1  引言

    隨著人們對(duì)生態(tài)平衡認(rèn)識(shí)的深入，野生動(dòng)物的保護(hù)日益受到越來越多的人的重視。但在進(jìn)行野生動(dòng)物的保護(hù)過程中，人和動(dòng)物爭食日益成為最突出的矛盾，如何保護(hù)莊稼不受野生動(dòng)物破壞而又不傷害野生動(dòng)物呢？太陽能電圍欄也許是最佳的選擇。最近，我們研制了一臺(tái)果園太陽能電源，除了具有夜間照明作用外，還具有防盜、防野生動(dòng)物破壞的作用，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試用，效果很好。

2  太陽能電圍欄電源的基本方案

    太陽能電圍欄電源電路工作原理框圖如圖1所示，該電源主要由太陽電池組件、充放電控制器、蓄電池、高壓脈沖發(fā)生器和圍欄線組成。太陽電池在太陽光照下輸出電能，通過充放電控制器對(duì)蓄電池進(jìn)行充電和放電控制，高壓脈沖發(fā)生器將低壓直流電逆變成5000V左右的高壓脈沖輸出到圍欄線上，當(dāng)動(dòng)物碰著圍欄線時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生電擊使動(dòng)物從心理上產(chǎn)生條件反射，看到圍欄線時(shí)就會(huì)害怕，并遠(yuǎn)離圍欄線，從而達(dá)到保護(hù)農(nóng)作物或者圈養(yǎng)牲畜的作用。

圖1  太陽能電圍欄電源電路工作原理框圖

3  太陽能電圍欄電源的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3．1  太陽能供電部分的設(shè)計(jì)

    根據(jù)當(dāng)?shù)氐脑缕骄蛰椛淇偭考柏?fù)載大小，通過計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)，確定太陽電池的功率為65W,蓄電池的容量為12V，100Ah。

    根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍庀髼l件，太陽電池組件選用36片125mm×125mm多晶硅太陽電池封裝的組件^[1]。

    蓄電池選用12V，100Ah的適于太陽能發(fā)電用的免維護(hù)鉛酸蓄電池。

    充放電控制器具有過充電保護(hù)、過放電保護(hù)、防反充電、防反接等功能，以確保系統(tǒng)長期可靠地工作，具體指標(biāo)如下^[2]：

    低電壓斷開點(diǎn)    10.8V

    恢復(fù)供電電壓    12.3V

    過充電斷開點(diǎn)    14.3V

    恢復(fù)充電電壓    13.6V

    溫度補(bǔ)償系數(shù)    －3.5mV/℃

3．2  高壓脈沖部分的設(shè)計(jì)

    以UC3526PWM芯片為核心進(jìn)行驅(qū)動(dòng)部分的設(shè)計(jì)，UC3526的兩路輸出分別接到推挽部分的主開關(guān)器件上，通過變壓器升壓后，輸出5000V左右的高壓脈沖，高壓脈沖的寬度由裝在該電源外殼上的電位器調(diào)節(jié)。

3．2．1  高壓脈沖部分的主要要求

    1）高壓脈沖電壓為5000V左右，但電流小，不連續(xù)，對(duì)人、畜及動(dòng)物無致命傷害。

    2）脈沖寬度可調(diào)節(jié)，以盡量減小工作時(shí)的能耗，又能達(dá)到目的。

3．2．2  脈寬調(diào)制電路的選擇及原理

    電圍欄的輸出脈沖并不需要高的頻率，在考慮達(dá)到要求的條件下，盡量選用低的頻率和較窄的脈寬，以減小電能的消耗。

    UC3526是一款高性能的單片集成脈寬調(diào)制型開關(guān)穩(wěn)壓器控制電路，它采用18腳雙列直插封裝。雙端互補(bǔ)驅(qū)動(dòng)級(jí)可輸出直流100mA電流。并可提供外同步、軟啟動(dòng)，欠壓鎖定，死區(qū)調(diào)節(jié)^[3]。與其它集成脈寬調(diào)制器相比，它能穩(wěn)定地輸出低至1Hz左右的脈沖。各引腳功能如下,其原理框圖如圖2所示。

圖2  UC3526原理框圖

    1誤差放大器同相端    2誤差放大器反相端

    3誤差放大器補(bǔ)償    4軟起動(dòng)電容

    5復(fù)位    6電流限制感應(yīng)正端

    7電流限制感應(yīng)負(fù)端    8輸出關(guān)斷端

    9定時(shí)電阻    10定時(shí)電容

    11死區(qū)調(diào)節(jié)    12外同步信號(hào)輸入端

    13輸出驅(qū)動(dòng)A    14輸出級(jí)電源正極

    15公共地    16輸出驅(qū)動(dòng)B

    17電源正極    18基準(zhǔn)輸出端

3．2．3  高壓脈沖發(fā)生器工作原理

    圖3示出了高壓脈沖發(fā)生器的原理圖。輸出頻率設(shè)定為1Hz，占空比的大小根據(jù)實(shí)際使用效果可隨時(shí)通過R₁來調(diào)節(jié)，來自充放電控制器的欠壓信號(hào)通過D1接到輸出關(guān)斷端8腳，來自充放電控制器的過壓信號(hào)通過D₂也接到輸出關(guān)斷端8腳。圖中R₅為限流保護(hù)電租，當(dāng)高壓脈沖發(fā)生器過流時(shí)，R₅上的采樣信號(hào)通過三極管送至UC3526的補(bǔ)償端3腳，達(dá)到限流保護(hù)的目的。

圖3  高壓脈沖發(fā)生器原理圖

4  結(jié)語

    該裝置投入運(yùn)行后，經(jīng)過近半年的現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)，證明運(yùn)行穩(wěn)定可靠，實(shí)際效果也非常好，不但達(dá)到了保護(hù)果品不受動(dòng)物的破壞，而且也為果園提供了生活照明用電。