Funktionsweise Bewegungs- und Präsenzmelder

Technische Erläuterungen zur Entwicklung, zum Einsatz und zum Betrieb von Luxomat- Bewegungs- und Präsenzmeldern.

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1. Swisslux AG • 8618 Oetwil am See • T: 043 844 80 80 • F: 043 844 80 81 • www.swisslux.ch • info@swisslux.ch Die ersten Bewegungsmelder Als vor etwa 20 Jahren die nächtlichen Besucher ei- nes Gebäudes durch ein wie von unsichtbarer Hand geschaltetes Licht am Hauseingang empfangen wur- den, vermochte dies die Gäste noch in Erstaunen zu versetzen. Doch inzwischen sind die dafür verant- wortlichen Geräte längst zur selbstverständlichen Ausrüstung jedes Gebäudes geworden. Anfänglich waren es vorwiegend Eingangsbereiche von Wohnhäusern, welche mit Bewegungsmeldern ausgestattet wurden. Diese sollten den sich nähern- den Besucher ab einer gewissen Distanz erkennen und darauf die Beleuchtung automatisch einschalten. Besonders hohe Anforderungen an die Erfassungs- empfindlichkeit wurden dabei nicht gestellt. Sie er- leichterten den Bewohnern und Besuchern den Zutritt und schreckten gleichzeitig ungebetene Gäste ab, welche unverhofft ins helle Licht gerückt wurden. Vom Bewegungs- zum Präsenzmelder Schon wenige Jahre später wurde erkannt, dass ein Gerät, welches die Anwesenheit von Personen zu erkennen vermag, einen wichtigen Beitrag zum En- ergiesparen leisten könnte. Bis dahin wurde viel En- ergie verschwendet, um unbenutzte Räume mit Licht, Wärme oder Frischluft zu versorgen, sei dies nun aus Unachtsamkeit oder fehlenden technischen Ein- richtungen. Diese neue Art der Verwendung stellte neue Anforderungen an die Eigenschaften und be- deutete eine Herausforderung für die Entwickler ent- sprechender Geräte. Höchste Empfindlichkeit bei der Erfassung von Bewegungen unter verschiedensten Einsatzbedingungen sowie eine zuverlässige, per- manente Lichtmessung wurden zu den wichtigsten Qualitätsmerkmalen einer neuen Gerätegeneration. Diese neuen Geräte wurden im Unterschied zu den bisher eingesetzten Bewegungsmeldern als Präsenz- melder bezeichnet, obschon sie sich derselben physi- kalischen Grundlagen bedienten. Das Funktionsprinzip von Bewegungs- und Präsenzmeldern Bewegungs- und Präsenzmelder sind darauf ausge- legt, bewegte Wärmequellen in ihrem Erfassungs- bereich zu erkennen. Jedes Objekt, so auch der menschliche Körper, sendet Wärmestrahlung aus, dessen Intensität von seiner Oberflächentemperatur abhängt. Die Wärmestrahlung gehört bei üblichen Oberflächentemperaturen zum Bereich der Infrarot- strahlung, welche für das menschliche Auge unsicht- bar ist. Der für Infrarot ausgelegte pyroelektrische Sensor empfängt diese Strahlung und wandelt sie in eine elektrische Spannung um. Der Sensor selbst sen- det keine Strahlung aus und wird daher als Passiv-In- frarot-Sensor (PIR-Sensor) bezeichnet. 44.2°C 20 30 40 Infrarot-Aufnahme des menschlichen Oberkörpers. Die Temperatur- /Farbskala zeigt die Beziehung zwischen der Farbe und der ent- sprechenden Oberfl ächentemperatur. 19.8°C In einem Raum befinden sich in der Regel noch weitere Objekte, die wärmer sind als die Umgebungstempe- ratur, wie Lampen, Heizkörper oder elektrische Ap- parate. Damit der Melder jedoch nur die bewegten Infrarotquellen erfasst, wird dem Sensor ein ausge- klügeltes optisches System vorgeschaltet. Prinzipschema für die Wirkungsweise der PIR- Bewegungs- und Präsenzmelder weitere Sensorinformation Prozessoren und Aktoren Verbraucher (Lam- pen oder Geräte) Kunststofffolie mit innenseitig aufgepressten konkaven Linsenelementen pyroelektrischer Infrarotsensor Sensorsignal inaktive Zone aktive Zone sich bewegende Infrarotquelle e quel frarot Dieses optische System unterteilt mit Hilfe einer Mul- tilinse den Erfassungsbereich in viele aktive und in- aktive Zonen. Wechselt nun eine Wärmequelle von einer Zone in die andere, sendet der pyroelektrische Infrarotsensor ein Signal aus, welches von einem Mi- kroprozessor weiterverarbeitet wird, um Lampen, HLK-Systeme (HLK = Heizung, Lüftung, Klima), Jalou- sien und andere elektrische Verbraucher zu steuern. Funktionsweise LUXOMAT Bewegungs- und Präsenzmelder 44.2°C 20 30 40 19.8°C

4. Optimaler Einsatz Um die vom Benutzer erwartete Funktion der B.E.G. Bewegungs- und Präsenzmelder zu erreichen, muss auf die Auswahl geeigneter Produkte, auf die rich- tige Platzierung sowie auf die korrekte Einstellung der Melder geachtet werden. Uneingeschränkte Sicht für den Melder Der Melder muss immer freie Sicht auf die zu er- fassende Person haben. Objekte wie Glas- oder Stellwände, Möbel und abgehängte Leuchten oder Installationen begrenzen den Erfassungsbereich. Der Erfassungsbereich des Melders wird durch Objekte wie Glastrenn- wände und Mobiliar begrenzt. Bedeutung der Bewegungsrichtung Die Platzierung des Melders ist ausschlaggebend für die einwandfreie Funktion der Bewegungs- und Prä- senzmelder. Die Melder reagieren am empfindlichsten, wenn die Bewegungen die aktiven und passiven Zonen mit grossem Winkel kreuzen, oder mit anderen Worten, wenn die Bewegungen seitlich am Melder vorbei führen. Auf Personen, welche direkt auf den Melder zugehen, reagiert das Gerät verhältnismässig unemp- findlich. Dies trifft in verstärktem Masse für sitzende Personen zu, welche sich vorzugsweise in Bereichen aufhalten sollten, in denen das Netzwerk aus aktiven und passiven Zonen möglichst dicht ist. Durch die Charakteristik der aktiven und inaktiven Zonen schaltet der PIR- Melder bei seitlichem Vorbeigehen bedeutend früher als bei direktem Dr- aufzugehen. Bedeutung der Montagehöhe Auch die Montagehöhe beeinflusst die Dichte der ak- tiven und inaktiven Zonen und damit die Empfindlich- keit und den Erfassungsbereich in grossem Masse. Mit steigender Montagehöhe nimmt die Reichweite zwar zu, die Erfassungs-Empfindlichkeit hingegen nimmt stark ab, was zu unerwünschten bzw. unvor- hersehbaren Ergebnissen führen kann. Wenn immer möglich sollten die empfohlenen Montagehöhen ein- gehalten werden. Die Wahl der Montagehöhe beinfl usst die Grösse des Erfassungsbe- reiches. Mit steigender Montagehöhe nimmt die Reichweite zu, die Emp- fi ndlichkeit der Erfassung hingegen nimmt stark ab. Störquellen im Erfassungsbereich Der Erfassungsbereich sollte möglichst frei sein von Störungen. Deshalb darf die gesteuerte Lampe nicht im Erfassungsbereich des Melders liegen. Weitere Störquellen könnten sein: sich bewegende Bäume oder Sträucher, Tiere (Katze, Hunde etc.) oder z.B. ein- und ausschaltende Lüfter oder Ventilatoren. Kei- ne Störquellen sind Heizkörper, Computer oder an- dere elektrische Geräte, wenn diese keine lokalen Warmluftströmungen auslösen. Swisslux AG • 8618 Oetwil am See • T: 043 844 80 80 • F: 043 844 80 81 • www.swisslux.ch • info@swisslux.ch

2. Swisslux AG • 8618 Oetwil am See • T: 043 844 80 80 • F: 043 844 80 81 • www.swisslux.ch • info@swisslux.ch Helligkeitsmessung beim Bewegungsmelder Unterschreitet die Umgebungshelligkeit den am Ge- rät eingestellten Wert und wird anschliessend eine Bewegung erfasst, schaltet der Melder das Licht ein. Damit die Lichtmessung nicht durch das vom Ge- rät eingeschaltete Kunstlicht gestört wird, wird sie gleichzeitig mit dem Einschalten deaktiviert. Solan- ge Bewegungen festgestellt werden, bleibt das Licht eingeschaltet. Nach der letzten erkannten Bewegung bleibt das Licht noch für die Dauer der eingestellten Nachlaufzeit eingeschaltet und löscht anschliessend automatisch. Gleichzeitig mit dem Ausschalten wird die Helligkeitsmessung wieder aktiviert. Der Melder ist also nicht in der Lage, bei eingeschalteter Beleuch- tung auf Helligkeitswechsel zu reagieren. Bei verhält- nismässig wenig Bewegungen oder Räumen ohne Tageslichtanteil genügt dieses einfache Verfahren der Helligkeitsmessung. Es eignet sich deshalb zur Überwachung von Durchgangszonen, Toiletten, Ne- benräumen, Tiefgaragen, Lagerräumen sowie für al- le Überwachungsaufgaben im Aussenbereich. Helligkeitsmessung beim Präsenzmelder Beim Präsenzmelder sind die Anforderungen an die Berücksichtigung der Lichtverhältnisse wesentlich hö- her. Er wird in Räumen eingesetzt, wo sich die Ta- geslichtverhältnisse während der Anwesenheit von Personen ändern, wie zum Beispiel in Büroräumen, Konferenz- und Sitzungszimmern. Der Präsenzmelder ist in der Lage, das Licht trotz andauernder Bewegun- gen im Erfassungsbereich auszuschalten, sobald der Tageslichtanteil genügend hoch ist und demzufolge kein Kunstlicht mehr benötigt wird. Tageslicht Einschaltschwelle Ausschaltschwelle Zeit Helligkeit Kunstlicht «ein» Kunstlicht «aus» M i s c h l i c h t m e s s u n g Der B.E.G. Präsenzmelder überwacht die Helligkeit auch bei eingeschal- teter Beleuchtung und schaltet das Kunstlicht trotz andauernder Bewe- gungen wieder aus, sobald der Tageslichtanteil genügend hoch ist. Kunstlicht Beim B.E.G. Präsenzmelder wird die Umgebungshel- ligkeit (Tageslicht) durch den eingebauten Lichtfühler permanent gemessen. Sobald die Helligkeit unter ei- nen zuvor eingestellten Wert fällt und gleichzeitig Bewegungen erkannt werden, wird das Kunstlicht zugeschaltet. Dies führt zu einem neuen Lichtwert, der sich zusammensetzt aus dem Tageslicht und dem geschalteten Kunstlicht (Mischlicht). Nach dem Ein- schalten des Kunstlichts berechnet der Präsenzmelder die resultierende Helligkeitsdifferenz und addiert die- se Differenz zu der vorher festgelegten Lichtschwelle. Die so berechnete neue Lichtschwelle wird perma- nent mit dem aktuellen Lichtwert verglichen. Ist der Lichtwert aus Tageslicht und Kunstlicht höher als die- se neu errechnete Schwelle, dann wird das Licht au- tomatisch ausgeschaltet. Das in den B.E.G. Produkten eingesetzte Mischlicht- Messverfahren eignet sich zum Ansteuern von allen Typen von Leuchtmitteln. Einsatzbereiche und Funktionen Die hochwertigen B.E.G. Bewegungs- und Präsenz- melder werden für die verschiedenen Einsatzbe- reiche in zahlreichen Ausführungen und mit einer Vielzahl von Funktionen angeboten. Eines der wich- tigsten Kriterien für die Auswahl des geeigneten Ge- rätes stellt der Erfassungsbereich dar. Verschiedene Erfassungsbereiche Für die Rundum-Überwachung bei Deckenmontage werden Bereiche mit 360° Erfassungswinkel gefor- dert. Für die Wandmontage genügen in der Regel 180°, während für eine gleichzeitige Überwachung von 2 Hausseiten Bereiche mit 270° Winkel benö- tigt werden. Bei vielen Modellen lässt sich der Erfas- sungsbereich durch Richten und gezieltes Abdecken der Linse eingrenzen und so den spezifischen Gege- benheiten anpassen. Haus eingestellter Erfassungsbereich Maximaler Erfassungsbereich Durch Richten und Abdecken der Linsen kann der Erfassungsbereich auf die lokalen Gegebenheiten abgestimmt werden. So kann beispielsweise sichergestellt werden, dass vorbeifahrende Autos die Aussenbeleuchtung eines Eingangsbereiches nicht einschalten. Durch das Zusammenschalten von mehreren Meldern kann der Erfassungsbereich vergrössert werden. Es wird empfohlen, nie mehr als 5 Bewegungsmelder parallel zu schalten. B.E.G. Präsenzmelder dürfen aufgrund der intelligenten Helligkeitsmessung nicht parallel geschaltet werden. Für das Erweitern des Erfassungsbereiches stehen bei den Präsenzmeldern kostengünstige Slave-Geräte zur Verfügung. Die Sla-

3. Swisslux AG • 8618 Oetwil am See • T: 043 844 80 80 • F: 043 844 80 81 • www.swisslux.ch • info@swisslux.ch ve-Geräte besitzen selbst keine Intelligenz sondern geben lediglich die Bewegungsinformation an den Master weiter. Alle Einstellungen werden vom Ma- ster verwaltet. Kanal 2 für die HLK Steuerung Die meisten B.E.G. Präsenzmelder verfügen serien- mässig über einen zweiten Kanal, der zum Ansteu- ern anderer Verbraucher, zum Beispiel der Lüftung, eingesetzt werden kann. Dieser zweite Kanal wird nur in Abhängigkeit von Bewegungen gesteuert und arbeitet daher helligkeitsunabhängig. Die separat einstellbare Nachlaufzeit ermöglicht beispielsweise die zeitlich unabhängige Steuerung der Ventilation in einer Toilette. Bewegungs- und Präsenzmelder in der Gebäudeautomation Auch in der Gebäudeautomation finden die Bewe- gungs- und Präsenzmelder Anwendung. Zur Ein- bindung in Bussysteme wie EIB oder LON werden spezielle Modelle angeboten. Die serienmässig un- terstützte Impulsfunktion ermöglicht das einfache An- binden von B.E.G. Bewegungs- und Präsenzmeldern an Minuterien, Sonnerien oder auch an SPS-Steue- rungen. Manuelles Eingreifen in die Lichtsteuerung über Taster / Halbautomatikbetrieb Trotz ausgeklügelter Automatik möchte der Benutzer manchmal direkt in den Schaltprozess eingreifen. Für diesen Zweck ist beim Präsenzmelder ein sepa- rater Eingang vorhanden, welcher das manuelle Ein- und Ausschalten der Beleuchtung über einen Taster ermöglicht. Der Tastereingang dient ebenfalls zur Aktivierung der Präsenzmelder, welche sich im Halb- automatik-Betrieb befinden. In diesem Modus schal- tet das Licht nie automatisch ein, sondern muss immer von Hand eingeschaltet werden. Bei fehlender Be- wegung oder genügend Tageslicht schaltet das Licht automatisch wieder aus. Diese Funktion findet oft in Büros oder Hotelzimmern Anwendung, wo sich Mit- arbeiter und Gäste selten für einen sparsamen Um- gang mit Energie verantwortlich fühlen. Ferneinstellung von B.E.G. Bewegungs- und Präsenzmeldern Die gesamte Steuerung der vielfältigen Funktionen kann bei allen B.E.G. Präsenzmeldern sowie bei ei- nigen B.E.G. Bewegungsmeldern mittels Fernbedie- nung erfolgen. Bereits Ende 1999 brachte B.E.G. als weltweit erster Hersteller einen Bewegungsmelder auf den Markt, welcher mit Hilfe einer Infrarot-Fernbedie- nung programmiert bzw. gesteuert werden konnte. Seitdem wurde dieses Konzept für alle Präsenzmel- der übernommen und verfeinert. Dadurch können nun nebst der gesamten Programmierung auch Be- nutzerfunktionen wie Ein-/Ausschalten oder das Um- schalten in den Automatikmodus per Fernsteuerung vorgenommen werden. Kombination von Bewegungs- und Geräuschmelder Als einziger Hersteller bietet B.E.G. einen Bewegungs- melder mit eingebautem Geräuschsensor für die aku- stische Überwachung an. Dieser detektiert nicht nur die Bewegungen im Erfassungsbereich, sondern er- fasst zusätzlich auch die Geräusche im Raum. Die Beleuchtung wird durch die erste Bewegung aktiviert und bleibt solange eingeschaltet, wie Bewegungen oder Geräusche erfasst werden. Nach dem Ausschal- ten ist für die Dauer von 8 Sekunden ein Wiederein- schalten durch Geräusche möglich. Anschliessend ist für das erneute Einschalten wieder eine Bewegung notwendig. Dieses Verhalten verhindert ein unge- wolltes Einschalten der Beleuchtung durch Fremd- geräusche. Bei diesem Meldertyp ist es nicht mehr zwingend notwendig, dass der optische Erfassungs- bereich den gesamten, zu überwachenden Bereich abdeckt. Daher können in bestimmten Fällen Aufga- ben mit wesentlich weniger Geräten gelöst werden. Ein typisches Anwendungsbeispiel ist eine Toilette mit mehreren abgeschlossenen WC-Kabinen. Präsenzmelder für Konstantlichtregelung Unter all den vielfältigen Anwendungsbereichen und Funktionen der Präsenzmelder ist speziell der dimm- bare B.E.G. Präsenzmelder hervorzuheben. Ein Steuerausgang für dimmbare EVGs ermöglicht die sogenannte Konstantlichtregelung. Die dimmbare Version des B.E.G. Präsenzmelders hält die Hellig- keit immer auf dem voreingestellten Wert, auch wenn im Laufe des Tages die Bewölkung zunimmt oder am Abend die Dämmerung einsetzt. Zeit Helligkeit Der Dimm-Präsenzmelder regelt das Kunstlicht kontinuierlich, so dass dieses zusammen mit dem Tageslicht immer das gewünschte, konstante Helligkeitsniveau ergibt. Kunstlicht gedimmt Tageslicht konstantes Helligkeitsniveau Nebst grosser Energieersparnis, der sehr ange- nehmen, konstanten Ausleuchtung und dem dadurch merklich erhöhten Komfort verlängert diese Anwen- dung die Lebensdauer der eingesetzten Leuchtmittel um ein Mehrfaches. Zudem kann über die Fernbe- dienung oder über Taster das Ausleuchtungsniveau jederzeit benutzergerecht nachgestellt werden.

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