Czujnik fotoelektryczny (przekaźnik zmierzchowy) do oświetlenia zewnętrznego: budowa, zasada działania i porady montażowe

Dodatek do oprawy oświetleniowej w postaci fotoreleja pozwala zmniejszyć zużycie energii elektrycznej. To niewielkie i proste w konstrukcji urządzenie całkowicie przejmuje sterowanie włączaniem/wyłączaniem żarówek w zależności od poziomu oświetlenia na zewnątrz.

Gdy zapada zmrok, czujnik foto do oświetlenia zewnętrznego aktywuje podświetlenie przy domu, a o świcie je wyłącza. Jest prosty w budowie i obsłudze, ale przed zakupem optymalnego modelu trzeba wiele przewidzieć. Opowiemy, jak dobrać idealny wariant.

Zasada działania czujnika foto

Podstawą fotoreleja (wyłącznika zmierzchowego) sterującego oświetleniem zewnętrznym jest element światłoczuły, reagujący na istniejącą jasność światła słonecznego i sztucznego.

Gdy zapada zmrok, czujnik foto zwiera styki i podaje energię elektryczną do opraw zamontowanych na zewnątrz przy domu. A przy wzroście natężenia strumienia świetlnego o poranku ponownie rozłącza obwód, wyłączając urządzenia oświetleniowe.

Przekaźnik światłoczuły w trybie automatycznym steruje pracą podłączonego do niego urządzenia oświetleniowego, wyłączając i włączając je w razie potrzeby.

Dzięki obecności w schemacie oświetlenia ulicznego fotoreleja, właściciele domu nie muszą stale włączać światła wieczorem na terenie posesji, a rano wyłączać – wszystko odbywa się automatycznie

To znacznie zmniejsza zużycie energii elektrycznej przez lampy uliczne, a także wydłuża ich żywotność. Albowiem w tym przypadku działają one tylko wtedy, gdy jest to naprawdę konieczne, a nie przez 8–9 godzin dziennie.

W sektorze prywatnym podobne systemy instalowane są do oświetlania:

• schodów zewnętrznych;
• terenów w pobliżu domków;
• alejek parkowych i ogrodowych;
• altan, stref grillowych i otwartych tarasów.

Przez organizacje fotoreleje montowane są przy urządzaniu oświetlenia na dziedzińcach budynków wielorodzinnych, w centrach handlowo-rozrywkowych i na klatkach schodowych wieżowców, a także przy podświetlaniu konstrukcji zewnętrznych z reklamami. Wszędzie cel jest jeden – oszczędność energii elektrycznej i zasobów urządzeń oświetleniowych.

W najprostszym wykonaniu rozpatrywane urządzenie przełączające składa się z zasilacza, czujnika światłoczułego, wzmacniacza prądu i przekaźnika przełączającego.

Istnieje kilka rodzajów fotorelejów, ale zasada działania u wszystkich jest jedna. Zawiera on podłączony do zasilania czujnik światłoczuły, który monitoruje poziom oświetlenia na kontrolowanym terenie.

Gdy zapada zmierzch, czujnik ten zwiera przekaźnik, włączając oświetlenie na zewnątrz. Gdy słońce ponownie wschodzi, następuje odwrotne wyłączenie lamp zewnętrznych.

Podstawowe rodzaje urządzeń elektrycznych

Każde fotoreleje kontrolujące oświetlenie zewnętrzne ma w swoim schemacie trzy bloki o różnych funkcjach:

1. Odbiorczy – fotoczujnik na bazie półprzewodników.
2. Pośredni – wzmacniacz prądu.
3. Wykonawczy – sam przekaźnik (przełącznik).

Konstrukcyjnie pierwszy z tych elementów może być umieszczony poza wspólną obudową. Istnieją jednak również urządzenia, w których dany czujnik światłoczuły jest zamontowany w jednym bloku z pozostałymi częściami wewnętrznego schematu tego urządzenia elektrycznego.

Dzięki kompaktowości czujnik światłoczuły można montować nawet na słupach oświetlenia ulicznego, obok latarni lub bezpośrednio na niej.

W związku z tym wszystkie modele fotorelejów do kontroli oświetlenia dzielą się na:

• urządzenia z wbudowanym fotoogniwem;
• urządzenia z oddzielnym czujnikiem światłoczułym, który znajduje się poza obudową.

Urządzenie z wbudowanym czujnikiem montuje się bezpośrednio na zewnątrz. Jego obudowa ma wyższą ochronę przed wilgocią i pyłem. W drugim przypadku blok przełączający montuje się na szynie DIN w wewnętrznej rozdzielnicy elektrycznej. Zewnętrzny czujnik podłącza się do niego za pomocą zwykłych przewodów.

Oprócz monitorowania poziomu oświetlenia takie systemy sterowania są często wyposażone w wbudowane czujniki ruchu, timery oraz różne przyciski sterowania. W sklepach z oświetleniem można również znaleźć przekaźniki fotoelektryczne oparte na cyfrowych kontrolerach. Jednak te urządzenia są kilkakrotnie droższe od zwykłych modeli.

Urządzenia cyfrowe są drogie, ale pozwalają na dokładniejszą kontrolę opraw oświetleniowych. Zasada działania domowych przekaźników fotoelektrycznych i główne elementy są identyczne jak w standardowych urządzeniach.

Ale te warianty są uzupełnione o mikrokontroler, który można tak ustawić, że lampy będą włączać się tylko o określonych godzinach. Pozwala to na bardziej precyzyjne dostrojenie przekaźnika, powiązanie jego działania z warunkami pogodowymi, a nawet miesiącem roku.

Dobór fotoreleja do oświetlenia zewnętrznego

Przed pójściem do sklepu po zakup czujnika fotoelektrycznego do regulacji systemu oświetlenia zewnętrznego, należy określić liczbę i typ podłączanych opraw. Dla jednej lub dwóch lamp wystarczy przekaźnik, do którego oprawy oświetleniowe będą podłączane bezpośrednio.

Jeśli żarówek jest dużo, przekaźnik fotoelektryczny nie wytrzyma przepływającego przez niego prądu. W takim przypadku wymagane jest urządzenie z rozrusznikiem magnetycznym.

Tutaj przełącznik światłoczuły uruchamia specjalne urządzenie, za pośrednictwem którego zasilany jest sprzęt oświetleniowy. Oznacza to, że wiele w wyborze modelu czujnika fotoelektrycznego zależy od mocy podłączonego do niego obwodu lamp.

Dobór przekaźnika fotoelektrycznego do systemu oświetlenia zewnętrznego zasilanego energią słoneczną wymaga szczególnego podejścia i obowiązkowego wykonania wstępnych obliczeń. Jego moc i liczba podłączonych urządzeń zależą bezpośrednio od średniorocznej liczby słonecznych dni w regionie, a także od liczby paneli słonecznych w obwodzie.

Im więcej żarówek planuje się podłączyć do przekaźnika fotoelektrycznego, tym wyższe muszą być parametry prądu przełączanego – na rynku dostępne są obecnie urządzenia o prądzie znamionowym w zakresie 6–63 Amperów, jest w czym wybierać.

Ze względu na sposób podłączenia do sieci elektrycznej przekaźniki sterujące oświetleniem zewnętrznym dzielą się na:

• jednofazowe (domowe, do sieci 220 V);
• trójfazowe (do sieci 380 V).

Jednak sam przekaźnik przełączający i cały układ z czujnikiem fotoelektrycznym zasilane są napięciem 12 V pochodzącym z transformatora obniżającego. Wybór na korzyść urządzenia jednofazowego lub trójfazowego zależy wyłącznie od podłączonej do niego sieci lamp i pobieranej przez nią mocy.

Do montażu fotoprzekaźnika sterującego oświetleniem zewnętrznym w domach jednorodzinnych najlepiej wybierać zwykłe modele domowe na 220 V. W zupełności wystarczą, zwłaszcza jeśli będą do nich podłączane energooszczędne oprawy LED.

Parametry techniczne – na co zwrócić uwagę

Niektóre importowane urządzenia elektryczne są przystosowane do sieci 110 lub 127 V. Rzadko, ale można na nie trafić w sklepach z oświetleniem. W rosyjskich sieciach 220 V nie będą działać bez dodatkowego transformatora. Lepiej od razu wybrać sprzęt, którego podłączenie będzie sprawiać mniej problemów.

Pierwszym i najważniejszym wskaźnikiem jest stopień ochrony. Do montażu na zewnątrz należy wybierać modele z szczelną obudową o klasie IP65 i wyższej. Natomiast do montażu pod dachem lub w osłoniętej rozdzielnicy w zupełności wystarczy urządzenie z IP44.

Drugi parametr to próg zadziałania, wyrażany w luksach. Zazwyczaj jest to zakres od 2 do 50 luksów. Fotoprzekaźnik posiada regulację tego parametru, aby użytkownik mógł go dostosować do własnych preferencji. Kupowanie urządzenia z nieregulowanym progiem zadziałania warto rozważyć tylko w ostateczności.

Trzeci wskaźnik to typ podłączanych lamp. Nierzadko fotoprzekaźnik jest przeznaczony wyłącznie do pracy z żarówkami tradycyjnymi, które stanowią obciążenie rezystancyjne.

Do podłączenia urządzeń fluorescencyjnych z obciążeniem reaktywnym należy wybrać inny rodzaj wyłączników zmierzchowych. Natomiast do podłączenia lamp rtęciowych lub sodowych potrzebna jest aparatura z dodatkowym obwodem ochronnym, zaprojektowanym na skoki prądu rozruchowego.

Przy wyborze przekaźnika z zewnętrznym fotoelementem należy uwzględnić długość kabla między nimi – ma on określone ograniczenia, nie można go wymienić na dłuższy.

Ostatnie parametry to wymiary i waga. Największą częścią fotoprzekaźnika jest zasilacz z transformatorem obniżającym napięcie wewnątrz. Sam czujnik fotoelektryczny (dioda LED) ma bardzo małe rozmiary.

Znacznie więcej miejsca zajmuje stycznik lub rozrusznik magnetyczny, za pośrednictwem których podłącza się oprawy oświetleniowe. To wszystko musi zmieścić się w rozdzielnicy elektrycznej lub obok oprawy.

Czy dodatkowe funkcje są ważne?

Wiele modeli przekaźników światłoczułych wyposaża się w czujnik ruchu i timer. Pierwszy gwarantuje włączanie oświetlenia tylko w przypadku poruszania się człowieka po kontrolowanym terenie, a drugi pozwala całkowicie wyłączyć urządzenie w ciągu dnia niezależnie od natężenia światła naturalnego.

W rzeczywistości wszystkie czujniki fotoelektryczne są już w fabryce ustawione tak, aby nie zadziałały przy krótkotrwałym oświetleniu reflektorami przejeżdżającego samochodu.

Najdroższe modele to fotorele z elektronicznym wyświetlaczem i programowalnym sterownikiem. Urządzenia te pozwalają na zaprogramowanie własnego harmonogramu pracy dla każdego sezonu i sytuacji.

Na przykład w okresie zimowym oświetlenie będzie włączane wcześniej, a latem później. Można także przewidzieć wyłączenie samego przekaźnika wraz z lampami ulicznymi po godzinie pierwszej w nocy, aby nie marnowały energii.

Niuanse montażu czujnika oświetlenia

Urządzenie kontrolujące światło zwykle montuje się w pobliżu podłączonej do niego lampy. Dla każdego modelu schemat połączeń wybiera się zgodnie z instrukcją w karcie technicznej. Przed rozpoczęciem prac należy go bezwzględnie przestudiować.

Do wykonania montażu nie są wymagane specjalne umiejętności. Należy tylko wszystko tak obliczyć, aby elektryczne urządzenia oświetleniowe nie przeciążyły linii. Fotorele praktycznie nie obciąża sieci. Jednakże RCD w rozdzielnicy i sam czujnik fotoelektryczny powinny być dobrane w zależności od liczby i mocy podłączanych żarówek.

Do samodzielnego montażu fotorele wystarczy posiadać minimalną wiedzę z zakresu elektroinstalacji i przestrzegać najprostszych zasad bezpieczeństwa jego wykonania.

Istnieje kilka prostych zasad montażu przekaźników fotoczułych:

1. Podłączanie wyłącznika zmierzchowego i całej linii urządzeń oświetleniowych za nim zaleca się na oddzielną linię z rozdzielnicy elektrycznej z własnym wyłącznikiem nadprądowym.
2. Kategorycznie zabrania się instalowania czujnika fotoelektrycznego do góry nogami. Z jednej strony powinien być wystawiony na światło słoneczne, a z drugiej strony powinno padać na niego światło z lamp sztucznego oświetlenia.
3. Nie wolno montować tego urządzenia w pobliżu materiałów łatwopalnych, w sąsiedztwie urządzeń grzewczych i agresywnych chemicznie środowisk.
4. Jeśli do fotorele podłączonych jest wiele żarówek, to w schemacie należy przewidzieć stycznik magnetyczny.

Najważniejsze – światło z jakichkolwiek lamp nie powinno padać na fotoogniwo. W przeciwnym razie będzie ono stale działać nieprawidłowo. Czujnik fotoelektryczny reaguje na każde światło. Niezależnie, czy jest to oświetlenie sztuczne, czy naturalne od słońca.

Schemat podłączenia urządzeń oświetleniowych do fotorele (bezpośrednio lub przez stycznik) wybiera się w zależności od całkowitej mocy podłączonych lamp.

Na obudowie fotorele znajduje się plan z oznaczeniem kolorystycznym wszystkich wychodzących z niego przewodów. Z reguły brązowy idzie do fazy z rozdzielnicy («L»), niebieski do zera («N»), a czerwony lub czarny – do lampy oświetlenia ulicznego. Wystarczy tylko oczyścić końce tych żył i podłączyć wszystko zgodnie z dołączonym schematem elektrycznym.

Jeśli czujnik fotoelektryczny ma dwa styki, to jeden z nich podłącza się do fazy z rozdzielnicy, a drugi idzie do lampy. W tym przypadku zero jest nieobecne.

W przypadku podłączenia oświetlenia zewnętrznego poprzez stycznik magnetyczny, jest on podłączany do fotoprzekaźnika tak samo jak żarówka. Same oprawy oświetleniowe są już zasilane z niego.

W tym przypadku przekaźnik zwiera nie obwód zasilający lampy, a jedynie stycznik. Przez wyłącznik w takim układzie płynie minimalny prąd, więc wystarczy tańsze i mniej wydajne urządzenie. Całe obciążenie przenosi się tutaj na zewnętrzny stycznik.

O tym, jak wybrać oprawy do organizacji oświetlenia zewnętrznego zasilanego energią słoneczną, szczegółowo opisano w kolejnym artykule, który polecamy przeczytać.

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

Nie powinno być trudności z wyborem i włączeniem czujnika światła do systemu oświetlenia zewnętrznego. Wszystko jest bardzo proste. Poniższe materiały wideo pozwolą nawet początkującym elektrykom zrozumieć wszystkie niuanse montażu tego urządzenia.

Wideo #1. Wszystkie niuanse podłączenia fotoczujnika «dzień-noc»:

Wideo #2. Przegląd fotoprzekaźnika włączania/wyłączania oświetlenia nocnego na zewnątrz:

Wideo #3. Opis schematu podłączenia wyłącznika zmierzchowego przez zewnętrzny stycznik:

Przekaźniki sterujące światłem do montażu z urządzeniami oświetleniowymi zewnętrznymi są proste w konstrukcji i podłączeniu. Znacznie ułatwiają życie właścicielom domów jednorodzinnych i pozwalają zmniejszyć zużycie energii. Modeli takich urządzeń w sklepach jest wiele. Zawsze można dobrać odpowiednie parametry dla konkretnej sytuacji.

A jeśli ma się wiedzę i doświadczenie w elektrotechnice, to taki fotoprzekaźnik można złożyć z fotodiody, zwykłej diody, przekaźnika i pary tranzystorów z rezystorami.

Proszę pisać komentarze w bloku poniżej. Proszę zadawać pytania dotyczące spornych lub trudnych kwestii. Proszę dzielić się własną opinią, przydatnymi informacjami i zdjęciami na temat artykułu.