Casambi Daylight Sensor – daylight harvesting i automatyczne sterowanie oświetleniem

Technologia daylight harvesting automatycznie wykorzystuje naturalne światło do redukcji zużycia energii elektrycznej w budynkach. System Casambi, oparty na bezprzewodowej komunikacji Bluetooth Low Energy, oferuje czujniki światła dziennego (daylight sensors), które monitorują natężenie oświetlenia w pomieszczeniach i płynnie dostosowują moc opraw LED do zmieniających się warunków.

Bezprzewodowe sterowanie oświetleniem w technologii mesh eliminuje konieczność prowadzenia przewodów sygnałowych, co upraszcza wdrożenie i obniża koszty instalacji. Każdy czujnik komunikuje się ze sterownikami Casambi bezprzewodowo, tworząc samodzielną sieć, która nie wymaga centralnego kontrolera.

W tym artykule omawiamy zasadę działania czujników światła Casambi, dostępne tryby sterowania, konfigurację parametrów takich jak czułość i daylight gain, a także praktyczne aspekty doboru i montażu.

Czujnik światła Casambi (daylight sensor) to urządzenie fotometryczne mierzące natężenie oświetlenia w luksach. Działa w ramach bezprzewodowej sieci mesh Bluetooth Low Energy, komunikując się ze sterownikami LED i innymi urządzeniami Casambi bez konieczności prowadzenia dodatkowego okablowania sygnałowego.

Czujniki Casambi dzielą się na trzy kategorie: czujniki światła dziennego (daylight sensors), czujniki obecności (presence sensors) oraz czujniki kombino­wane łączące obie funkcje. Sparowane czujniki pojawiają się na stronie Sensors w zakładce More aplikacji Casambi, gdzie można włączać i wyłączać poszczególne funkcje (detekcja ruchu lub pomiar luksów) w celu ograniczenia ruchu sieciowego.

Zasada działania

Czujnik daylight sensor monitoruje natężenie światła naturalnego w pomieszczeniu i przesyła dane do sieci Casambi przez Bluetooth Low Energy. Na podstawie tych odczytów system automatycznie reguluje moc opraw LED, utrzymując zadany poziom oświetlenia.

Kluczowe jest to, że czujnik nie działa samodzielnie – jest częścią sceny daylight (daylight scene) konfigurowanej w aplikacji Casambi. To w scenie określa się tryb sterowania, czujnik kontrolujący oraz parametry docelowe. Bez przypisania do sceny czujnik jedynie zbiera dane, ale nie wpływa na oprawy.

Gdy poziom światła naturalnego wzrasta (np. w pogodny dzień), czujnik redukuje moc opraw LED. Gdy światło naturalne maleje, oprawy rozjaśniają się kompensacyjnie. Proces ten odbywa się płynnie, bez nagłych zmian odczuwalnych przez użytkowników.

Korzyści z daylight harvesting

Zastosowanie czujników światła dziennego w systemie Casambi przynosi konkretne rezultaty:

• Redukcja zużycia energii na oświetlenie – system wykorzystuje dostępne światło naturalne zamiast utrzymywać stały poziom sztucznego oświetlenia. Skala oszczędności zależy od charakterystyki budynku: wielkości i orientacji okien, położenia geograficznego, pory roku i przeznaczenia pomieszczeń.

• Utrzymanie komfortu wizualnego – płynne dostosowywanie jasności eliminuje nagłe zmiany natężenia, które męczą wzrok i utrudniają koncentrację. System kompensuje zmiany nasłonecznienia niezauważalnie dla użytkowników.

• Wydłużenie żywotności opraw LED – oprawy pracują z mniejszą mocą przez dłuższy czas, co redukuje degradację termiczną źródeł światła.

• Wsparcie certyfikacji budynków – systemy automatyki oświetleniowej, w tym daylight harvesting, stanowią element punktacji w międzynarodowych standardach zrównoważonego budownictwa takich jak BREEAM, LEED czy WELL Building Standard.

• Działanie autonomiczne – po konfiguracji system nie wymaga interwencji użytkownika. Oświetlenie dostosowuje się automatycznie do zmieniających się warunków.

Tryby sterowania światłem dziennym w systemie Casambi

System Casambi oferuje cztery tryby sterowania daylight (Mode of operation), konfigurowane w ustawieniach sceny daylight w aplikacji:

Basic (ON/OFF)

Najprostszy tryb. Oprawy w aktywnej scenie włączają się lub wyłączają na podstawie dwóch konfigurowalnych progów luksów:

• Jeśli zmierzona wartość luksów spada poniżej progu „Switch ON at” – oświetlenie włącza się.
• Jeśli zmierzona wartość przekracza próg „Switch OFF at” – oświetlenie wyłącza się (lub przechodzi do ustawionego minimalnego poziomu ściemniania).

Progi luksów powinny być ustawione wystarczająco daleko od siebie, aby uniknąć niepożądanego, powtarzalnego przełączania. Opcjonalnie można ustawić minimalny poziom ściemniania (Minimum dim level) zamiast pełnego wyłączenia, a także zdefiniować zachowanie systemu dla wartości pomiędzy oboma progami (Activation level between ON and OFF thresholds).

Open loop

Poziom wyjściowy opraw jest regulowany na podstawie porównania odczytu czujnika z wykresem odpowiedzi (response graph). Czujnik nie powinien być pod wpływem światła z opraw, które steruje – to kluczowe założenie tego trybu.

Typowe zastosowania open loop:

• Czujnik zainstalowany na zewnątrz budynku steruje oprawami wewnątrz
• Czujnik skierowany w stronę okna, odwrócony od oświetlanych stref
• Czujnik zamontowany w innej lokalizacji niż sterowane oprawy

Konfiguracja open loop jest prostsza niż closed loop, ponieważ wymaga jedynie zdefiniowania wykresu odpowiedzi określającego docelowy poziom ściemniania dla danej wartości luksów. Konfigurację można przeprowadzić o dowolnej porze dnia.

Czujniki open loop montuje się zwykle na suficie, skierowane w stronę okna lub świetlika dachowego, tak aby rejestrowały napływające światło dzienne, ale nie oświetlaną powierzchnię.

Closed loop

W trybie closed loop określa się docelowy poziom natężenia oświetlenia (target lux level). Czujnik aktywnie dostosowuje oprawy, aby osiągnąć i utrzymać ten poziom poprzez pętlę sprzężenia zwrotnego – obserwuje wyniki własnych zmian i reaguje na odchylenia.

Przykład: w biurze z docelowym poziomem 500 lux czujnik zamontowany na suficie nad stanowiskami pracy mierzy łączne natężenie oświetlenia (naturalne + sztuczne). Gdy nasłonecznienie wzrasta, system redukuje moc opraw. Gdy maleje – zwiększa, utrzymując stałe 500 lux.

Czujnik closed loop jest montowany na suficie, aby obejmował widokiem reprezentatywny obszar obejmujący oświetlaną przestrzeń. Nie powinien znajdować się w bezpośrednim widoku okna ani oprawy wiszącej.

Konfigurację closed loop najlepiej przeprowadzać przy braku zewnętrznego oświetlenia (np. nocą), gdy jedynym źródłem światła są sterowane oprawy. Wszelkie elementy wyposażenia (biurka, dywany, meble) powinny być już na miejscu, ponieważ każdy obiekt w polu widzenia czujnika zmienia ilość odbitego światła i wpływa na precyzję regulacji.

Tryb closed loop oferuje także konfigurację wykresu poziomu aktywacji (Activation level graph), dostępną w sieciach Evolution.

External

Tryb podobny do open loop, ale oparty na sygnale ściemniania 0-100% zamiast wartości luksów. Jest przeznaczony do współpracy czujników spoza ekosystemu Casambi z modułami takimi jak CBU-ASD podłączonymi do zewnętrznych czujników PIR lub gdy ściemnianie realizuje zewnętrzny kontroler DALI albo czujnik DALI 2.

Czujniki partnerów Casambi (Casambi-ready) mają wbudowany firmware Casambi i nie wymagają trybu External.

Konfiguracja czułości i tolerancji

W ustawieniach czujnika światła dziennego (zakładka More > Sensors > Daylight sensor) dostępne są dwa parametry regulacyjne:

Czułość (Sensitivity) – określa szybkość reakcji czujnika na zmiany oświetlenia. Wyższa czułość oznacza szybszy czas reakcji. Niższe wartości są zalecane w normalnym użytkowaniu, aby uniknąć sytuacji, w której oprawy przyciemniają się i rozjaśniają przy każdym chwilowym zasłonięciu słońca przez chmurę. Wysoka czułość przydaje się natomiast podczas testowania systemu.

Tolerancja (Tolerance) – określa, jak duże muszą być zmiany zmierzonej wartości luksów, zanim czujnik zareaguje i dostosuje oświetlenie. Większa wartość wymaga większych zmian natężenia, co stabilizuje działanie systemu.

Optymalne ustawienia zależą od konkretnego zastosowania. Podczas testów warto stosować wysoką czułość i niską tolerancję. W normalnej eksploatacji lepiej sprawdzają się niższa czułość i wyższa tolerancja.

Daylight gain – wyrównywanie oświetlenia w pomieszczeniu

Daylight gain to parametr określający szacunkową ilość dostępnego światła naturalnego w obszarze oświetlanym przez poszczególną oprawę. Jest szczególnie przydatny, gdy wiele opraw w jednym pomieszczeniu jest sterowanych przez jeden czujnik światła dziennego.

Przykład: oprawa zainstalowana przy oknie znajduje się w strefie o najwyższym dostępie do światła naturalnego – można jej przypisać daylight gain 100%. Oprawa w głębi pomieszczenia, dalej od okien, otrzyma niższą wartość (np. 60%), ponieważ dociera do niej mniej światła dziennego.

Efekt: oprawy przy oknach ściemniają się bardziej, a oprawy dalej od okien – mniej. Użytkownicy odczuwają równomierny poziom oświetlenia w całym pomieszczeniu, mimo różnic w dostępie do światła naturalnego.

Aby wyznaczyć wartości daylight gain, warto użyć luksomierza i zmierzyć natężenie światła naturalnego w różnych punktach pomieszczenia przy wyłączonym oświetleniu sztucznym. Najwyższy odczyt przyjmuje się jako 100%, a pozostałe wartości oblicza proporcjonalnie.

Domyślnie daylight gain dla opraw jest ustawiony na 100%. Parametr konfiguruje się w zakładce Luminaires > Edit > Daylight gain slider.

Daylight gain działa wyłącznie w trybie Open loop.

Kalibracja czujnika

W większości przypadków kalibracja czujnika światła dziennego nie jest wymagana – technologia czujnika jest zwykle wystarczająco dokładna. Jeśli jednak kalibracja okaże się potrzebna, można ją przeprowadzić przez aplikację Casambi (More > Sensors > Daylight sensor > Current value).

Kalibrację przeprowadza się, ponieważ wartość luksów mierzona przez czujnik często różni się od faktycznego natężenia na powierzchni pod nim. Czujnik skierowany w dół mierzy światło odbite, podczas gdy powierzchnia robocza (np. biurko) otrzymuje światło bezpośrednie.

Procedura kalibracji dla closed loop (np. utrzymanie 500 lux na powierzchni biurka):

1. Umieść luksomierz na powierzchni biurka pod czujnikiem.
2. Wyreguluj oświetlenie, aby osiągnąć 500 lux na powierzchni (odczyt z luksomierza).
3. Odczytaj wartość mierzoną przez czujnik Casambi w aplikacji (np. 400 lux – wartość będzie inna, bo czujnik mierzy światło odbite).
4. Ustaw 400 lux jako wartość docelową (Desired illuminance) w scenie closed loop.

Kalibrację najlepiej przeprowadzać nocą, przy braku światła naturalnego i z pełnym wyposażeniem pomieszczenia na miejscu.

Współpraca z ekosystemem urządzeń Casambi

Czujnik światła dziennego funkcjonuje jako element sieci mesh, współpracując z innymi urządzeniami Casambi:

Czujniki obecności (PIR) – połączenie czujnika światła z czujnikiem obecności tworzy energooszczędny system. Oświetlenie włącza się po wykryciu obecności, a jego moc automatycznie dostosowuje się do warunków naturalnego nasłonecznienia. Gdy pomieszczenie jest puste, oświetlenie wyłącza się niezależnie od poziomu luksów. Czujnikami obecności w sieci Casambi mogą być zarówno czujniki Casambi-ready, jak i standardowe czujniki PIR podłączone do modułów CBU-ASD w trybie smart-switching.

Sterowniki LED – przetwarzają dane z czujników i regulują moc opraw. Sterowniki Casambi obsługują różne interfejsy wyjściowe: 0-10V, 1-10V, DALI oraz PWM, co zapewnia kompatybilność z większością opraw LED dostępnych na rynku.

Przełączniki bezprzewodowe – umożliwiają użytkownikom ręczne zastąpienie automatyki, gdy potrzebne są specyficzne warunki oświetleniowe. Przełączniki mogą być zasilane bateryjnie lub przez energy harvesting.

Bramy sieciowe (Cloud Gateway) – Casambi Cloud Gateway umożliwia zdalne sterowanie i monitorowanie sieci przez Internet. Dzięki bramie możliwa jest integracja z systemami zarządzania budynkiem (BMS) za pośrednictwem Casambi Cloud API (REST API do pobierania informacji o sieci i WebSocket do monitoringu i sterowania w czasie rzeczywistym).

Dedykowany czujnik dla oprawy – jeśli oprawa ma wbudowany czujnik daylight lub gdy w pomieszczeniu działa wiele czujników, można przypisać konkretny czujnik do konkretnej oprawy (Dedicated daylight sensor). Oprawy bez przypisanego czujnika reagują na średnią wartość luksów ze wszystkich czujników.

Limity urządzeń w sieci

Sieci Evolution obsługują do 250 urządzeń Casambi, sieci Classic – do 127 urządzeń. Do 30 czujników (Evolution) lub 10 czujników (Classic) może sterować tą samą oprawą. Jeśli wiele czujników luksów kontroluje jedną oprawę, system używa średniej wartości luksów.

Wybrany tryb sieciowy (Mode) wpływa na przepustowość sieci i optymalną liczbę urządzeń. Dostępne tryby to: Better Performance (2 Mbit/s – domyślny, optymalizowany pod większe sieci wewnętrzne), Balanced (1 Mbit/s – zalecane max. 125 urządzeń) i Long Range (0,5 Mbit/s – zalecane max. 60 urządzeń, wymaga urządzeń z modułem CBM-003 i obsługuje tylko sieci Evolution).

Prawidłowe pozycjonowanie czujników

Wydajność instalacji daylight harvesting zależy bezpośrednio od tego, co „widzą” czujniki. Nawet niewielka zmiana pozycji lub orientacji czujnika może wpłynąć na działanie całego systemu.

Zasady montażu:

• Czujniki powinny być osłonięte przed bezpośrednim blaskiem słonecznym i źródłami światła spoza kontrolowanej strefy.
• Czujniki wewnętrzne nie powinny być montowane przy oknie – najlepiej pozycjonować je tak, aby rejestrowały światło dzienne tylko pośrednio.
• Czujniki zewnętrzne wymagają osłony przed bezpośrednim nasłonecznieniem.
• Pole widzenia czujnika powinno obejmować reprezentatywną próbkę światła dziennego w danej strefie. Zbyt szerokie pole widzenia może powodować wykrywanie bezpośredniego nasłonecznienia, zbyt wąskie – nadmierną czułość na lokalne zmiany jasności.

Dla systemów closed loop – czujnik montuje się na suficie, aby obejmował widokiem oświetlaną przestrzeń. Nie powinien „widzieć” bezpośrednio okna ani opraw wiszących.

Dla systemów open loop – czujnik montuje się na suficie, skierowany w stronę okna lub świetlika dachowego, tak aby rejestrował napływające światło dzienne, ale nie oświetlaną powierzchnię. Alternatywnie czujnik może być zamontowany na zewnątrz budynku.

Przed ostatecznym montażem warto użyć osobnego luksomierza, aby zmierzyć natężenie oświetlenia w potencjalnych lokalizacjach i wybrać optymalną pozycję.

Zgodność z normami oświetleniowymi

System Casambi z czujnikami daylight umożliwia utrzymanie poziomów oświetlenia zgodnych z normą EN 12464 dotyczącą wymagań dla miejsc pracy. Podczas konfiguracji sceny daylight można ustawić wartości docelowe natężenia odpowiednie dla danego typu pomieszczenia – na przykład 500 lux dla biur z pracą komputerową, 300 lux dla korytarzy czy 750 lux dla stref precyzyjnych prac montażowych.

System automatycznie utrzymuje zadane poziomy niezależnie od zmienności światła naturalnego, co pozwala spełniać wymagania normatywne bez konieczności ręcznej regulacji.

Przykładowe zastosowania daylight harvesting

Czujniki światła Casambi znajdują zastosowanie w różnych typach obiektów:

• Biura – stanowiska pracy przy oknach, open space z wieloma strefami oświetleniowymi, sale konferencyjne z dużym przeszkleniem
• Obiekty edukacyjne – sale lekcyjne i wykładowe z dużym nasłonecznieniem, biblioteki
• Przestrzenie handlowe – galerie handlowe, salony wystawowe, witryny sklepowe
• Obiekty przemysłowe – hale produkcyjne ze świetlikami dachowymi, magazyny z oświetleniem górnym
• Budynki mieszkalne – apartamenty z dużymi przeszkleniami, części wspólne z doświetleniem naturalnym

W każdym przypadku konfiguracja dostosowywana jest do specyfiki obiektu – rozmieszczenia okien, orientacji budynku, przeznaczenia pomieszczeń i obowiązujących norm oświetleniowych.

Instalacja i komisjonowanie

Prawidłowe wdrożenie systemu daylight harvesting obejmuje kilka etapów:

1. Analiza lokalizacji – ocena charakterystyki pomieszczeń, źródeł światła naturalnego i wymagań normowych
2. Projektowanie rozmieszczenia czujników – dobór lokalizacji montażu zgodnie z zasadami pozycjonowania (patrz sekcja wyżej)
3. Montaż fizyczny – instalacja czujników i sterowników
4. Komisjonowanie – dodanie urządzeń do sieci mesh Casambi, przypisanie do grup sterowania i konfiguracja scen daylight w aplikacji
5. Kalibracja – ustawienie wartości docelowych natężenia oświetlenia i parametrów czułości/tolerancji
6. Testy – weryfikacja działania w różnych warunkach nasłonecznienia
7. Szkolenie użytkowników – przekazanie wiedzy na temat obsługi aplikacji Casambi i możliwości ręcznej korekty automatyki

Czujnik musi znajdować się w zasięgu komunikacji Bluetooth co najmniej jednego sterownika lub innego urządzenia Casambi. Zasięg komunikacji zależy od wybranego trybu sieciowego, materiałów konstrukcyjnych otoczenia (metal skraca zasięg, tworzywa sztuczne – mniej) oraz rozmieszczenia urządzeń. Casambi nie podaje konkretnych wartości zasięgu w metrach, ponieważ warunki rzeczywiste różnią się znacząco w zależności od instalacji.

W przypadku zastosowania bram Casambi Cloud Gateway wymagany jest dostęp do sieci Ethernet lub Wi-Fi.

Wsparcie Lightworks

Lightworks to oficjalny Value-Added Reseller Casambi w Polsce z certyfikacjami Sales Partner, Service Partner, Training Partner i Commissioning Partner. Oferujemy wsparcie na każdym etapie projektu daylight harvesting – od doboru czujników i sterowników Casambi, przez komisjonowanie, po serwis i szkolenia.

Kontakt: Tel.: +48 514 327 427 Email: hello@lightworks.com.pl Web: lightworks.com.pl/kontakt/

FAQ