Electrificateur de clôture ADIC Impact 250

1°) Présentation générale :

L'impact 250 de la société ADIC est un électrificateur de clôture assez ancien (années 2000) d'entrée de gamme.

Il y a très peu de données techniques sur cet appareil. Il n'est plus commercialisé par la société ADIC.

D'après ce qui se trouve sur le boîtier il a une puissance de 10 W. Il n'est pas possible d'établir une correspondance directe entre la puissance consommée et l'énergie délivrée par l'appareil, on peut penser que cet appareil correspond à l'Impact 2000 de la gamme actuelle, qui délivre une énergie de 1,7 J pour une puissance absorbée de 3 W... Le système électronique aurait été revu permettant d'augmenter fortement le rendement...

Il y a en façade un petit néon indiquant que l'appareil délivre bien des impulsions au niveau de la clôture.

2°) Quelques remarques sur les clôtures électriques :

Il existe deux grands types de clôtures électriques :

- celles destinées à tuer tout être vivant qui tenterait de la franchir

- celles destinés à repousser les êtres vivants

Les premières ont été utilisées durant la guerre froide sur certaines parties du "rideau de fer", dans les camps de concentration et d'extermination nazis, sans doute aussi en URSS autour de certains sites sensibles ou de camps. Aujourd'hui il n'existe semble-t-il qu'une barrière électrifiée mortelle : celle entre les deux Corées. Plus de détails se trouvent facilement sur internet en recherchant avec : "Electric fence". Ce type de clôture est interdit en France.

La seconde catégorie est celle qui nous intéresse ici.

REMARQUE IMPORTANTE : les clôtures de la seconde catégories peuvent être létales pour certaines personnes : très très jeunes enfants et les personnes porteuses de stimulateurs cardiaques, il convient donc de les signaler correctement.

3°) Fonctionnement d'une clôture électrique non létale :

a) Pour bien comprendre il faut préciser les notions de "résistance électrique", d'"intensité" et de "tension".

Une tension électrique c'est une différence de potentiel électrique, on peut faire une analogie avec le potentiel de pesanteur : si on lâche une pierre du haut d'une tour, elle tombe car le potentiel de pesanteur en haut de la tour est supérieur au potentiel de pesanteur à la surface de la Terre (qui est égal à zéro par convention). On dit qu'il existe une différence de potentiel de pesanteur entre la surface de la Terre et le haut de la tour. La tension électrique est assimilable à cette différence de potentiel. Si du courant peut circuler entre deux points donnés c'est parce qu'il existe une différence de potentiel électrique entre ces deux point, cette différence est nommée : "tension électrique" et se mesure en volts.

Il faut maintenant faire une remarque très importante : si la pierre peut tomber c'est parce qu'elle n'est pas freinée, si l'air qui se trouve autour de la tour était remplacé par de la purée de pommes de terre, la pierre ne tomberait pas : il y aurait une résistance telle que sa course serait très limitée. 

En électricité cette résistance existe aussi, elle se mesure en ohms. Le verre possède une très grande résistance électrique, au contraire le cuivre a une résistance très faible. L'air a aussi une résistance électrique, heureusement car si ça n'était pas le cas les lignes haute-tension d'EDF formeraient sans arrêt des arcs électriques avec le sol !

Lors du passage d'un courant électrique, des électrons se déplacent ou vibrent sur eux-mêmes (ceci est très très schématique), au sein du conducteur, plus le nombres d'électrons en mouvement est élevé et plus l'intensité du courant est élevée. Cette intensité (mesurée en ampères) est directement liée à ce qui génère la différence de potentielle électrique : une batterie de poids lourd peut "mettre en mouvement" un très très grand nombre d'électrons, on peut s'en apercevoir en court-circuitant les bornes de cette batterie avec un gros fil de cuivre : il va y avoir une très grosse étincelle, tellement importante que le conducteur ou les bornes de la batterie vont fondre ! Profitons de cet exemple pour remarquer que lorsqu'on met ses mains sur les deux bornes d'une batterie on ne ressent rien ; la tension (12 ou 24 V) n'est pas suffisante pour provoquer un passage de courant à travers le corps humain qui présente une certaine résistance électrique, très très supérieure à celle du conducteur qui a servi à mettre en court-circuit la batterie.

Ce qui est dangereux pour un être vivant c'est le courant qui passe, son intensité.

On comprend donc que pour qu'un humain soit électrocuté et en meure, il faut une tension suffisamment élevée pour vaincre la résistance électrique du corps humain mais aussi un courant électrique élevé (sup à 150 mA en continu et à 300 mA en alternatif (c'est très approximatif car il faut aussi prendre en compte le temps durant lequel le courant va passer à travers la personne ainsi que son chemin). On trouvera plus de détails sur Wikipédia à l'article "électrisation".

Bilan de tout cela : si un être humain est soumis à une tension électrique très élevée (capable de vaincre sa résistance électrique) le danger sera si le courant qui passe alors dans la personne est d'une intensité sup à 100 mA et pendant un temps prolongé. Si par contre un appareil produit une tension très élevée mais fourni un très faible ampérage et que de plus cette tension est délivrée sous forme de pics à intervalles réguliers dans le temps, alors il n'y a que peu de danger (attention néanmoins pour les personnes signalées plus haut), on ne ressentira qu'une petite douleur : une "châtaigne".

Les électrificateurs de clôture non létales sont justement des appareils qui délivrent régulièrement des pics de tension très élevée (5000 à 10000 V) mais sous un très faible ampérage (moins de 150 mA) et durant un temps extrêmement bref (moins de 10 milliseconde) selon la norme EN 60 335-2-76. Tous les électrificateurs de clôture doivent être conformes à cette norme (qu'ils soient dans le domaine public ou privé).

Le principe général de la clôture est alors de mettre un fil en hauteur très bien isolé du sol. Ce fil est relié à la borne clôture de l'électrificateur, l'autre borne étant reliée à la terre par un piquet.

b) Fonctionnement électrique :

La très grande majorité des électrificateurs de clôture fonctionnent grâce à la décharge brutale et très rapide d'un condensateur dans une bobine, cette bobine est couplée à une autre bobine avec un rapport de tours très élevé ce qui permet d'augmenter considérablement la tension : si on nomme :

- U1 la tension sur le bobinage 1

- N1 le nombre de spires du bobinage 1

- U2 la tension sur le bobinage 2

- N2 le nombre de spires du bobinage 2

Alors on a :

N1/N2 = U1/U2

Pour une bobine couplée idéale.

Ainsi si on envoie 200 V sur le bobinage 1 de la bobine couplée et que le rapport N1/N2 vaut 1/100, on a sur sur le bobinage 2 une tension de 200 x 100 = 20000 V

Sur les électrificateurs on trouve le voltage et l'énergie délivrée (en joules), la notion de puissance est en effet peu appropriée car le temps durant lequel le pic de tension est délivré est très faible.

On peut par exemple faire le calcul suivant : U = 5000 V avec 15 mA et durant 10.10E-3s, on arrive à :

0,75 J. Les électrificateurs de forte puissance (le max admis par la norme délivrent environ 4 J sous 5500 V).

Le temps de contact avec la clôture doit être limité : si l'être vivant reste accroché à la clôture et subit les impulsions tchaque seconde (c'est le temps moyen entre chaque impulsion pour les électrificateurs de clôture), il va finir par en mourir, c'est pourquoi il est STRICTEMENT INTERDIT d'électrifier des barbelés ou des grillages.

Schéma de l'Adic impact 250 :

Ce schéma est donné à titre indicatif et uniquement dans un but explicatif (ce qui explique que les valeurs des composants aient été cachées).

Le fonctionnement est le suivant :

- l'ensemble R4, R3, C2, R5, constitue un abaisseur de tension limiteur d'intensité

- D2 et D1 redressent en simple alternance

- C1 et R1 règlent la durée de l'impulsion

- L1 correspond au primaire de la bobine couplée

- C4 est le condensateur "réserve d'énergie"

Lorsque le secteur est branché, C4 se charge par l'intermédiaire de R4, R3, C2, R5 D1 et R9 (cette dernière participe à la durée de l'impulsion en limitant la charge de C4).

Simultanément C1 se charge à travers R1 L1 et R9. Cette charge va progressivement faire monter le potentiel en A, jusqu'à arriver au seuil de déclenchement du diac. Lorsque ce seuil est atteint, une tension est appliquée à la gâchette du triac, celui conduit brutalement. C4 va alors se décharger très brutalement dans la boucle L1-triac, simultanément C1 est déchargé par la boucle R1-triac. Dès que la tension au point A descend sous le seuil de conduction du diac, celui-ci cesse de conduire et le triac se désamorce et cesse de conduire et le cycle recommence.

Le réseau R6, R8, D3, D4 est là pour limiter la surtension au borne de la bobine quand le triac se rouvre (on ouvre sur une charge selfique).

On a figuré sur ce schéma que le primaire de la bobine couplée car si on met un secondaire, LTSpice ne fonctionne pas (il y a des points flottants...)

On peut faire une simulation avec des valeurs différentes de R1 de façon à voir comment la valeur de cette résistance fait varier l'intervalle de temps entre chaque impulsion.

On mesure en vert la tension en S, et en rouge la tension en A, dans les deux cas par rapport à la masse :

Ci-dessus pour R1 = 1590 kOhms

Ci-dessus pour R1 = 2590 kOhms

On voit bien l'augmentation du temps entre chaque décharge.

On voit bien aussi la monté du potentiel en A qui correspond à la charge progressive de C1 jusqu'à arriver au seuil du diac.

Il faut bien voir que c'est l'impulsion au travers de L1 qui provoque l'apparition d'une impulsion sur le secondaire de la bobine couplée.

Remarque : un diac est en interrupteur commandé en tension : lorsqu'il est soumis à une ddp donnée (Vk) , il se met brutalement à conduire, quand la tension retombe en dessous du seuil inverse, le diac se ferme. Aujourd'hui les diac sont souvent intégrés au triac en un seul composant.

Au secondaire de la bobine couplée on a deux bornes : une borne de terre et une borne clôture.

Remarque : on constate, de façon assez surprenante, que le fait de mettre la borne marquée "terre" de la bobine du secondaire, à la terre EDF, arrête l'appareil. De fait en consultant les sites de différents fabricants d'électrificateurs de clôture, on voit qu'il est très souvent souligné que la terre de l'électrificateur doit être à au moins 10 m de la terre EDF.

3°) Problèmes à la réception :

L'appareil ne fonctionne plus (le néon au secondaire de la bobine couplée ne clignote plus.

4°) Recherche des causes et dépannage :

A l'ouverture on voit très vite que les résistances du réseau de chute ont beaucoup chauffé. Une inspection plus approfondie révèle que les diodes de "roue libre" sont claquées ainsi que les résistances se trouvant en série avec ces diodes.

L'inspection de la clôture montre de très nombreux défauts d'isolation ayant entraîné une baisse très importante de la résistance, avec en conséquence une surcharge de l'appareil sur un temps important. Le claquage des diodes est sans doute lié à des débranchements intempestifs et répétés de la clôture alors que l'appareil fonctionnait

Le dépannage va consister à remplacer les composants HS : les résistances du réseau de chute, ainsi que les diodes roue libre et résistances associées. Les autres composants en particulier le triac sont testés afin de bien s'assurer qu'ils sont encore aptes à bien fonctionner.

Compte tenu des tensions en jeu et du fait que cet appareil est utilisé en extérieur (même s'il est à l'abri de la pluie, il ne l'est pas de l'humidité ambiante), un vernissage appuyé sera réalisé sur les deux faces du circuit imprimé.

5°) Le dépannage en images :

a) Remplacement des composants :

Rien de particulier, le vernis transparent mis par le fabriquant est de bonne qualité et fond facilement sous la panne du fer. Les pistes sont de bonne qualité.

b) Vernissage :

Un bon coup de bombe est passé côté cuivre :

Ce n'est sans doute pas très esthétique mais ça protège parfaitement.

Un vernissage est également fait côté composants. Même si les vernis pour ce type d'application sont censés ne pas empêcher la dissipation de la chaleur, tous les éléments chauffant ont été protégés par un scotch de carrossier :

Le circuit remis en place dans le boîtier :

On remarque au passage que les condensateurs non polarisés utilisés sont d'excellente qualité : du SCR, et que le très gros condensateur blanc a été réalisé spécifiquement pour le fabricant puisqu'il porte l'inscription "ADIC".

6°) Essais :

Sur une charge de 1 kOhms, puis sur une clôture bien isolée avec une terre de clôture éloigné des bâtiments.

7°) Bilan :

Appareil simple, très bien fabriqué ayant fonctionné une bonnes quinzaine d'années et qui a fini par lâcher du fait d'une clôture mal entretenue. La réparation facile a permis de dépanner rapidement le propriétaire (ce qui était nécessaire car il s'agit d'un agriculteur possédant des moutons, lesquels dès qu'ils s'aperçoivent qu'il n'y a plus d'électricité cassent les fils et partent se promener ailleurs !). De surcroît cette réparation a, encore une fois, permis d'éviter l'achat d'un matériel neuf et la mise au rebus d'un appareil encore fonctionnel, ce qui est bénéfique pour l'environnement.