shutterstock_229323511.jpg

В предыдущих статьях мы рассматривали стандарты KNX и 1-WIRE, теперь рассмотрим X10 — он более продвинутый, чем 1-WIRE, но все же более простой для обычного человека, чем KNX. Стандарт X10 был разработан в 1975 году компанией Pico Electronics (Гленротес, Шотландия) для управления домашними электроприборами. Однако изначально эта компания занималась проектировкой и производством микросхем и микрокалькуляторов. Первый же опыт расширения сферы производства стал очень удачным в коммерческом плане. Платформа X10 быстро приобрела популярность среди разработчиков концепции умного дома и дала ощутимый импульс развитию этой индустрии.

Техническое описание протокола

Для связи модулей сети X10 используется обычная домашняя электрическая сеть. Закодированные цифровые данные передаются c помощью радиочастотного импульса частотой 120 кГц и длительностью 1 мс, и синхронизированы с моментом перехода переменного тока через нулевое значение:

1582345.jpg

Если устройство в окне приема получает посылку в которой не менее 48 колебаний, то рассматривает ее как логическую "единицу", в обратно случае - как логический "ноль". Передача бита информации занимает два полупериода сетевого напряжения. Причем во втором транслируется инверсное значение, что не только улучшает помехоустойчивость, но и служит для идентификации кода синхронизации при пакетной передаче.

Передача сигнала посредством электрической сети, с одной стороны, позволяет избежать лишних проводов, однако с другой — относительно высокая несущая частота не позволяет сигналу распространяться через трансформаторы или между фазами в многофазных сетях и сетях с расщеплённой фазой. Это проблема решается покупкой активного повторителя, и в рамках одной квартиры обычно не встречается. Однако в случае с многоквартирным домом появляется другая проблема — так как в доме общая электрическая сеть, сигналы модулей одной сети X10 могут влиять на другую, и чтобы этого не было для блокирования сигнала вне квартиры нужно использовать индуктивный фильтр.

Классификация устройств в сети и адресация


Аппаратное обеспечение сети X10 представляет собой совокупность устройств, связанных между собой по стандартной электросети или радиоканалу. В состав базовой системы обязательно входят:
  • Передатчики — контроллеры, формирующие и отправляющие команды, модули управления (с компьютерным интерфейсом или автономные), программируемые таймеры с различным временным диапазоном, пульты дистанционного управления (инфракрасного или радиоканала).
  • Приемники — исполнительные устройства, выполняющие поступившие команды: ламповые модули и патронные светорегуляторы, диммерные и розеточные блоки, всевозможные приводы.
Передаваемый по сети пакет состоит из адреса и команды, отправляемых контроллером управляемому модулю. Более сложные контроллеры также умеют опрашивать такие же управляемые модули об их статусе. Этот статус может быть достаточно простым («включено» или «выключено»), или же может указывать числовое значение (текущее значение яркости, температура или данные с других датчиков).

Вне зависимости от среды передачи (электрическая сеть или радиосигнал), пакеты X10 состоят из:
  • 4 бита — код дома (во избежании путаницы и удобства пользователей код дома задаётся латинскими буквами от A до P);
  • 4 бита — код модуля (может быть задано несколько модулей, каждый модуль задается цифрами от 1 до 16);
  • 4 бита — команда.
Когда сеть X10 установлена каждый модуль настраивается таким образом, чтобы откликаться на один из 256 возможных адресов (16 кодов домов × 16 кодов модулей = 256). Каждый модуль реагирует только на команды, отправленные непосредственно ему и на несколько широковещательных команд.

Передача данных по радиоканалу

Хотя изначально протокол X10 разрабатывался для передачи сигнала по электросети, в дальнейшем он получил возможность работать и в радиодиапазоне — на частоте 310 МГц в США и 433 МГц в Европе (в России разрешено использование нелицензируемого оборудования для работы на частоте в 433 МГц, так что при покупке устройств следите, чтобы они были предназначены для Европы или России). Ресивер, подключённый к обычной электросети, транслирует полученные по радио команды в стандартную сеть X10.
Программное обеспечение

Для настройки сети, построенной по протоколу X10, есть несколько программ с удобным графическим интерфейсом:
  • ActiveHome Software — бесплатное ПО для персональных компьютеров на базе операционных систем Windows от компании-разработчика платформы X10. Пакет включает в себя огромное количество утилит и драйверов устройств, а также мобильную версию программы.
  • ActiveHomePro — программное обеспечение для компьютерного интерфейса СМ-15 (радиотрансивера, 433 МГц) с подключение через порт USB. Позволяет управлять освещением и бытовой техникой с заданием необходимых алгоритмов, графиков и таймеров с персонального компьютера или автономно с беспроводного пульта.
  • Х10 Commander (Melloware Inc) — свободно распространяемый софт под любую ОС, позволяющий на базе ПК создать многофункциональный сервис управления и интегрировать протокол X10 на телефон и любые мобильные устройства (iOS/Android).
Преимущества и недостатки протокола X10

x10.jpg

Преимущества:

  1. Создать умный дом на базе X10 можно даже после ремонта — не нужно прокладывать дополнительные провода, сигнал передается по электросети, которая есть в любом современном доме.
  2. Гибкость применения и простота монтажа — не требуется специальных навыков и умений, система характеризуется прекрасной расширяемостью и масштабируемостью. Модули подключаются по принципам Plug & Power (включил и управляй). Вся настройка заключается в том, чтобы задать новому компоненту уникальный адрес — дальше автоматика все сделает сама.
  3. Дешевизна — стоимость элементной базы для X10 значительно ниже, чем, например, для шины KNX.
Недостатки:
  1. Протокол X10 очень медленный — около 3/4 секунды занимает передача адреса устройства и команды. 
  2. В сети X10 может передаваться только одна команда в конкретный момент времени. Если в одно и то же время будет вестись передача двух и более команд, это вызовет коллизии (столкновения): команды не будут корректно приняты или же будут выполнены неверные действия.
  3. Устройства защитного отключения могут ослаблять сигнал настолько, что он не будет прочитан.
  4. Некоторые блоки питания, используемые в современной аппаратуре (компьютерах, телевизорах, ресиверах), могут «съедать» проходящие мимо команды сети X10. Это происходит из-за использования конденсаторов на входе блоков питания, которые создают низкое сопротивление для высокочастотного сигнала, сглаживая сигнал. Для подобных устройств нужно использовать входные фильтры, которые позволяют пакетам X10 беспрепятственно проходить мимо подобных устройств.
  5. Некоторые модули X10 некорректно работают (или не работают вообще), если управляют устройством с низкой потребляемой энергией (менее 50 Ватт), например, флюоресцентными лампами.