X10 – automatyka domowa

Automatyka domowa bazująca na protokole X10, w swojej najprostszej formie jest znana od 1979 r. Od tego czasu była kilka razy modyfikowana, ale zasady fundamentalne zostały zachowane. Technologia transportowa protokołem X10 ma swoją terminologię zaczerpniętą ze słownictwa sieciowego, czasami interpretowaną nietypowo. Tak na przykład węzeł nie oznacza serwera czy innego komputera, lecz zbiór wszystkich urządzeń, które trzeba odseparować filtrem elektrycznym w okolicach licznika energii, ażeby nie zakłócać sieci X10 należącej do innego użytkownika. Z kolei ramka to jedenaście kolejnych pełnych okresów sinusoidy. Ma ona stałą długość, ale niektóre pola są alternatywne. Ramki są zawsze przesyłane dwukrotnie (nadmiarowość celowa).

Przykłady zawartości ramki:

• kod startu – kod litery – kod numeru. Sekwencja jest powtarzana dwukrotnie;
• kod startu – kod litery – kod polecenia; też powtarzana dwukrotnie.

Między ramką przenoszącą adres a ramką z poleceniem musi jednak wystąpić ciąg przynajmniej sześciu zer, czyli nie mniej niż 3 pełne okresy sinusoidy.

Adresy urządzeń są dwuczęściowe. Składają się z kodu litery i kodu numeru. W sumie można zaadresować 256 jednostek lub ich grup. Kody poleceń są pięciobitowe. Transmisja danych cyfrowych przewodami mieszkaniowego zasilania elektrycznego odbywa się tu przy użyciu modulacji amplitudowej. Każda transmisja rozpoczyna się kodem startu = 1110, przenoszonym w dwu pełnych okresach napięcia o częstotliwości 120 kHz. Ten kod oraz adresy literowe, liczbowe i polecenia są zawsze przesyłane w jakiejś sekwencji ramki, nigdy osobno. Emisja dowolnej ramki następuje po detekcji przejścia napięcia przemiennego 220 V (50 Hz) przez zero. W takiej chwili na przebieg tego napięcia zostanie nałożona wiązka sygnałów o wspomnianej częstotliwości 120 kHz i amplitudzie ok. 5 V, interpretowana przez odbiornik jako jedynka logiczna. Czas jej trwania nie przekracza 1 ms. Brak takiej wiązki w dodatniej lub ujemnej połówce oznacza zero logiczne. Przykład ramki został przedstawiony na rysunku 363 bez zachowania proporcji – w jednym cyklu przebiegu o częstotliwości 50 Hz mieści 2400 cykli 120 kHz.

Rozróżnia się trzy rodzaje urządzeń technologii X10:

• nadawcze,
• odbiorcze,
• dwukierunkowe.

Jeśli domowa instalacja elektryczna jest jednofazowa, to nie ma znaczenia, czy urządzenie funkcjonuje w Polsce (50 Hz, okres 20 ms) czy też w USA (60 Hz, okres 16,666 ms) – transmisja bitu trwa znacznie krócej niż połówka sinusoidy. Podczas rozszerzania protokołu X10 na trójfazowe instalacje elektroenergetyczne musiał zostać uwzględniony fakt, że w połowie sinusoidy (w USA o częstotliwości 60 Hz) występują trzy przejścia przez zero.

Protokół X10 umożliwia sterowanie oświetleniem, żaluzjami, ogrzewaniem, wentylacją, klimatyzacją, zabezpieczeniami antywłamaniowymi, drzwiami garażowymi czy urządzeniami RTV, bez konieczności instalowania dodatkowego okablowania. Może również sterować wejściem do mieszkania lub symulować życie w opuszczonym na pewien okres domu. Dlatego bardzo szybko stał się w USA standardem de facto. Jest też stosowany na wszystkich innych kontynentach, ale w ograniczonym zakresie. Z każdym rokiem przybywa sterowników (sieciowych, dla oświetlenia, radiowych, PC, OEM) i czujników (temperatura, dym, natężenie oświetlenia, wilgotności, położenie, ruch itp.). Wspomniany na wstępie węzeł może się łączyć z innym przez sieć LonWorks. Uniwersalny sterownik umożliwia wyeliminowanie każdego pilota funkcjonujących w podczerwieni – telewizora, magnetowidu, odbiornika satelitarnego, wieży Hi-Fi. Jego standardowa biblioteka kodów sterujących sprzętem audiowizualnym zawiera zwykle 1500 pozycji, a ponadto może nauczyć się kodów każdego nowego urządzenia. Sterowanie urządzeniami audiowizualnymi w pomieszczeniach oddzielonych ścianami czy sufitem można prowadzić za pośrednictwem przystawek IR/FR.

Jednym z prostszych urządzeń odbiorczych i zarazem bardzo popularnym jest elektryczne gniazdo naścienne, do którego przyłącza się lampę. Gniazdo takie powinno tylko interpretować polecenia, na przykład: włącz, wyłącz czy zmniejsz oświetlenie. W przyszłości regulację oświetlenia będzie można przeprowadzać przez Internet. Protokół X10 musi ewoluować także i w tym kierunku. Na razie urządzenia są wyposażane w moduły X10 umożliwiające sterowanie nimi przez modemy radiowe lub telefoniczne.