Что такое X10?

Технология X10

10.11.2009
15:40
Алексей Созонтов

 

X10 – это коммуникационный протокол и основанный на нем инженерный стандарт, которые применяют в системах домашней автоматизации, то есть в системах «умного дома». В X10 для передачи управляющих сигналов используют стандартные электросети. Его очевидное преимущество заключается в простоте реализации: не нужно прокладывать новые провода – достаточно подключить нужные приборы к существующей электропроводке. Давайте выясним, что представляет собой технология X10 и какие устройства можно использовать для ее применения.

 

Как работает X10

 

Итак, технология X10 основана на передаче сигналов по электропроводке квартиры или дома. Для передачи сигналов используются «пакеты» колебаний на частоте 120 кГц длительностью 1 мс, передаваемые по электропроводам. Передача сигнала в X10 синхронизирована с нулевым напряжением в цепи переменного тока (рис. 1).

 

Когда напряжение достигает нулевого значения, приемник сигнала X10 (например, встроенный в патрон лампочки) «слушает» сеть в течение 6 мс. Если в это время передатчик сигнала X10 посылает «пакет», приемник воспринимает его как двоичную единицу. Отсутствие «пакета» воспринимается как двоичный ноль. Каждое устройство, управляемое посредством X10, имеет свой адрес, состоящий из двух символов. Первый – код дома, второй – код устройства (рис. 2).

 

Каждый из них может иметь 16 значений, а общее число различных адресов достигает 256. Код дома обозначают латинской буквой (от A до P), а код устройства – числом от 1 до 16. По электропроводке каждый код дома и устройства передается своей последовательностью нулей и единиц – двоичным кодом. Каждая команда X10 также имеет свой двоичный код. Последний бит в двоичных кодах устройства и команды служит для различия типа кодов: 0 соответствует коду устройства, 1 – коду команды (рис. 3).

 

Для того чтобы приемник знал, когда начинается передача полезного сигнала, передатчик сначала посылает так называемый стартовый код – ему соответствует последовательность 1110. За ним следует код дома, а потом – код устройства или команда. Последовательность стартового кода, кода дома и кода устройства или команды называется кадром (или фреймом) X10. Каждый кадр передается два раза подряд – для большей надежности. Каждый информационный бит кадра, за исключением битов стартового кода, сопровождается комплементарным (дополняющим) битом – после 1 идет комплементарный 0, после 0 – единица. Таким образом, для передачи одного кадра необходимо 11 циклов переменного напряжения (рис. 4).

 

Для передачи команды X10 нужно сначала отправить кадр с кодом устройства, которому предназначена команда, а за ним – кадр с самой командой. Исключение составляют групповые команды, например «All Units Off» – они отправляются всем устройствам, поэтому код устройства перед ними передавать не нужно.

 

При передаче последовательности адресов и/или команд между каждой парой кадров должен быть промежуток в три цикла переменного напряжения – то есть последовательность 000000. Например, адрес устройства и команда для него передаются двумя парами кадров с указанным промежутком. Для передачи такой последовательности необходимо 22+3+22=47 циклов напряжения. При частоте 50 Гц такая операция занимает примерно одну секунду. Отметим, что команды «Bright» («Ярче») и «Dim» («Темнее») следуют друг за другом без промежутка между кодами.

 

Мы рассмотрели передачу сигналов на примере однофазной сети. В трехфазных сетях передача сигнала происходит аналогично, но «приурочена» к нулю каждой фазы.

 

Основные виды устройств и производители

 

Технология X10 помогает решить самые разные задачи домашней автоматизации. Например, можно включать и выключать в заданное время свет, дистанционно изменять яркость освещения, управлять электроприборами с помощью компьютера, раздвигать шторы, включать охранную и пожарную сигнализацию и делать много других полезных вещей. Для этого разработаны различные виды устройств, поддерживающих X10. Перечислим их.

 

Исполнительные модули (приемники) – принимают и выполняют команды X10. Каждый приемник имеет адрес, состоящий из кода дома и кода устройства, например D11. Несколько приемников могут иметь тот же адрес – в этом случае они управляются одновременно. Приемниками могут быть, например, ламповые и приборные розеточные модули, настенные выключатели, светорегуляторы в ламповом патроне, приводы жалюзи, диммерные модули для управления резистивной нагрузкой.

 

Трансиверы – принимают сигналы от пультов дистанционного управления (ИК или радио), преобразуют в формат X10 и передают в электросеть.

 

Контроллеры (передатчики) – формируют и отправляют команды X10 в электросеть. В роли передатчиков могут выступать: модули управления, выдающие команды включения/выключения и регулировки яркости света; программируемые таймеры, посылающие сигналы в заданное время; контроллеры освещенности, включающие или выключающие свет в зависимости от интенсивности солнечного излучения; модули с компьютерным интерфейсом – они управляются с компьютера или автономно введенной в них программой.

 

Пульты ДУ – обеспечивают дистанционное управление устройствами X10 по ИК- или радиоканалам. Есть и универсальные пульты ДУ для управления устройствами X10 и аудио/видеоаппаратурой.

 

Оборудование для повышения качества и надежности работы систем X10 – усилители и ретрансляторы сигналов, фильтры для подавления электромагнитных помех. В простых системах часто можно обойтись и без этих устройств.

 

Измерительное оборудование – предназначено для измерения затухания сигналов X10.

 

В системах домашней автоматизации на основе стандарта X10 используется также вспомогательное оборудование, которое само не передает и не принимает сигналы по протоколу X10. Это, например, датчики движения, освещенности, разбития стекла, открывания дверей или окон. Они передают информацию по радио или ИК-каналам на трансиверы, а те пересылают ее исполнительным модулям по протоколу X10.

 

Наиболее широкий ассортимент устройств X10 представлен в продукции, поставляемой фирмами X10 (www.x10.com), BMB Electronics B.V. (www.bmbelectronics.eu), Marmitek (www.marmitek.com).