Протокол X10 — международный открытый промышленный стандарт, применяемый для связи электронных устройств в системах домашней автоматизации. Стандарт определяет методы и протокол передачи сигналов управления электронными модулями, к которым подключены бытовые приборы, с использованием обычной электропроводки или беспроводных каналов. Протокол связи Х10 и основанный на нем стандарт был разработан в 1975 году компанией Pico Electronics для управления домашними электроприборами. Для связи с приемниками, контроллер Х10 использует обычную электропроводку, что позволяет избежать лишних проводов и внедрять автоматизацию после ремонта.
Технология X10
Для передачи сигналов Х10 используются «пакеты» на частоте 120 кГц длительностью 1 мс. Передача сигнала в Х10 синхронизирована с нулевым напряжением в цепи переменного тока. Когда напряжение достигает нулевого значения, приемник сигнала Х10 «слушает» сеть в течение 6 мс. Если в это время передатчик сигнала х10 посылает «пакет», приемник воспринимает его как единицу. Отсутствие «пакета» воспринимается как ноль. Каждое устройство в сети х10, имеет свой адрес, состоящий из двух символов. Первый – код дома, второй – код устройства. 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 х10 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. 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) Х10. 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. Для передачи команды Х10 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. Пожалуй, в этом и заключается самый большой минус данной технологии по сравнению с 1-wire, где команды передаются практически мгновенно. Отмечу, что команды «Bright» («Ярче») и «Dim» («Темнее») следуют друг за другом без промежутка между кодами. Это пример передачи сигналов в однофазной сети. В трехфазных сетях передача сигнала происходит аналогично, но «приурочена» к нулю каждой фазы. X10 команды, как правило, не проходят между разными фазами. Это означает, что необходимо либо подключать все устройства на какую-то определенную фазу, либо использовать специальные устройства — репитеры, которые далеко не всегда доступны в продаже. Кроме того, репитеры вносят свою лепту в задержки, связанные с передачей команд, фактически удваивая их. Это на самом деле большая проблема, так как обычно при 3-х фазном электроснабжении стараются развести фазы так, чтобы нагрузка на них была равномерна, а значит велика вероятнось того, что одна группа розеток или комната будет запитана от первой фазы, а другая от второй.
Оборудование X10
Основной в сети X10 является контроллер, которы посылает в сеть управляющие команды. Контроллеры X10 были разного уровня сложности. Простые контроллеры могут управлять четырьмя устройствами X10 с четырьмя последовательными адресами (1-4 или 5-8). Такие контроллеры обычно содержат кнопки:
- Устройство 1 On/Off
- Устройство 2 On/Off
- Устройство 3 On/Off
- Устройство 4 On/Off
- Ярче(Brighten) / Темнее(Dim) (последнее выбранное устройство)
- Включить весь свет / Выключить все
Более сложные контроллеры могут управлять большим количеством устройств и/или включать в себя таймеры, которые выполняют предварительно настроенные команды каждый день в заданное время. Также доступны устройства, которые используют пассивные инфракрасные датчики движения или фотоэлементы, чтобы включать и выключать освещение и другие модули.Наконец, существуют устройства, которые можно программировать или они могут использоваться программой, работающей на компьютере. Эти системы могут выполнить различные синхронизированные события, реагировать на внешние датчики и команды, выполнять, сценарии, включать и выключать освещение, выравнивать его яркость и так далее.
Также для X10 разработаны различные виды устройств, поддерживающих х10:
- Исполнительные модули (приемники) – принимают и выполняют команды x10. Каждый приемник имеет адрес, состоящий из кода дома и кода устройства, например A10. 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
- 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 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.