Oszczędzanie energii jest często bardzo proste, na przykład dzięki przełącznikowi zmierzchowemu. Aktywuje on oświetlenie tylko wtedy, gdy jest to naprawdę konieczne. W naszym poradniku informujemy o funkcjach i możliwościach zastosowania takich elektronicznych pomocników oraz udzielamy wskazówek dotyczących ich zakupu i instalacji.
Zasada działania wyłącznika zmierzchowego jest dość prosta: gdy poziom natężenia światła w otoczeniu spadnie poniżej ustalonej wartości, oświetlenie zostaje automatycznie włączone. Wraz ze wzrostem jasności światło wyłącza się samoistnie. Zazwyczaj dzieje się to o zmierzchu lub o świcie, stąd nazwa „wyłącznik zmierzchowy”.
Za pomocą tego typu urządzenia można sterować nie tylko lampami i oprawami oświetleniowymi, ale również innymi odbiornikami – zarówno rezystancyjnymi, jak i indukcyjnymi czy pojemnościowymi.
Nowoczesny wyłącznik zmierzchowy składa się zasadniczo z trzech elementów: światłoczułego czujnika zmierzchowego, cyfrowego układu sterującego procesem włączania i wyłączania oraz przekaźnika, który otwiera i zamyka obwód zasilający odbiornik.
Jako czujnik stosuje się zazwyczaj fototranzystor lub fotodiodę. Fototranzystor umieszczony jest w przezroczystej obudowie, co pozwala światłu dotrzeć do złącza baza-kolektor. Elektrony powstające w tym złączu pod wpływem działania fotonów są wzmacniane przez bazę tranzystora. Jeżeli podłączone są jedynie wyprowadzenia bazy i kolektora, a emiter pozostaje nieaktywny, fototranzystor działa jak fotodioda. Fotodiody charakteryzują się jednak zazwyczaj wolniejszym czasem reakcji, który zależy od wielkości ich powierzchni czynnej.
Ponieważ napięcie dostarczane przez czujnik światła jest proporcjonalne do natężenia oświetlenia, za pomocą układu elektronicznego można ustawić próg, który generuje sygnał włączenia lub wyłączenia, gdy wartość natężenia zostanie przekroczona lub spadnie poniżej tego progu. W takich układach stosuje się nie tylko tranzystory, ale także przerzutniki Schmitta – służące do generowania sygnałów binarnych – oraz mikroprocesory. Wysokość progu, a tym samym czułość wyłącznika zmierzchowego, może być indywidualnie regulowana przez użytkownika i obejmuje zakres od kilku do kilkuset luksów.
Właściwe przełączanie obwodu odbywa się w większości przypadków za pomocą przekaźnika elektromagnetycznego. Dzięki temu obwód zasilający czujnik i układ sterujący jest galwanicznie odseparowany od obwodu zasilającego odbiornik – co stanowi istotny aspekt bezpieczeństwa podczas instalacji i eksploatacji.
Standardowe wyłączniki umożliwiają sterowanie obciążeniami rezystancyjnymi o poborze prądu do 10–16 amperów, co przy napięciu sieciowym 230 V odpowiada maksymalnej mocy przełączania od 2300 do 3680 watów. W przeszłości pozwalało to bez problemu zasilać nawet kilka mocnych lamp halogenowych. Obecnie energochłonne źródła światła zostały w dużej mierze zastąpione przez diody LED wysokiej mocy, które osiągają podobną jasność przy zużyciu zaledwie 50–100 watów.
Czujniki zmierzchu w połączeniu z oświetleniem LED znacząco przyczyniają się do oszczędności energii i zauważalnie obniżają koszty prądu. Należy jednak pamiętać, że diody LED wysokiej mocy zazwyczaj pracują przy napięciu około 32 V, dlatego oprawy powinny być wyposażone w odpowiedni zasilacz LED, który obniża napięcie sieciowe do wymaganego poziomu.
Typowe czujniki zmierzchowe dostępne są w wersji natynkowej lub podtynkowej. W pomieszczeniach można na przykład zastąpić tradycyjny włącznik światła modelem do zabudowy. Możliwa jest również wymiana gniazdka elektrycznego na element sterujący reagujący na zmierzch. Takie rozwiązania sprawdzają się m.in. przy oświetleniu witryn sklepowych, reklam świetlnych czy instalacji zewnętrznych - po zapadnięciu zmroku światła włączają się automatycznie, a o świcie wyłączają.
Tego rodzaju instalacja jest znacznie bardziej efektywna niż stosowanie klasycznych programatorów czasowych, które z reguły nie uwzględniają zmieniających się pór roku i związanych z nimi różnic w godzinach zmierzchu. W takim przypadku konieczne byłoby każdorazowe przeprogramowywanie urządzenia.
Są jednak sytuacje, w których połączenie czujnika zmierzchu z zegarem sterującym okazuje się praktyczne. Programator można ustawić tak, by oświetlenie witryny działało tylko przez kilka godzin – wtedy czujnik zmierzchu byłby zasilany wyłącznie w określonym czasie, np. od początku zmierzchu do godziny trzeciej nad ranem. Szczególnie wygodne są w tym kontekście czujniki zmierzchu z wbudowanym timerem. Zintegrowany zegar oferuje zwykle możliwość ustawienia czasu działania w zakresie od jednej do kilku godzin. W przypadku dekoracyjnego oświetlenia świątecznego lub ogrodowego wiele modeli z funkcją timera można podłączyć do sieci elektrycznej bezpośrednio przez gniazdko.
Przy wyborze miejsca montażu natynkowego wyłącznika zmierzchowego należy koniecznie zadbać o to, aby sensor nie był bezpośrednio oświetlany przez światło podłączonej lampy. Może to znacząco ograniczyć jego skuteczność, a nawet całkowicie uniemożliwić jego działanie. Nie trzeba się natomiast obawiać nagłych, krótkotrwałych źródeł światła, takich jak reflektory samochodowe czy błyski piorunów. Wszystkie dostępne na rynku wyłączniki zmierzchowe są wyposażone w regulowane opóźnienie załączenia, zwykle wynoszące kilka sekund.
Czujniki zmierzchowe dostępne są w wersji jako urządzenia instalacyjne, czyli w obudowie z tworzywa sztucznego o klasie ochrony odpowiadającej standardom stosowanym przy włącznikach i gniazdkach przeznaczonych do pomieszczeń wilgotnych. Ma to znaczenie, ponieważ zazwyczaj montuje się je na zewnątrz, aby mogły rejestrować światło dzienne.
W tym wariancie sensor jest zintegrowany z obudową. Przed otworem, przez który światło pada na czujnik, może znajdować się regulowana przesłona, umożliwiająca zmianę czułości reakcji czujnika zmierzchowego. Inna wersja może być umieszczona w okrągłej obudowie, przystosowanej do montażu na ścianie lub maszcie, której górna część przepuszcza światło.
Do wbudowania w oprawy świetlne stosuje się czujniki zmierzchowe w formie niewielkich modułów. W przypadku większych instalacji, np. w zakładach przemysłowych, urządzenia przełączające są zazwyczaj instalowane w szafach sterowniczych jako część złożonych systemów zarządzania.
Aby możliwe było dokładne rejestrowanie światła dziennego, sensory świetlne muszą być montowane na zewnątrz. W tym celu dostępne są czujniki zmierzchowe, których sensory można zainstalować oddzielnie, w pewnej odległości od głównej elektroniki sterującej. Ta z kolei umieszczona jest w obudowie przeznaczonej do montażu na standardowej szynie DIN, tzw. szynie montażowej.
W takiej obudowie mogą być również zintegrowane dodatkowe funkcje, na przykład sterowanie kalendarzowe (np. rozróżnienie dni roboczych i niedziel) lub czujniki ruchu. Niektóre modele wyposażone są także w programator czasowy, który umożliwia ustawienie czasu świecenia.
Najważniejsze parametry techniczne wyłączników zmierzchowych to napięcie zasilania, funkcja przełączania oraz moc łączeniowa. Urządzenia te zazwyczaj działają przy napięciu sieciowym 230 V AC, jednak dostępne są również modele zasilane już od 12 V AC/DC.
Stykami przełączającymi mogą być przekaźniki typu zwiernego lub przełącznego, które standardowo są przystosowane do napięcia 230 V i natężenia 16 A. Dzięki temu sprawdzają się w większości zastosowań sterujących.
W wielu wyłącznikach zmierzchowych można niezależnie ustawić poziom natężenia światła dla załączenia i wyłączenia, a zakres regulacji jest zazwyczaj bardzo szeroki.
ChatGPT powiedział:
Natężenie oświetlenia podaje się w luksach (lx). Opóźnienie załączenia można zazwyczaj regulować, aby dostosować je do konkretnych warunków.
Ponieważ większość czujników zmierzchowych montuje się na zewnątrz, muszą one spełniać wymagania dotyczące stopnia ochrony określonego normą DIN EN 60529, odpowiedniego dla tego typu zastosowań – na przykład IP44 lub IP54 (ochrona przed bryzgami wody).
Urządzenia muszą być również przystosowane do maksymalnych temperatur, jakie mogą wystąpić w miejscu instalacji. Odpowiednie wartości znajdują się w kartach katalogowych producentów.
Odpowiedni wybór zależy oczywiście przede wszystkim od konkretnego zastosowania. Dany typ obudowy określa sposób instalacji i montażu czujnika zmierzchowego – czy urządzenie ma być zamontowane na ścianie, na maszcie, czy wewnątrz oprawy oświetleniowej? W tkich jak napięcie zasilania, moc przełączania czy zakres dopuszczalnej temperatury otoczenia.
W przypadku czujników zmierzchu z oddzielnym sensorem należy upewnić się, że długość przewodu nie przekracza maksymalnej wartości określonej w karcie katalogowej.
Podczas montażu warto zadbać o to, aby czujnik był wystawiony wyłącznie na równomierne światło rozproszone. Krótkotrwałe zmiany natężenia światła są co prawda kompensowane przez funkcję opóźnienia, jednak ich zbyt duża liczba w krótkim czasie może prowadzić do błędnych przełączeń. Działanie czujnika może również zostać zakłócone, jeśli zostanie on zamontowany zbyt blisko źródła światła, którym steruje – wówczas po włączeniu oświetlenia urządzenie natychmiast je wyłączy.
Ponieważ czujniki zmierzchu są urządzeniami elektrycznymi, należy podczas ich instalacji i użytkowania przestrzegać odpowiednich przepisów bezpieczeństwa, w szczególności normy VDE 0100.