminé cette opération, soudez le thyristor SCR1 en tournant sa face métallique vers le condensateur électrolytique C4.
En ce qui concerne le montage du transistor TR1 qui est fixé sur un petit radiateur en forme de U, vous devrez penser à tourner sa face métallique vers ce même petit radiateur.
Enfin, montez le transformateur T1, et quand vous aurez fini de souder ses bornes sur le circuit imprimé, le système sera prêt à fonctionner.

Essai
Vous devez tout d’abord relier le fil (+) du bornier sur le (+) de la bobine, et le fil (–) du bornier sur le (–) de la bobine.
Le fil noté “T”, c’est-à-dire celui qui vient du point central du bornier, doit être raccordé à la terre. Mais, pour cet essai, nous vous conseillons de l’approcher à environ 1 cm de la sortie de la bobine haute tension.
Dès que l’appareil sera sous tension, vous verrez une étincelle jaillir chaque seconde, ce qui confirme bien que le circuit fonctionne correctement.

Figure 4 : Si les poteaux de votre enclos sont en bois, vous pourrez fixer deux ou trois fils sans utiliser d’isolateur.
Le fil indiqué HT est relié à la borne centrale de la bobine de voiture (voir figure 2).

Figure 5 : Si les poteaux de votre enclos sont en fer, vous devrez les isoler du fil avec des isolateurs en céramique.
Il faut également enfermer la bobine pour voiture à l’intérieur d’un boîtier plastique que vous fixerez près des poteaux de l’enclos. A cet usage, vous pourrez acheter un boîtier pour batterie de camping-car par exemple.

Figure 6 : Pour protéger l’appui d’une fenêtre contre les salissures des pigeons, il suffit de tendre, sur une planche de bois, une série de fils de cuivre distant les uns des autres de 3 à 4 centimètres.

Figure 7 : Bien entendu, vous pouvez brancher la haute tension sur la poignée d’une porte mais nous conseillons aux lecteurs qui nous ont posé la question de tendre plutôt une série de fils de cuivre directement sur les bouteilles qu’il souhaite protéger dans sa cave ! Sinon, attention à l’arroseur arrosé!

Comment l’installer
Pour électrifier un enclos, vous devez planter dans le sol un piquet en métal duquel vous relierez un fil jusqu’au point central du bornier (fil noté “T”).
Après avoir relié tous les poteaux de l’enclos par un fils conducteur (fil de cuivre, fil de fer galvanisé, cordelette conductrice, tresse conductrice, etc.), vous brancherez ce dernier sur la sortie de la bobine haute tension.
Si les poteaux sont en bois, il ne sera pas nécessaire d’isoler les fils.
En revanche, s’ils sont en fer, vous devrez isoler les fils de la partie métallique des poteaux avec des isolateurs en céramique ou en plastique. (voir figures 4 et 5).
Pour rendre cette protection encore plus efficace, vous pourrez enterrer à une profondeur d’environ 10 centimètres un fil galvanisé que vous relierez à la borne de terre par un autre fil.
Il est conseillé d’enfermer le circuit générateur d’électricité, y compris la bobine, dans un boîtier en plastique étanche. Vous pouvez vous procurer ce boîtier chez n’importe quel revendeur de matériel électrique. Ce boîtier pourra être fixé sur un poteau en faisant sortir les deux fils qui vont aux bornes de la batterie 12 volts.
Pour protéger un appui de fenêtre des pigeons, vous pouvez utiliser une petite table en bois sur laquelle vous fixerez des clous pour tendre les fils qui devront être distants de 3 à 4 cm (voir figure 6).