X10 (standard)
X10 este un standard industrial deschis și internațional pentru comunicarea între dispozitivele electronice pentru automatizarea casei . Folosește în principal o tehnică de transmitere a datelor pe liniile electrice (în italiană „ unde convoyed ”, în engleză PLC - Power Line Communication) pentru semnalizare și control. Este denumit și transport radio.
În timp ce există alternative cu lățime de bandă mai mare , inclusiv KNX (konnex) , INSTEON , BACnet și LonWorks , X10 rămâne popular în mediul de acasă, cu milioane de unități utilizate în întreaga lume [1] , rentabil și viabil datorită introducerii continue a noilor componente. la magazin.
Istorie
X10 s-a născut în 1975 de Pico Electronics [2] din Glenrothes, în Scoția, cu scopul de a controla echipamentele prin aceeași linie de alimentare de 110VAC sau 220VAC.
În 1974, Pico Electronics a fost comandată de BSR (o industrie care lucrează în domeniul HiFi și muzică) pentru a proiecta una dintre componentele unei plăci turnante inovatoare, ulterior au proiectat împreună una dintre primele telecomenzi (acționate cu ultrasunete) care a fost aplicată la comanda farurile de iluminat din spectacole. În doar un an, în același scop, s-au născut X10 și ruda X10 Ltd , o companie cu participarea celor două companii.
Până în 1978 X10 era matur și modulele blister au început să fie disponibile în magazinele de electronice. În anii 1980, mii de entuziaști au început să experimenteze toate computerele disponibile, Apple II, Mac, DOS, Windows. X10 (SUA) Inc s-a născut în 1984, din care s-a născut primul sistem de securitate X10 în 1989.
Prezentare generală a funcționării undelor transportate
Aparatele X10 comunică între ele comenzile sau datele digitale - prin intermediul sistemului electric , la fel ca cel dintr-o casă care alimentează candelabrele și aparatele .
Semnalul digital este modulat sub formă de impulsuri pe un purtător de 120 kHz . Transmisia are loc atunci când jumătatea de undă a curentului alternativ trece prin zero . După cum se știe, „ energia electrică este alimentată cu un„ sine de undă care - în funcție de țară - oscilează la o frecvență de 50 sau 60 Hz; un bit este transmis la fiecare trecere zero; deci viteza transmisiei - cuplări de blocare - este de 100 sau 120 bps .
Datele sunt în general transmise de la un modul de comandă la un modul de acționare și constau din două părți: o adresă; și o comandă. Modulele de acționare avansate pot - la interogarea modulului de comandă - să transmită un răspuns de stare care ar putea fi un simplu „oprit” / „pornit” sau o valoare cum ar fi un nivel mai scăzut sau o temperatură sau o citire de la un alt senzor.
Dispozitivele X10 trebuie, în general, să fie introduse în prizele de alimentare, ștecherul iese din spate (în același mod ca și încărcătorul telefonului mobil), în timp ce în față există reglajele (adresa modulului și multe altele) și ieșirea prize la care să De exemplu, puteți conecta o lampă de podea sau un televizor sau un alt aparat de uz casnic care urmează să fie controlat. Recent [3] , însă, au apărut și pe piață dispozitive mai compacte, module de comandă care pot găsi un loc încastrat în locul modulelor de comutare de perete și în cupele candelabrelor .
Frecvența relativ ridicată a purtătorului X10 nu deranjează echipamentele normale conectate la rețeaua electrică, dimpotrivă este important să se țină seama de faptul că nu trece prin transformatoare sau între o fază și alta a unui sistem multifazic, în aceste cazuri este posibil să utilizați - între o linie și alta - un cuplaj pasiv - format din condensatori - sau un cuplaj X10 activ - care este un adevărat repetor . Vechile repetatoare X10 (analogice) - care prevăd utilizarea într-un sistem trifazat - pentru a permite o blocare de fază a semnalelor, pentru fiecare bit primit, au încercat să o transmită de trei ori la o distanță de o șesime dintr-un ciclu, emitând efectiv atunci când este centrat cu pasajul pentru zero.
Dacă este necesar să se prevină ieșirea semnalului X10 din zona locală, astfel încât să se împiedice comenzile să interfereze cu modulele unui vecin, este posibil să se introducă un filtru inductiv care atenuează semnalele de intrare și ieșire.
Protocolul
Indiferent de purtătorul fizic, pachetele transmise cu protocolul de control X10 constau din 4 biți pentru a indica un cod intern , urmat de unul sau mai multe grupuri de 4 biți pentru a desemna codul unității și pentru a închide o comandă de 4 biți. Pentru a facilita configurarea utilizatorului, codul de casă este selectat ca o literă de la „A” la „P”, în timp ce codul de unitate este selectat ca număr de la 1 la 16.
La momentul instalării, fiecare dispozitiv aflat sub control este configurat cu una dintre cele 256 de adrese posibile (16 coduri de casă x 16 coduri de unitate); fiecare dispozitiv reacționează la comenzile care i-au fost trimise în mod special sau chiar la emisiuni .
Protocolul ar putea trimite un mesaj care să spună „selectați A3”, urmat de „pornire”. Este permisă adresarea mai multor unități înainte de a da comanda, pentru a avea efect în același timp. De exemplu, „selectați A3”, „selectați A15” „selectați A4” și în cele din urmă „activați” determină pornirea unităților „A3”, „A4” și „A15”.
Rețineți că nu există restricții, cu excepția, probabil, a considerațiilor vecinilor, cu privire la utilizarea mai multor coduri de casă în aceeași casă. Comanda „pornește toate luminile” și „oprește toate unitățile” va afecta doar un singur cod casă , astfel încât utilizarea mai multor implică împărțirea dispozitivelor în zone separate.
Lista de comenzi:
| Cod | Funcţie | Descriere |
|---|---|---|
| 0 0 0 0 | Toate unitățile sunt dezactivate | opriți toate dispozitivele cu codul de casă indicat în mesaj |
| 0 0 0 1 | Toate luminile aprinse | porniți toate dispozitivele de iluminat (cu posibilitatea controlului luminozității) |
| 0 0 1 0 | Onorabil | porniți un dispozitiv |
| 0 0 1 1 | Dezactivat | opriți un dispozitiv |
| 0 1 0 0 | Dim | reduce intensitatea luminii |
| 0 1 0 1 | Luminos | crește intensitatea luminii |
| 0 1 1 1 | Cod extins | codul extensiei |
| 1 0 0 0 | Cerere de salut | solicitați un răspuns de la unul sau mai multe dispozitive cu codul de casă indicat în mesaj |
| 1 0 0 1 | Recunoașteți-vă cu grindină | răspunde la mesajul anterior |
| 1 0 1 x | Pré-Set Dim | selectați unul dintre cele două niveluri de luminozitate predefinite |
| 1 1 0 1 | Starea este Activată | răspuns la solicitarea de stare pentru ca dispozitivul să fie pornit |
| 1 0 0 1 | Recunoaște-te cu grindină | răspunde la mesajul anterior |
| 1 1 1 0 | Starea este Dezactivată | răspundeți că dispozitivul este oprit |
| 1 1 1 1 | Cerere de stare | solicitați starea unui dispozitiv |
Detalii despre stratul fizic al protocolului de undă transportată
În cazul purtătorului fizic pe liniile de alimentare cu curent alternativ la 60 Hz, un pic egal cu 1 este reprezentat de o explozie care durează 1 ms la 120 kHz când unda traversează zero (nominal la 0 °, dar de fapt la 200 s), urmată imediat de absența unui impuls. Un bit de 0 este reprezentat de absența a 120 kHz în timpul traversării, urmat imediat de prezența unui impuls. Toate mesajele sunt trimise de două ori pentru a reduce posibilitatea de a primi mesaje false. Luând în considerare retransmisia, controlul liniei etc., viteza este de aproximativ 20 biți / s, atât de lentă încât tehnologia se limitează la pornirea și oprirea dispozitivelor sau la alte operații foarte simple.
Pentru a identifica începutul, fiecare pachet de date începe cu secvența 1110 . Urmează codul de casă ( AP ) și, prin urmare, un cod de funcție. Acesta este destinat să specifice codul unității ( 1-16 ) sau o comandă, cu selecția dintre cele două moduri determinată de ultimul bit: 0 în primul caz și 1 în al doilea. Secvența constând din 1110 , un cod de casă și un cod de funcție reprezintă cel mai mic pachet de date X10 valid.
Fiecare pachet de date este trimis de două ori pentru a se asigura că receptorul îl înțelege în ciuda zgomotului, pentru redundanță, fiabilitate și pentru a ține cont de repetitoarele de linie.
Ori de câte ori datele se schimbă de la o adresă la alta, de la o adresă la o comandă sau de la o comandă la alta, pachetele de date trebuie să fie intercalate cu cel puțin 6 încrucișări zero (sau 000000 ). Această secvență resetează hardware-ul decodorului.
Protocolul de pe suportul radio
Pentru a permite funcționarea tastaturilor fără fir, a comutatoarelor la distanță și altele asemenea, a fost definit și un protocol radio, care funcționează la frecvența de 310 MHz în Statele Unite și 433 MHz în Europa . Dispozitivele trimit pachete de date care sunt foarte asemănătoare cu cele schimbate pe liniile electrice. Un receptor radio se ocupă de traducerea pachetelor de la radio la modul de undă transmisă.
Printre dispozitivele disponibile care utilizează acest protocol puteți găsi:
- tastaturi
- controlere portabile pentru unul până la patru dispozitive X10
- alarme antiefracție capabile să trimită date colectate de senzori
- comutatoare infraroșii pasive pentru controlul luminilor și sunetelor
Module de dispozitiv
În funcție de sarcina care trebuie controlată, trebuie utilizate diferite module. În cazul becurilor cu incandescență, puteți alege un modul de lampă sau o priză de perete. Acestea controlează puterea printr-un comutator TRIAC în stare solidă și pot estompa lumina. Sunt aproape complet silențioase când funcționează și sunt proiectate pentru sarcini cuprinse între 40 și 500 de wați .
Pentru alte tipuri de încărcări, cum ar fi lămpile fluorescente , lămpile cu descărcare sau aparatele de uz casnic, TRIAC nu este adecvat și este necesar un modul de electrocasnice, care să controleze puterea printr-un releu . În Statele Unite, aceste module sunt în general potrivite pentru sarcini de până la 15 amperi (1800 W la 120 V).
Multe module de dispozitive oferă posibilitatea de a fi controlate local. Dacă modulul este oprit, utilizând comutatorul, acesta poate fi pornit fără a fi nevoie de un controler X10. Modulele de comutare de perete nu permit neapărat acest lucru.
Unele module de comutare pe perete permit „reglarea locală”. De obicei, butonul de pe comutator oferă doar posibilitatea de a-l porni și opri, fără a varia intensitatea luminii. Dacă acest lucru este posibil, apăsarea butonului determină ca lampa să varieze în întreaga sa gamă de luminozitate.
Modulele high-end au funcții avansate, cum ar fi programabilitatea nivelului, personalizarea decolorării , capacitatea de a transmite comenzi atunci când sunt utilizate (așa-numitele dispozitive bidirecționale) și suportul pentru scenă .
Există module de senzori care raportează temperatură, lumină, infraroșu, mișcare sau deschiderea și închiderea contactelor. Modulele dispozitivului includ termostate, sirenele de alarmă și comutatoarele de joasă tensiune.
Controlere
Controlerele X10 variază de la modele extrem de simple la modele foarte sofisticate. Primele sunt utilizate pentru controlul dispozitivelor X10 cu 4 adrese consecutive (1-4 sau 5-8). Un controler include de obicei următoarele butoane:
- unitatea 1 pornită / oprită
- unitatea 2 pornită / oprită
- unitatea 3 pornită / oprită
- unitatea 4 pornită / oprită
- crește / scade luminozitatea
- porniți / opriți toate unitățile
Controlerele mai sofisticate pot controla mai multe unități și / sau pot efectua funcții preprogramate în anumite momente ale zilei. Există, de asemenea, unități disponibile care utilizează detectoare de mișcare cu infraroșu pasiv sau fotocelule pentru a aprinde sau a stinge luminile în funcție de condițiile exterioare.
În cele din urmă, unități chiar mai complexe, care sunt complet programabile sau utilizează un program care rulează pe un computer. Astfel de sisteme sunt capabile să execute mai multe evenimente la anumite momente, să răspundă la evenimentele generate de senzori externi și să execute o întreagă „scenă” prin apăsarea unui singur buton, aprinderea luminilor, setarea nivelurilor de luminozitate. Există programe de control care rulează sub Microsoft Windows , Macintosh și Linux .
De asemenea, sunt disponibile sisteme antiefracție. În acestea controlerul folosește protocolul X10 sau conexiunile obișnuite pentru a interoga o serie de senzori de la distanță conectați la uși, ferestre și alte puncte de acces. Apoi, puteți utiliza protocolul X10 pentru a activa luminile, sirenele etc.
Puncte slabe și limitări
O problemă cu X10 este atenuarea excesivă a semnalului dintre cei doi conductori din sistemul electric utilizat în case. Semnalele de la un emițător care călătoresc pe un conductor nu se pot propaga prin impedanța ridicată a unui transformator de distribuție care conectează celălalt conductor. Adesea nu există o cale fiabilă care să permită propagarea semnalelor X10 de la un conductor de fază la altul; această problemă poate fi tranzitorie, din cauza faptului că aparatele precum cuptoarele sau uscătoarele sunt pornite și oprite (atunci când sunt pornite formează o punte cu impedanță redusă pentru semnalele X10 între conductorii cu 2 faze). Această problemă poate fi rezolvată permanent prin instalarea unui condensator care permite propagarea semnalelor. Pentru a face acest lucru, producătorii vând cuplaje de semnal care se conectează la o priză electrică. În cazuri mai sofisticate, este instalat un repetor activ între faze sau amplificatoarele de semnal sunt combinate cu un dispozitiv de cuplare. Este necesar un repetor în cazul unui sistem trifazat . În multe țări, o casă întreagă folosește de obicei un conductor monofazat, astfel încât problema nu apare.
Un dispozitiv de curent rezidual poate atenua semnalele X10 care trec prin el. Acest lucru poate face ca semnalele să nu fie suficient de puternice pentru a permite o comunicare fiabilă.
O altă problemă este legată de televizoarele sau dispozitivele fără fir care generează semnale de pornire sau oprire false. Filtrarea zgomotului, așa cum se face în computerele și aparatele moderne, ajută la limitarea zgomotului semnalelor X10, dar filtrele care nu sunt destinate acestei aplicații specifice pot atenua comunicațiile X10 care circulă pe acele părți ale circuitului la care este conectat aparatul.
În plus, anumite tipuri de surse de alimentare utilizate în echipamentele electrice moderne (de exemplu, calculatoare, televizoare și receptoare de satelit) „consumă” semnale datorită faptului că creează o cale de impedanță scăzută pentru semnalele de înaltă frecvență. De obicei, condensatorii prezenți la intrarea acestor surse de alimentare scurtcircuitează semnalele X10 de la linie la sol, împiedicând orice comunicare în apropierea lor. Există filtre care împiedică semnalele X10 să ajungă la astfel de dispozitive; inserarea dispozitivelor „dificile” în aceste filtre vă permite să vindecați problemele care vin și pleacă.
Unele controlere X10 pot avea dificultăți la dispozitivele cu putere redusă (sub 50W) sau la becurile fluorescente care nu au sarcini rezistive. Un modul de electrocasnice ar trebui să fie soluția.
Semnalele X10 pot fi transmise o singură comandă pe rând, mai întâi adresându-se dispozitivului care urmează să fie controlat și apoi trimitând operația pe care trebuie să o efectueze dispozitivul. Dacă sunt transmise două semnale în același timp, poate exista o coliziune sau pot fi amestecate, provocând fie comanda să nu fie interpretată, fie rezultând operațiuni incorecte.
Protocolul este lent; este nevoie de aproximativ trei sferturi de secundă pentru a trimite o adresă și o comandă. Deși nu se observă de obicei, se observă cu comutatoare și controlere bidirecționale conectate la computere. Percepția întârzierii poate fi redusă prin utilizarea unei scene mai lente și a controlului nivelului. Cu module mai avansate, o altă opțiune este de a utiliza comenzi extinse care permit controale de grup, permițând modificarea instantanee a mai multor module cu o singură comandă. Protocolul permite controlul avansat al vitezei de estompare a luminilor, pentru a seta direct nivelul de luminozitate și pentru a controla grupurile (așa-numitele setări de scenă ) prin intermediul unui set de comenzi avansate care formează o parte oficială a standardului. [4] Cu toate acestea, suportul acestor caracteristici nu este obligatoriu și multe dintre modelele economice implementează doar funcțiile de bază. În acest caz, reglarea trebuie făcută circuit cu circuit, ceea ce poate fi atât de neplăcut din punct de vedere vizual, cât și de lent.
Atât pe suportul fizic, cât și pe radio, protocolul nu permite criptarea și poate adresa cel mult 256 de dispozitive. Cu excepția cazului în care sunt filtrate, semnalele de undă transmise de către vecini pot interfera între ele dacă sunt utilizate aceleași adrese. Același lucru se poate întâmpla și în cazul carcasei fără fir, în special dacă este instalat un adaptor între suportul fizic și radio.
Adaptoare
Există adaptoare care convertesc X10 la alte standarde de automatizare a casei (de exemplu KNX ).
Notă
Elemente conexe
linkuri externe
- ( EN ) Teoria X10 Descrierea detaliată a protocolului
| Controlul autorității | LCCN ( EN ) sh2005004802 |
|---|
