Czujniki ruchu i obecności znajdują zastosowanie w sterowaniu pracą urządzeń elektrycznych – np. systemów oświetlenia. Oprócz tego urządzenia są również nieodzownym elementem systemów alarmowych i inteligentnych budynków.

Dostępne na rynku czujniki wyróżnia duży zasięg wykrywania ruchu oraz różne sposoby sterowania urządzeniem zewnętrznym – np. przekaźnik, tranzystor itp. Nie mniej ważny, zwłaszcza w instalacjach zewnętrznych, jest zakres temperatury pracy oraz stopień ochrony IP. W czujniku o standardowej konstrukcji podczas pracy w trybie automatycznym następuje wysterowanie wyjścia podczas wykrycia ruchu w zasięgu działania. Dzięki specjalnym funkcjom pomijania światła dziennego, czujnik nie załącza się podczas dnia. Warto wspomnieć o ustawianiu natężenia oświetlenia przy jakim czujnik przestanie wykrywać ruch pracując w trybie oczekiwania. Zapewnia to ochronę przed niepożądanym załączeniem w porze dziennej.

Ważnym parametrem czujników jest również kąt widzenia (np. 70°, 180°, 270°, 360°) oraz maksymalne obciążenie prądowe wyjścia.

Czujniki podczerwone

Dużą popularnością cieszą się czujniki ruchu i obecności wykorzystujące technologię PIR (ang. Passive Infra Red). W urządzeniach tego typu detekcja bazuje na zmianie promieniowania podczerwonego, które emitują obiekty o temperaturze wyższej od otoczenia. Efekt jest taki, że czujnik wykonuje pomiar promieniowania podczerwonego (IR) jakie emitują obiekty w polu widzenia bez obecności ludzi. Jeśli w polu widzenia będzie źródło podczerwieni o innej temperaturze to ruch zostanie wykryty.
W typowym czujniku PIR można wyróżnić kilka stałych elementów. Ważny jest więc pyroelement, czyli detektor podczerwieni wytwarzany na bazie azotu galu (GaN) lub azotanu cezu (CsNO3). Istotną rolę odgrywa również soczewka Fresnela lub lustro. W nowoczesnych czujnikach zastosowanie znajdują specjalne algorytmy zapewniające eliminowanie tzw. fałszywych alarmów.

Czujniki PIR cechuje przynajmniej kilka zalet. Warto zatem wspomnieć nie tylko o bardzo dobrej skuteczności wykrywania na określonym obszarze ale również o zastosowaniu funkcji odporności na zwierzęta domowe (do 20 kg), co eliminuje zadziałanie czujnika przy obecności zwierząt domowych w otoczeniu. Nie mniej ważna jest kompensacja temperaturowa gwarantująca wysoki poziom skuteczności wykrywania bez względu na warunki. Komfort montażu zapewni wbudowana poziomica pęcherzykowa.

Czujniki mikrofalowe

W czujnikach mikrofalowych są emitowane oraz odbierane fale elektromagnetyczne wysokiej częstotliwości (5,8 Ghz). Czujnik wykrywa zmiany w odbiciu fal, które powstają w efekcie przemieszczania obiektu będącego w zasięgu pola działania. Ruch jest wykrywany w kierunku czujnika i od czujnika. Dzięki ruchowi w polu detekcji czujnik samoczynnie generuje sygnał sterujący.

Czujniki mikrofalowe bardzo często wykorzystuje się w instalacjach oświetleniowych. Trwałe załączenie oświetlenia powstaje w skutek ciągłego ruchu, z kolei przy braku ruchu następuje trwałe odliczanie czasu podtrzymującego oświetlenie. W momencie wystąpienia ponownego ruchu w polu detekcji i jego zaniku podczas odmierzania czasu rozpoczynane jest odmierzanie czasu podtrzymania od początku.
Czujniki ruchu bardzo często wyposaża się w automaty zmierzchowe. To właśnie dzięki nim oświetlenie nie załącza się podczas dnia. Tryb detekcji wraz z gotowością do załączania oświetlenia jest aktywowany wraz ze zmierzchem. Ważna jest możliwość korygowania czasu aktywacji najczęściej przy użyciu potencjometru. Warto również wspomnieć o regulowaniu obszaru detekcji w ściśle określonym promieniu (np. 3-10 m przy wysokości 2,5 m). Przyda się możliwość regulacji czasu załączania odbiornika w określonym przedziale czasowym – najczęściej 5s -12 min. Wysterowanie wyjścia jest sygnalizowane diodą LED. Nowoczesne czujniki są w stanie wykrywać ruch również przez szkło, płyty drewniane, płyty gipsowo-kartonowe i tworzywa sztuczne. Czujniki mikrofalowe montuje się zarówno wewnątrz jak i na zewnątrz pomieszczeń.

Nastawy czujników

W czujnikach ruchu i obecności można nastawić kilka parametrów. Chodzi przede wszystkim o możliwość regulowania obszaru pola detekcji poprzez zasięg i promień detekcji (np. w zakresie 1 m-10 m) i wysokości 2,5 m. Regulacja pola detekcji zazwyczaj wykorzystuje pokrętło. Obracając je w prawo obszar pola detekcji jest zwiększany, z kolei obrót w lewo powoduje zmniejszenie obszaru detekcji. Regulowany jest również czas załączania (np. w zakresie od 5 sekund do 12 minut) oraz czułość automatu zmierzchowego np. w zakresie od 1 do 2000 Lx.
Producenci oferują również oprawy oświetleniowe bazujące na zintegrowanych czujnikach ruchu, przy czym fale są w stanie przenikać nawet przez szklany klosz bez utraty skuteczności detekcji ruchu. Użytkownik może regulować czułość natężenia światła oraz zasięg wykrywania ruchu.

Czujniki do sterowania oświetleniem schodów

Specjalne czujniki można nabyć z myślą o wykrywaniu ruchu i obecności na potrzeby instalacji oświetlenia schodów. W takim rozwiązaniu obwody oświetleniowe załączają się podczas korzystania ze schodów czyli wraz z wejściem na schody i przecięciem sygnału czujnika. Pracę systemu nadzoruje sterownik a niektóre urządzenia tego typu są obsługiwane przez panel dotykowy. Można regulować czas świecenia uwzględniając ilość stopni i wielkość schodów. Oprócz tego można wielopoziomowo regulować jasność pozwalając na ustawienie właściwego natężenia oświetlenia.
W systemach oświetlenia schodów najczęściej wykorzystywane są czujniki natynkowe, które instaluje się w tralce lub na słupku schodowym. Niejednokrotnie wykorzystywane są również czujniki podtynkowe montowane w puszce elektrycznej.

Wybór czujnika

Wybierając odpowiedni czujnik trzeba przeanalizować miejsce w jakim będzie on zainstalowany. Właściwy czujnik dobiera się bowiem do pracy wewnątrz i na zewnątrz budynku. Trzeba zdefiniować wykrywanie ruchu lub obecność określając przy tym rodzaj oświetlanego pomieszczenia. Czujniki dobiera się również pod kątem lokalizacji fizycznej – sufit, narożniki, korytarz. Ważny jest rozmiar nadzorowanego obszaru oraz przeanalizowanie ilości czujników wraz z określeniem kąta detekcji. Nie można zapomnieć o przeanalizowaniu rodzaju użytkowania. Np. w obiektach użyteczności publicznej czujniki będą zamontowane na większych wysokościach.
Kluczową rolę odgrywa zakres nastaw czasowych oraz moc obciążenia (W). Jeżeli czujniki będą sterowały oświetleniem to przydatny będzie przycisk pozwalający na ręczne załączanie oświetlenia. W niektórych instalacjach przyda wyjście do sterowania innym urządzeniem elektrycznym.

Montaż czujnika

Montując czujnik trzeba w pierwszej kolejności określić kąt zasięgu czujnika. Detektora nie należy kierować na miejsce, w którym może być wykryty ruch zwierząt. Ponadto czujnika nie można kierować na oświetlane obiekty lub elementy stanowiące źródło ciepła. Jeżeli czujnik poprzez przekaźnik steruje pracą urządzenia elektrycznego np. lampy to konieczne jest właściwie dobrane zabezpieczenie prądowe.

Z kolei eksploatując czujniki należy pamiętać, że w przypadku zanieczyszczenia optyki może dojść do zmniejszenia zarówno czułości jak i zasięgu wykrywania ruchu. Jeśli różnica temperatur pomiędzy obiektem poruszającym się a otoczeniem jest niewielka (np. latem) czujnik może reagować później i zmniejszy jego zasięg wykrywania ruchu.

Wyłączniki zmierzchowe

Mówiąc o czujnikach wykrywania ruchu i obecności warto również wspomnieć o wyłącznikach zmierzchowych. Proste urządzenia tego typu mają niewielkie obudowy a obciążenie prądowe wynosi do 12 A. Dzięki wyłącznikom zmierzchowym można automatycznie sterować oświetleniem zewnętrznym z uwzględnieniem natężenia światła otoczenia. Wiele wyłączników pracuje samodzielnie lub może współpracować z innymi układami sterowania. Czułość natężenia oświetlenia można regulować w zakresie mieszczącym się pomiędzy 1 a 80 Lx. Bardziej zaawansowane modele są urządzeniami cyfrowymi. Mierzone jest natężenie oświetlenia z dokładnością do 1 luxa. W typowym wyłączniku znajduje się część pomiarowa oraz czujnik, który najczęściej wykorzystuje przetwornik światłoczęstotliwość. Czujniki znajdujące się na płycie czołowej pozwalają ustawić poziom wyłączenia i załączenia oświetlenia. Przydatnym rozwiązaniem jest definiowanie opóźnienia z załączeniem i wyłączeniem oświetlenia na poziomie 1 minuty. W efekcie zapobiega się krótkotrwałym przełączeniom i wyłączeniom wynikającym np. z chwilowego oświetlenia czujnika. Wyświetlacz informuje o funkcjach realizowanych przez urządzenie. Proces sterowania wykorzystuje szereg specjalnych algorytmów zapewniających odporność urządzenia na nagłe, chwilowe zmiany oświetlenia przy wyeliminowaniu nagłego działania wynikającego np. z błysków. Czujniki ruchu i obecności znajdują zastosowanie w instalacjach alarmowych oraz sterujących urządzeniami. Np. w odniesieniu do oświetlenia może być ono załączane automatycznie jeżeli osoby wejdą na określoną przestrzeń, którą objęto zasięgiem działania czujnika. Należy również podkreślić, że czujniki ruchu i obecności mogą być elementem systemów budynków inteligentnych.

Damian Żabicki