especialistas em TI dizem que o mercado de casas "inteligentes" na Rússia nunca se tornará massivo e na próxima década é improvável que vá além da habitação de elite na região de Moscou. No futuro, uma pequena parte da população de alta renda nas regiões se tornará um possível consumidor do mercado, mas para as grandes massas, a "casa inteligente" continuará sendo uma imagem colorida nas páginas dos tablóides e recursos da Internet. É assim? Já a infraestrutura da residência de um habitante comum é uma combinação bastante complexa de vários sistemas de engenharia. O padrão X10 ajudará a combiná-los em uma rede sem custos globais.
Recursos de casa inteligente
A função mais comum e simples é o controle de iluminação. O sistema inteligente permite controlar remotamente cada luminária. Sem se levantar, você pode ligar ou desligar a iluminação em qualquer cômodo ou em toda a casa de uma só vez, ajustar o brilho da iluminação noturna do corredor, lâmpadas de paisagem. "Smart home", incluindo a luz em diferenteslugares de acordo com um determinado algoritmo, vai afugentar os intrusos, simulando a presença dos proprietários em caso de sua partida.
O controle automatizado manterá os parâmetros de temperatura definidos na sala, controlando dispositivos de aquecimento ou sistemas de ar condicionado e ventilação. A casa inteligente pode controlar equipamentos de incêndio e segurança e, em caso de emergência, enviar uma notificação para o telefone do proprietário ou estruturas relevantes por voz ou SMS.
Como tudo começou
X10 é um dos primeiros padrões abertos da indústria desenvolvidos para sistemas de automação residencial pela Pico Electronics (Glenrothes, Escócia) em 1975. Inicialmente, a empresa estava envolvida no projeto e produção de microcircuitos e calculadoras. A primeira experiência de ampliação do escopo de produção foi muito bem sucedida comercialmente. A plataforma X10 rapidamente ganhou popularidade entre os desenvolvedores de casas inteligentes e deu um impulso tangível ao desenvolvimento dessa indústria. Tentativas de criar uma interface semelhante foram feitas por outras empresas, mas não tiveram muito sucesso.
Para sua época, o X10 é um protocolo com boa imunidade a ruídos. A popularidade foi promovida pelo baixo custo comparativo do equipamento, orientação dos desenvolvedores para automação residencial, manutenção e suporte técnico. No continente norte-americano, o padrão ainda é procurado e difundido. Seguindo o desenvolvedor, uma ampla gama de dispositivos compatíveis com X10 começou a ser produzida pelas gigantescas corporações IBM ePhilips.
Hoje a Pico Electronics tornou-se X10 INC (EUA) com a marca PowerHouse.
Classificação do equipamento
O hardware de rede X10 é uma coleção de dispositivos interconectados por meio de uma rede elétrica padrão ou canal de rádio. O sistema básico deve incluir:
- Transmissores - controladores que geram e enviam comandos, módulos de controle (com interface de computador ou autônomo), temporizadores programáveis com diferentes faixas de tempo, controles remotos (infravermelho ou rádio).
- Receptores - atuadores que executam os comandos recebidos: módulos de lâmpadas e dimmers de cartucho, blocos de dimmers e soquetes, todos os tipos de drives.
No caso de construção de uma rede maior ou expansão de uma já existente, frequentemente são utilizados equipamentos auxiliares:
- Transceptores que recebem sinais de comando de controles remotos com posterior conversão para o protocolo de comunicação X10 antes de serem enviados à rede elétrica.
- Repetidores e amplificadores de sinal.
- Filtros que reduzem os efeitos da interferência eletromagnética.
- Pontes interfásicas, para redes de alimentação de 380 V (passivas ou ativas, para edifícios acima de 300 m22).
- Dispositivos de medição que simplificam a instalação e comissionamento, sensores (movimento, luz, etc.).
Equipamentos fabricados por diferentes empresas geralmente têm aparência, funcionalidade e até marcações semelhantes. Dispositivoster um design diferente dependendo dos requisitos de colocação; para montagem em linha, montagem em trilho DIN em gabinetes elétricos padrão, micromódulos para caixas de junção embutidas. Você pode iniciar a automação residencial com alguns módulos básicos e, em seguida, aumentar gradualmente e expandir a funcionalidade adicionando novas unidades de hardware.
Exemplos do elemento base
Um módulo X10 típico é baseado em um microcontrolador programável. De acordo com um determinado algoritmo, ele controla o funcionamento do circuito eletrônico do dispositivo, que alimenta os sinais gerados recebidos da fonte de alimentação externa para sua entrada e converte os pulsos de saída para transmissão reversa para a rede. Os microcomputadores podem ser controladores produzidos em massa (como PICs ou AVRs da Microchip e Atmel, respectivamente).
Os módulos de relé de lâmpada X10 são amplamente utilizados para controle de iluminação no conceito de casa inteligente. Existem duas modificações: conectadas a uma tomada comum para conectar lâmpadas de piso, luminárias de mesa (LM12) ou feitas na forma de um adaptador entre um cartucho de iluminação e uma lâmpada padrão com base E27, até 100 W (LM15S).
Aparelhos elétricos domésticos são controlados usando módulos de soquete de instrumento. Por exemplo, o módulo AM12 parece um módulo de lâmpada, mas não suporta comandos específicos de iluminação (mais sobre isso abaixo).
Software
Produtos de software ajudarão a implementar o protocolo X10 em um computadornível superior.
ActiveHome Software - software gratuito para computadores pessoais baseado em sistemas operacionais WINDOWS do desenvolvedor da plataforma X10. O pacote inclui um grande número de utilitários e drivers de dispositivo, bem como uma versão móvel do programa.
ActiveHomePro - software para interface de computador CM-15 (transceptor de rádio, 433 MHz) com conexão via porta USB. Permite controlar iluminação e eletrodomésticos com a tarefa dos algoritmos, horários e temporizadores necessários a partir de um computador pessoal ou de forma autônoma a partir de um controle remoto sem fio.
X10 Commander (Melloware Inc) é um software distribuído gratuitamente para qualquer sistema operacional que permite criar um serviço de controle multifuncional baseado em um PC e integrar o protocolo X10 em seu telefone e em qualquer dispositivo móvel (iOS/Android).
Russian LLC "Home Technologies Laboratory" oferece aos consumidores um dispositivo conveniente na plataforma X10 - um painel de toque VGA colorido XTS-36. O dispositivo autônomo possui uma interface gráfica amigável. O controle do protocolo X10 e o controle do sistema de iluminação inteligente permanecem confortáveis, com excelente visualização, mas eliminam a necessidade de um computador funcionar constantemente em segundo plano. O kit vem com drivers e software para prescrever o endereçamento dos dispositivos X10 e os parâmetros básicos da configuração inicial, para compilação de diversos cenários.
X10. Protocolo em detalhes
Ambiente físico para troca de informações nas forças de segurançafios elétricos é a transmissão/recepção de fragmentos de oscilações senoidais de alta frequência (120 kHz) com amplitude de 5 V e duração de 1 ms/630 μs em cada semiciclo da tensão da rede, em janelas formadas imediatamente após o cruzamento a marca zero. Em circuitos trifásicos, janelas semelhantes são formadas em cada fase, ou seja, com um deslocamento de 60 graus com o uso posterior de pontes interfásicas.
Se o dispositivo na janela de recepção receber uma mensagem com pelo menos 48 vibrações, ele a considera como um "um" lógico, caso contrário - como um "zero" lógico. A transmissão de um bit de informação leva dois meios ciclos da tensão da rede. Além disso, o valor inverso é transmitido no segundo, o que não só melhora a imunidade ao ruído, mas também serve para identificar o código de sincronização durante a transmissão do pacote.
X10 - um protocolo no qual um único pacote padrão (quadro, quadro) é transmitido em 11 períodos. Contém:
- código de sincronização - 2 bits,
- código do módulo - 4 bits,
- código de construção - 5 bits.
Cada pacote, sem nenhum intervalo, é transmitido duas vezes seguidas. Antes de transmitir o próximo pacote, uma pausa de 3 períodos de tensão de rede é mantida (com exceção dos comandos de redução de brilho transmitidos em um fluxo contínuo).
Os controles remotos IR em redes X10 operam usando o protocolo X10-IR em uma frequência portadora de 40 kHz. O canal de rádio (protocolo X10-RF), dependendo da região, tem um alcance de 310 a 434 MHz.
Sistema de endereçamento e comando
O número máximo de módulos em uma rede X10 é 256. Cada módulo possui duas chaves seletoras com 16 posições fixas.
O primeiro switch - o código Home é usado para selecionar uma categoria ou grupo de dispositivos. Possui designação por letras das posições de A a P. Na segunda, as posições fixas são indicadas por números de 1 a 16 e indicam um módulo específico na rede (código da unidade). Assim, a cada dispositivo é atribuído um número único composto por uma letra e números. Por exemplo; A5, M14, etc. Os controladores do sistema, ao contrário dos módulos executivos, geralmente não requerem endereçamento.
Uma ideia dos comandos existentes da plataforma e suas ações correspondentes pode ser obtida na tabela.
| Team (inglês) | Equipe (Russo) | Tipo | Ação |
| Todas as unidades desativadas | Desligue todos os consumidores | Grupo | Desligue todos os dispositivos com o código de casa especificado que suporta o comando. |
| Todas as luzes acesas/apagadas | Ligar/desligar todas as luzes | Grupo | Ligue/desligue todos os módulos de iluminação com um determinado código de casa. |
| Ligar/desligar | Ativar/Desativar | Endereço | Transferir para o estado ligado/desligado de um módulo específico. |
| Dim/Brilho | Aumentar/diminuir o brilho | Endereço | Controle do dimmer. Número de pacotes paraos intervalos de escurecimento para diferentes dispositivos são diferentes. |
| Pre-Set Dim 1/2 | Defina um nível de brilho específico. | Endereço | Permite selecionar qualquer um dos 32 níveis de brilho. |
| Solicitação de status | Solicitar status | Endereço | Solicite o status do módulo de comutação. |
| Status ativado/desativado | Resposta à consulta | - | Resposta de status do módulo. |
| Pedido/Reconhecimento de Chamada | Solicitar/enviar resposta | Grupo | Equipe de tecnologia para determinar a saturação do espaço de endereçamento com outros sistemas prediais. |
Principais Benefícios…
X10 é um protocolo de classe de automação residencial de baixo orçamento que usa redes elétricas existentes para transmitir informações e mensagens de comando. Não há necessidade de colocar novas comunicações, o que é especialmente importante em casas com acabamento fino ou reparos concluídos. Você pode usar a fiação de rede ou usar um canal de rádio - a variedade de equipamentos oferecidos pelos fabricantes permite implementar as duas opções ou uma combinação delas. O custo dos dispositivos, em comparação com plataformas mais modernas, também é agradavelmente agradável.
A próxima vantagem é a flexibilidade de uso e facilidade de instalação, que não requer habilidades e habilidades especiais. O sistema é caracterizado por excelente extensibilidade e escalabilidade. Os módulos são conectados de acordo com os princípios de Plug & Power (plug and play). Tudoa configuração é dar ao novo componente um endereço exclusivo. Então a automação fará tudo sozinha.
A divisão da infraestrutura de iluminação em zonas é bastante simplificada. Basta atribuir a mesma letra (código de construção) aos dispositivos do mesmo grupo e, quando for dado o comando de transmissão correspondente, a luz nesta zona acenderá ou apagará.
O protocolo aberto é outra vantagem da plataforma, o que implica fácil integração com qualquer sistema de controle, a capacidade de usar acessórios de fiação de terceiros ao projetar uma rede.
…e desvantagens
A principal vantagem da interface X10 - a transmissão de um sinal de informação através da fiação de energia - é também a principal fonte de seus problemas.
Velocidade lenta. A transmissão do comando leva cerca de um segundo, ou seja, o atraso na execução do comando é realmente perceptível mesmo ao controlar um dispositivo. E no processo de elaboração do cenário incorporado, o atraso pode se tornar irritantemente inaceitável. Como a taxa de transferência de informações está vinculada à frequência da tensão de alimentação, não é possível aumentá-la.
Baixa imunidade a ruídos. A abundância de eletrodomésticos em uma casa moderna aumenta drasticamente o nível de interferência na rede elétrica, afeta negativamente a relação sinal-ruído, o que, por sua vez, afeta a qualidade da troca de informações entre os módulos X10. Daí as consequências - não execução de comandos ou falsa comutação. Ao construir grandes redes, o problema pode ser limitadocampo de endereço, pois apenas 256 dispositivos poderão se conectar ao protocolo X10.
Fora de sincronia no equipamento de transmissão pode levar a sobreposição de pacotes e colisões, resultando na execução de nenhum dos comandos. É impossível melhorar radicalmente a situação.
Não há procedimentos de controle de acesso, não há proteção contra ações não autorizadas de terceiros. E, finalmente, é impossível criar esquemas complexos para controlar eletrodomésticos e iluminação com a implementação da função de autodiagnóstico do sistema e seus componentes.
X10 modificações
As deficiências listadas são corrigidas principalmente nas próximas gerações de sistemas de automação residencial da chamada arquitetura de barramento (os sinais são transmitidos por um barramento especialmente dedicado/laid com uma tensão de alimentação de baixa tensão).
Por sua vez, os desenvolvedores e fabricantes de hardware X10 tomaram medidas para melhorar e modificar a plataforma existente. O resultado foi o formato X10Extended com um conjunto de instruções estendido. A vantagem indiscutível da plataforma modificada foi a regulamentação do procedimento de acesso dos transmissores ao tronco, eliminando a ocorrência de colisões e ampliando as funções do comando Exteded Code 1 com alteração no formato do pacote.
Mais modificações do X10Extended levaram à criação do formato A10, que expandiu significativamente o campo de endereço (até 4096 módulos) e adicionou várias funções de serviço (disponíveis apenas em dispositivos fabricados pelo desenvolvedor). Os protocolos A10 e X10 são absolutamente compatíveis, o que permite operar ambos os tipos de módulos no mesmo sistema.
Resumindo, é difícil não concordar que a primeira interface de automação residencial se tornou obsoleta nos últimos cinquenta anos. As tentativas de modernização, que lembram o remendo do telhado durante a estação chuvosa, não são capazes de corrigir radicalmente a situação. Mas os recursos de orçamento da plataforma ainda a mantêm no mercado de sistemas inteligentes, e o equipamento X10 é produzido e vendido ativamente.
Empresas domésticas prevêem uma nova onda de popularidade para a interface. Os consumidores recebem uma ampla variedade de dispositivos autônomos e soluções domésticas inteligentes prontas baseadas na plataforma X10.
