Интерфейс X10

Международный и открытый стандарт для связи устройств, используемый для домашней автоматизации

Он использует силовую проводку , для сигнализации и управления, при этом сигналы передаются краткими вспышками высокой частоты, представляющими цифровую информацию. Также возможна передача сигналов по радиоканалу.

X10 был разработан в 1975 Шотландской компанией Pico Glenrothes, для дистанционного контроля домашних устройств и оборудования. X10 была первой технологией домашней автоматики и до сих пор остается очень популярной.

Домашняя электрическая проводка используется, для передачи цифровых данных между устройствами X10. Цифровой сигнал передается короткими вспышками частотой 120кГц в момент перехода переменного тока частотой 50 или 60 Гц через ноль. Длительность одной вспышки около 1мс. Одна вспышка передает один бит информации. Наличие вспышки означает 1, отсутствие - 0.

Цифровые данные состоят из адреса и команда, посылаемые контроллерами управляемым устройствам. Некоторые контроллеры могут запрашивать у устройств их статус, если устройства поддерживают эту функцию. Этот статус может быть, например, "Вкл" или "Выкл" или текущее значение яркости диммера.

Высокочастотный сигнал не может пройти через силовой трансформатор или через фазы трехфазной системы. Кроме того, поскольку сигналы синхронизированны с пересечениеми током нуля, они не будут правильно передаваться с фазы на фазу в трехфазной системе. Для работы в трехфазной системе разработаны специальные устройства, которые корректно передают сигнал с фазы на фазу.

Может понадобиться блокировать сигналы X10, например, элементы управления X10 в одном доме не должны быть связаны с элементами управления X10 в соседнем доме. В этой ситуации, могут быть использованы индуктивные фильтры, которые не пропускают входящие и исходящие сигналы X10.

Протокол X10

Протокол X10 описывает передачу пакетов данных по электропроводке и радиоканалу. Каждый пакет состоит из четырех бита "кода дома", потом передаются один или несколько 4 битовых кода устройства, в конце следуют 4 бита команды.

Для удобства потребителей, устанавливающих систему, четыре битовых кода дома называются английскими буквами от A до P, тогда как четыре битовых кода устройства - как числа 1 по 16.

При установке системы каждому устройству назначается 1 из 256 возможных адресов (16 кодов дома * 16 кодов устройства) и устройства реагируют на команды только со своими адресами.

Протокол может передать сообщение, которое сообщает: "выбрать код дома A", "выбрать устройство 3", и "включить" и устройство с адресом "A3" включиться. Возможно передать команду нескольким устройствам сразу. Например, " выбрать код дома A ", " выбрать устройство 3", " выбрать устройство 5", " выбрать устройство 3", и наконец, "включать". Это заставит устройства A3, A4, и A5 включиться.

Отметьте, что нет ограничения (кроме возможно соображения соседей), на использования нескольких кодов дома в пределах единственного дома. Команда "включить все освещение" и команды "выключить все устройства" влияет только один код дома, по этому, используя несколько кодов дома, можно эффективно разделить устройства на зоны.

Описание протокола передачи данных по электропроводке

В сетях переменного тока 50 Гц, Двоичная Цифра (бит) 1 представлена вспышкой 120 kHz длительностью 1 мс. Передача вспышек синхронизована с нулем силового напряжения. Окно приема данных - около 200 микросекунд. Двоичный код 0 представлен отсутствием вспышки. Все сообщения посылаются дважды, чтобы уменьшить вляние помех. С учетом повторной передачи, контролем линии и т.п., скорость передачи данных составляет около 20 bit/с, делая передачу данных X10 такой медленной, что технология позволяет включать или выключать устройства или выполнять другие очень простые операции.

Каждая передача данных всегда начинается со стартового кода "импульса", "импульс", "импульс", "отсутствие импульса" (или 1110). После стартового кода передается буква кода дома (A - P), и после кода дома, передается функциональный код. Функциональные коды определяют код номера устройства (1 - 16) или код команды, выбор между двумя режимами определяется последним битом где 0=код устройства, 1=код команды). Стартовый код, код дома, и один функциональный код называются фреймом X10 и представляют минимальный пакет данных X10.

Каждый сигнал также посылается 2 раза, уменьшить влияние помех в электрической сети (для целей избыточности, надежности, и, чтобы использовать повторители ).

Радио протокол

Используется для работы к беспроводных клавиатуры, дистанционных выключателей и т.п. Радиоканал работает на частотах 310 МГц в США и 433 МГц в Европе, в том числе и в России. Беспроводные устройства X10 посылают пакеты, подобные обычным пакетам протокола X10, посылаемым по электропроводке. Трансивер обеспечивает мост, который принимает радио пакеты и передает их по электропроводке.

Устройства, поддерживающие протокол X10

• Устройства, работающие по электропроводке:
  • Исполнительные модули
  • Контроллеры
• Устройства, работающие по радио протоколу:
  • Беспроводные выключатели
  • Беспроводные пульты и брелоки, которые могут управлять до 16 устройствами X10
  • Беспроводные датчики

Недостатки и ограничения протокола X10

Первой проблемой является то, что сигналы X10 не проходят через трансформатор. Это значит, что если устройства находятся на разных фазах, то управлять ими невозможно. Этоа прблема решается установкой специальных устройств, которые называются повторителями фаз. Эти устройства подключаются сразу к нескольким фазам и транслируют сигнал на все фазы.

Некоторые устройства, такие как холодильник, электродвигатель, пылесос могут создавать в электросети сильные помехи, которые "забьют" сигналы X10. Для решения этой проблемы такие устройства надо включать в сеть через специальные фильтры, которые не пропускают помехи.

Некоторые диммерные устройства X10 не могут хорошо работать с маломощными устройствами (ниже 30 ватт) или устройства подобно люминесцентным лампочкам, которые не представляют собой резистивную нагрузку. Для решения этой проблемы необходимо использовать релейные модули или диммерные , у которых нет ограничения на минимальную нагрузку.

Протокол X10 не обрабатывает коллизии, т.е. если два передатчика начнут одновреммено передавать команды, то ни одна команда не будет принята верно.

Протокол X10 также медленный. Пересылка адреса и команды занимает чуть меньше секунды. Это связанно с особенностями протокола.