Nowoczesne sterowniki oświetlenia różnią się miedzy sobą przede wszystkim funkcjonalnością. Najprostsze modele uruchamiają system oświetlenia w oparciu o poziom natężenia światła lub po wykryciu ruchu, natomiast zaawansowane urządzenia są w stanie realizować określone programy świetlne.

Jako najprostsze urządzenia przeznaczone do sterowania oświetleniem zewnętrznym uwzględnia się detektory ruchu. Używane są one przy nadzorowaniu pracy oświetlenia, które włącza się automatycznie w  przypadku wejścia osoby na określoną przestrzeń, objętą zasięgiem działania czujnika. W  zależności od przeznaczenia i  częstotliwości użytkowania przestrzeni, można ustawić czas działania urządzenia świetlnego oraz poziom natężenia oświetlenia. Dużym uznaniem cieszą się również włączniki zmierzchowe. Bardziej zaawansowane urządzenia sterujące to programatory czasowe. Pozwalają one na automatyczną pracę systemu świetlnego w  odpowiednim przedziale czasowym. Nowoczesne sterowniki pozwalają na współpracę ze statecznikami elektronicznymi i  elektromagnetycznymi. Ściemnianie może być stopniowe oraz płynne w  zakresie 0 – 100%, przy niezależnym sterowaniu każdej z  lamp. Warto również podkreślić niezależny pomiar zużycia energii w  lampach.

Za sterowanie oświetleniem zewnętrznym w systemach BMS odpowiadają moduły logiczne.

W  niektórych modelach przewiduje się rozbudowany moduł pomiarowy analizujący energię, moc bierną i  czynną, a  także cos φ i  THD. Możliwość w  tym zakresie zapewnia optymalne zarządzanie siecią zasilającą. Niższe koszty obsługi zyskuje się z  kolei poprzez monitorowanie stanu lampy, czyli wykrywanie i  raportowanie awarii. W  nowoczesnych systemach sterowania oświetleniem stawia się na elastyczną i  rozproszoną strukturę sieci. Istotny pozostaje przy tym znaczny jej zasięg oraz niskie koszty eksploatacji. System wymiany danych niejednokrotnie wykorzystuje sieć zasilającą 230 V AC. Istotną rolę odgrywa przy tym możliwość zdalnej aktualizacji oprogramowania.

Wyłączniki zmierzchowe

Nowoczesne systemy sterowania uwzględnia się w instalacjach oświetlenia ulicznego.

Najprostsze wyłączniki zmierzchowe to urządzenia miniaturowe o  maksymalnym obciążeniu do 12 A. To właśnie dzięki nim jest możliwe automatyczne sterowanie oświetleniem zewnętrznym w  zależności od natężenia światła otoczenia. Niektóre sterowniki są w  stanie pracować zarówno samodzielnie jak i  współpracować z  innymi urządzeniami. Czułość natężenia oświetlenia jest regulowana w  zakresie od 1 do 80 lux. Bardziej zaawansowane modele to urządzenia cyfrowe. Mierzą one natężenie oświetlenia z  dokładnością do 1 luxa. Typowy wyłącznik składa się z  części pomiarowej oraz czujników, które niejednokrotnie bazują na przetworniku światło – częstotliwość. Za pomocą przycisków umieszczonych na płycie czołowej jest możliwe ustawianie poziomu włączenia i  wyłączenia oświetlenia. W  niektórych modelach przewidziano zdefiniowane opóźnienie przy włączaniu i  wyłączaniu oświetlenia na poziomie 1 minuty. Tym sposobem eliminowane są krótkotrwałe przełączenia i  wyłączenia spowodowane chociażby chwilowym oświetleniem czujnika. O  wynikach pomiarów oraz funkcjach realizowanych przez urządzenie informuje wyświetlacz. W  nowoczesnych urządzeniach stawia się specjalne algorytmy, dzięki którym urządzenie nie reaguje na chwilowe, nagłe zmiany oświetlenia, tym samym eliminując nagłe działanie wynikające chociażby z  błysków.

Tryby pracy sterownika

Oprawa oświetleniowa ADQUEN OC do oświetlania przejść dla pieszych.

Typowy sterownik może współpracować z  czujnikiem światła. Stąd też jeżeli poziom oświetlenia naturalnego jest zbyt niski a  czujnik światła przekaże do urządzenia nadzorującego odpowiedni sygnał to oświetlenie zostanie załączone. Istnieje możliwość pracy według astronomicznych świtów i  zmierzchów. W  takim rozwiązaniu układ załącza i  wyłącza oświetlenie o  ściśle określonych porach, które zależą od daty oraz godziny zmierzchu i  świtu. Niektóre sterowniki pozwalają na wprowadzanie korekty do pamięci czasu astronomicznego świtu i  zmierzchu w  przedziale ±59 minut. Można skorzystać ze sterowania układem ściemniającym. Funkcja w  tym zakresie jest realizowana poprzez wprowadzenie do układu godziny załączenia i  wyłączenia ściemniacza. Warto zwrócić uwagę na możliwość sterowania dwutaryfowym licznikiem energii elektrycznej. Zmiana między taryfami odbywa się poprzez automatyczne przełączenie taryfy z  dziennej na nocną. Aby skorzystać z  funkcjonalności w  tym zakresie należy wprowadzić do sterownika godzinę przełączenia na niższą taryfę.

Również i w systemach oświetlenia ulicznego stawia się na oszczędność energii.

Za pomocą pilota

Niektóre modele sterowników mogą być parametryzowane za pomocą pilota zdalnego sterowania. To właśnie dzięki niemu jest możliwe odczytywanie i  programowanie nastaw sterowników. Komfort użytkowania pilota z  pewnością poprawi wyświetlacz. Należy podkreślić, że transmisja ma charakter dwukierunkowy. Pilot jest połączony z  komputerem PC, na którym specjalne oprogramowanie pozwala na programowanie sterownika. Niektóre piloty mogą być zasilane przez port USB oraz za pomocą baterii. Warto zwrócić uwagę na moduły, za pomocą których jest możliwa wymiana danych pomiędzy sterownikiem oświetlenia a  użytkownikiem za pomocą sieci GSM. W  takim rozwiązaniu transmisja również ma charakter dwukierunkowy i  jest ograniczona jedynie zasięgiem określonego operatora sieci GSM. W  niektórych modelach przewidziano możliwość sterowania dodatkowym przekaźnikiem o  znacznym obciążeniu prądowym.

Jakie korzyści płyną z zastosowania sterowania oświetleniem zewnętrznym obiektów?
Tomasz Milczarek, Produkt menadżer Lange Łukaszuk: Sterowanie oświetleniem zewnętrznym stosuje się dla zwiększenia efektów wizualnych obiektu, ale również (i na tym się skupię) w celu oszczędzania energii elektrycznej. W dobie rosnących cen energii dbanie o to, aby światło świeciło się tylko wtedy, gdy jest potrzebne jest rzeczą kluczową. Firma Steinel pielęgnuje od wielu lat tę ideę. Czujniki ruchu i zmierzchowe (np. IS 180-2 IS 360) oraz lampy z czujnikami zapewniają oszczędność energii, czyli naszych pieniędzy, ale również zwiększają komfort życia, dlatego że wyręczają nas z konieczności szukania włącznika i włączania/wyłączania światła. Czujnik ruchu sam kontroluje czy Ktoś porusza się w jego zasięgu i w razie potrzeby włącza światło, a po opuszczeniu kontrolowanej strefy czujnik wyłączy światło. Czujnik zmierzchu, który jest zabudowany w czujniku ruchu dba o to, aby w słoneczny dzień nie włączać światła pomimo ruchu, dlatego że z reguły nie jest potrzebne. Jeśli nastąpi zachmurzenie i poziom jasności spadnie poniżej ustawionego przez Użytkownika, czujnik zadba o to, aby w razie wykrycia poruszającej się osoby włączyć oświetlenie.
Do sterowania oświetleniem zewnętrznym możemy użyć również samych czujników zmierzchowych, np. do oświetlenia bilboardów, witryn sklepowych. Czujnik taki dbać będzie o to, aby w przypadku zapadnięcia zmroku (zmniejszenia się poziomu jasności poniżej ustawionego przez Użytkownika) zapalić światło i oświetlić, np. reklamę w nocy. Bardziej rozbudowane czujniki (np. Night-matic 3000vario) pozwalają wyłączyć oświetlenie na określony czas w nocy, dlatego że np. w tym czasie nie ma żadnego ruchu w obrębie oświetlanego budynku, po czym nad ranem następuje ponowne włączenie oświetlenia i wyłączenie z nastaniem dnia.
Dla osób, które nie chcą mieć dwóch urządzeń, czujnika i lampy, Steinel proponuje lampy z czujnikiem ruchu i zmierzchu (np. DL 750, L 746 itp.). Łączą w sobie estetykę lampy i funkcjonalność czujnika. Widać więc, że mamy wiele możliwości oszczędzania energii (pieniędzy), nie musząc tracić nic z funkcjonalności ani estetyki całego systemu.

Sterowniki oświetlenia ulicznego

W systemach sterowania oświetleniem ulicznym wymiana danych może odbywać się poprzez sieć elektroenergetyczną.

Wiele nowatorskich rozwiązań uwzględnia się w  sterownikach oświetlenia ulicznego. Zaawansowane urządzenia tego typu mogą zgłaszać stan opraw do serwera centralnego za pomocą sieci telefonii komórkowej. Informacje o  ewentualnych usterkach są również wysyłane do kilku telefonów komórkowych a  poprzez serwer centralny jest możliwe zdalne, a  zarazem centralne nadzorowanie pracy całej instalacji. Specjalne oprogramowanie pozwala nie tylko na konfigurowanie instalacji ale również na tworzenie raportów i  zestawienie danych pomiarowych. Sterowniki oprawy są odpowiedzialne z  kolei za realizowanie programów oświetleniowych i  przeprowadzanie pomiarów na poziomie punktu świetlnego. Istotną rolę odgrywa wbudowany zegar astronomiczny. Nowoczesne sterowniki są w  stanie wymieniać dane w  systemie instalacyjnym zarówno za pomocą instalacji elektroenergetycznej, jak i  fal radiowych. Specjalistyczne oprogramowanie komputerowe w  widoku ogólnym prezentuje obraz całej instalacji z  zaznaczaniem miejsca wystąpienia ewentualnych usterek. Na schemacie ogólnym przedstawiane są wszystkie punkty świetlne z  możliwością ich uporządkowania według obszarów lub podobszarów. Oprogramowanie informuje użytkownika o  konieczności wymiany wadliwych punktów świetlnych wraz z  opisem usterek. Na uwagę zasługuje możliwość konfigurowania wydzielonych obszarów i  podobszarów struktury zasilającej. Jest również możliwe rejestrowanie programów i  scenerii świetlnych. Istotną rolę odgrywają informacje pomiarowe, takie jak ilość godzin świecenia oraz pobór prądu. Indywidualnym użytkownikom są przyznawane prawa dostępu. Monitorowane błędy mogą dotyczyć usterek lampy lub czujnika światła. Użytkownik jest również informowany o  zakłóceniach komunikacji pomiędzy poszczególnymi elementami systemu, wadliwym kondensatorze oraz niewłaściwych parametrach zasilania. Pomiary, które są dokonywane przez sterowniki opraw są przetwarzane i  udostępniane na ekranie. Tym sposobem zyskuje się możliwość porównywania rzeczywistego czasu świecenia lamp z  ich znamionowym czasem pracy.

Iluminacje zewnętrzne

Sterowniki oprawy są odpowiedzialne za realizowanie programów oświetleniowych i przeprowadzanie pomiarów na poziomie punktu świetlnego. Istotną rolę odgrywa wbudowany zegar astronomiczny.

Odpowiednie urządzenia sterujące uwzględnia się w  systemach iluminacji. Na kompleksowy system tego typu składa się jednostka główna, która przetwarza dane i  rozdziela poszczególne sygnały sterujące. Nie bez znaczenia pozostaje również panel sterujący, umożliwiający załączanie opraw oraz uruchamianie scen świetlnych. Do jednostki głównej można podłączyć urządzenia dodatkowe w  postaci pilota, panelu obsługi oraz czujników ruchu i  zmierzchu. Istotną rolę odgrywa oprogramowanie komputerowe, dzięki któremu jest możliwe programowanie wszystkich cech iluminacji, takich jak kolor, poziom ściemnienia oraz sekwencje czasowe. Każda oprawa jest programowana i  sterowana z  osobna. Najprostsze sterowniki iluminacji są autonomicznymi przekaźnikami czasowymi, które służą do włączania i  wyłączania urządzeń oświetleniowych. Tym sposobem zyskuje się możliwość późnonocnego wyłączania iluminacji. Czas trwania wyłączenia śródnocnego może być w  łatwy sposób ustawiany przez użytkownika.

Oświetlenie inteligentne

W instalacjach sterowania pracujących w ramach BMS pomiar natężenia oświetlenia bazuje na specjalnych czujnikach.

Sterowanie oświetleniem zewnętrznym może być realizowane w  ramach w  systemów budynków inteligentnych. Nadzorowanie pracy urządzeń oświetleniowych odbywa się poprzez odpowiednie sterowniki. W  zaawansowanych systemach BMS do wymiany danych z  użytkownikiem przeznaczony jest panel sterujący z  ekranem dotykowym. To właśnie on odpowiada za wizualizowanie i  sterowanie systemu BMS. Zyskujemy więc zarządzanie wszystkimi funkcjami inteligentnego domu, oczywiście, łącznie ze sterowaniem oświetleniem zewnętrznym. Komfort użytkowania zapewnia kolorowy wyświetlacz LCD. Niektóre panele bazują na technologii pojemnościowej. Działają one na zasadzie zmiany pojemności powierzchni szkła po delikatnym dotknięciu palcem. Tym sposobem jest uruchamiana odpowiednia funkcja. Technologia pojemnościowa zapewnia precyzyjny i  dokładny sposób wykrywania dotyku. Nie występuje przy tym, tak jak w  panelach rezystancyjnych, opóźnienie w  detekcji dotknięcia. Wielofunkcyjny graficzny interfejs użytkownika jest miejscem centralnego sterowania inteligentnym budynkiem. Urządzenie współpracując z  serwerem BMS nadzoruje pracę poszczególnych urządzeń automatyki w  oparciu zarówno o  preferencje użytkownika jak i  czynniki zewnętrzne. Wbudowany mikroprocesor i  pamięć masowa pozwalają na pełnienie przez panel funkcji serwera plików i  serwera BMS. Za sterowanie urządzeniami wykonawczymi odpowiadają moduły logiczne. Moduł odpowiada za nadzorowanie układów wejściowych i  elementów wykonawczych, które podłączono do magistrali komunikacyjnej. W  modułach przewiduje się odseparowane magistrale komunikacyjne oraz porty komunikacji zewnętrznej. Do programowania jest przeznaczone specjalne złącze. Na szczególną uwagę zasługuje zastosowanie rozwiązań i  algorytmów, dzięki którym są odseparowane funkcje bezpieczeństwa od automatyki przy jednoczesnym zapewnieniu współdziałania i  przenikania obu instalacji. Ważną cechą modułów logicznych jest elastyczność, a  co za tym idzie, możliwość dowolnego programowania zapewniającego realizowanie kluczowych funkcji sterujących i  kontrolujących procesy zachodzące w  danym budynku po otrzymaniu jednego rozkazu. Separacja galwaniczna zapewnia ochronę układu podczas zwarć na magistrali, gwarantując stabilność pracy nawet podczas prób sabotażu. Przewidziano również cztery porty komunikacyjne RS. Redundancja wynikająca z  zapętlenia magistrali zapewnia prawidłowe funkcjonowanie systemu w  razie uszkodzenia części magistrali. Do programowania urządzenia służy specjalne oprogramowanie. Dzięki graficznemu interfejsowi graficznemu konfiguracja poszczególnych algorytmów jest łatwa i  przebiega szybko.

Wybrać można pomiędzy sterownikami instalowanymi na szynie, ścianie lub płycie montażowej.
Jakie nowatorskie funkcje i  rozwiązania uwzględnia się w  oferowanych na rynku sterownikach oświetlenia zewnętrznego?
Marcin Bocheński kierownik działu technicznego firmy Osram: Sterowniki oświetlenia zewnętrznego stosowane są przede wszystkim przy oświetleniu ulic – zarówno w  miastach, jak i  na autostradach czy drogach szybkiego ruchu. W  drugiej kolejności stosuje się je w  parkach, na terenach zakładów przemysłowych oraz osiedli mieszkaniowych.
Co można zyskać, decydując się na wykorzystanie sterowników? Wprowadzenie tego rodzaju rozwiązania oznacza oszczędność czasu i  pieniędzy dla firm zarządzających oświetleniem ulicznym. Poprzez zastosowanie odpowiednich systemów informatycznych, zespoły dbające o  konserwacje oświetlenia, dostają komunikat online w  formie alertu ze szczegółami na którym odcinku oświetlenie wymaga naprawy lub wymiany, oraz jakiego typu działania muszą zostać podjęte. Dzięki temu nie ma potrzeby codziennego objeżdżania ulic w  celu kontroli oświetlenia, a  wysłany zespół, może wziąć tylko potrzebne do wymiany części.
Mając odpowiednio wyposażone oprawy oświetleniowe można również poprzez sterowniki wygenerować duże oszczędności w  zużyciu energii elektrycznej w  porach zmniejszonego natężenia ruchu. Nowoczesne sterowniki oświetlenia zewnętrznego oznaczają również korzyści dla zwykłych użytkowników dróg. W  przypadku zmiany warunków atmosferycznych (np. mgły, opadów) zwiększenie ilości światła nie stwarza żadnych problemów. Oznacza to podniesienie poziomu komfortu i  bezpieczeństwa wszystkich uczestników dróg (zarówno użytkowników pojazdów mechanicznych jak i  pieszych). Jest to bardzo istotne zwłaszcza jesienią, kiedy to, jak informuje Akademia Bezpieczeństwa firmy OSRAM, dochodzi do ponad 100 wypadków drogowych wynikających ze słabej widoczności na drodze.

Podsumowanie

Oferowane na rynku sterowniki pozwalają na nadzorowanie pracy systemów oświetlenia w  domach jedno- i  wielorodzinnych, obiektach użyteczności publicznej, a  także placach zabaw, parkach oraz terenach i  obiektach sportowych, takich jak boiska czy też hale sportowe. W  nowoczesnych sterownikach coraz częściej uwzględnia się moduły GSM, dzięki którym jest możliwe zdalne załączanie systemów oświetlenia za pomocą telefonu komórkowego poprzez wiadomość tekstową o  określonej treści. Istotną rolę odgrywa szereg inteligentnych funkcji, takich jak chociażby harmonogram załączeń i  wyłączeń czy też synchronizacja czasu z  systemem GPS. Wszystko po to aby uzyskać komfort użytkowania oraz zmniejszenie kosztów eksploatacji poprzez niższe zużycie energii elektrycznej.

Jako najprostsze urządzenia przeznaczone do sterowania oświetleniem zewnętrznym uwzględnia się detektory ruchu. Używane są one przy nadzorowaniu pracy oświetlenia, które włącza się automatycznie w przypadku wejścia osoby na określoną przestrzeń, objętą zasięgiem działania czujnika.

Adam Jezierski