X10

Независимо от того, используется ли линия электроснабжения или радиоканал, пакеты X10 состоят из четырёхбитового «кода дома» и одного или нескольких четырёхбитовых «адресов», после чего следует четырёхбитовая команда. Для удобства пользователя код дома выбирается буквой (от A до P), а адрес устройства — числом 1-16.

Каждое устройство при установке настраивается на один из 256 возможных адресов (16 кодов дома × 16 адресов). Устройство реагирует на команды, адресованные именно ему, или на широковещательные команды.

Протокол предусматривает отправку сообщения типа «выбрать код A3», а затем «включить», что заставляет устройство A3 включиться. Можно адресовать несколько устройств до подачи команды, чтобы воздействовать сразу на группу устройств (например, A3, A15, A4 — «включить», и все три включатся).

Нет строгого ограничения на использование нескольких кодов дома в одном доме. Команды «включить все светильники» или «выключить все устройства» действуют только на один код дома, что позволяет организовать зоны в одной инсталляции.

Недорогие устройства X10 только принимают команды и не подтверждают их выполнение. Двусторонние контроллеры позволяют создавать более надёжные сети, но стоят в 2-4 раза дороже и требуют соответствующих двусторонних устройств^[4].

Двоичные значения для кодов «дома» и устройств соответствуют друг другу, но не образуют строго последовательной бинарной последовательности. После адреса устройства идёт дополнительный бит «0» для различия с кодом команды.

В 60-герцовой сети переменного тока для передачи каждого бита требуется два прохождения через нуль. Бит «1» кодируется активным прохождением через нуль, за которым следует неактивное; бит «0» — наоборот. Активное прохождение определяется как 1-миллисекундный импульс 120 кГц на моменте нуля (номинально 0°, но допускается отклонение в 200 мкс). Неактивное — без импульса.

Каждый кадр данных всегда начинается с сигнала начала («старт-кода»): три активных прохождения через нуль и одно неактивное. Благодаря такому кодированию старт легко обнаружить.

После старт-кода следуют четырёхбитовый код дома (A—P) и пятибитовый код функции. Код функции может указывать либо адрес устройства (первые 4 бита из 5), либо команду. Пятый бит равен «0» для адреса и «1» для команды. Можно последовательно передать несколько адресов устройств и лишь затем команду — команда выполнится для всех отмеченных устройств. Также возможно послать только код дома и команду — такая команда будет действовать для группы, адресованной ранее.

Старт-код, код дома и код функции формируют кадр X10 — минимальный информативный пакет данных в протоколе.

Каждый кадр передаётся дважды подряд для повышения надёжности и с учётом возможного шума. С учётом всех накладных расходов скорость передачи составляет около 20 бит/с, что ограничивает протокол простейшими управляющими задачами (включение/выключение, минимум диммирования).

При смене адреса, команды или значения требуется делать паузу как минимум в шесть пустых проходов через нуль («000000») — это сбрасывает декодер устройства.

Более поздние (после 1997 года) вариации аппаратуры позволяли использовать X10 в Европе (с 2001 года) для сетей 230 В 50 Гц. Все улучшенные продукты сохраняют совместимость по протоколу.

Для реализации беспроводных клавиатур, выключателей, датчиков движения и пр. предусмотрен радиопротокол. Беспроводные устройства X10 передают пакеты данных, по структуре схожие с инфракрасным протоколом NEC, а радиоприёмник транслирует их в X10-команды для передачи по электросети. В США радиопротокол функционирует на частоте 310 МГц, в Европе — 433,92 МГц.

Доступные устройства по радиопротоколу:

• Клавиатурные контроллеры (например, пульт X10 Palm Pad HR12A);
• Брелки-ключи для управления 1-4 устройствами (например, KR19A);
• Модули охранных систем для передачи данных датчиков;
• Пассионные инфракрасные выключатели для света и зуммеров X10;
• Дополнительные периферийные устройства.

В зависимости от типа управляемой нагрузки используются различные модули. Для ламп накаливания подходят модули для ламп или настенные выключатели с полупроводниковым ключом (симистором) — они обеспечивают диммирование и практически бесшумны (мощность 60-500 Вт).

Для других нагрузок (люминесцентные лампы, лампы ДНаТ, бытовые электроприборы) необходимы модули с релейным commutator (импульсное реле). В США такие модули рассчитаны на ток до 15 А (1800 Вт при 120 В).

Во многих модулях реализована функция «локального управления» — если модуль выключен, включение прибора обычным выключателем заставит модуль подать питание. Это удобно для ламп и кофеварок. В некоторых старых модулях функция может не срабатывать с малыми нагрузками (например, LED-лампы 5 Вт).

Некоторые настенные выключатели поддерживают локальное диммирование: удерживая кнопку, пользователь может плавно менять яркость.

В высококлассных модулях реализованы: программируемые уровни включения, индивидуальная скорость изменения яркости, поддержка двусторонней связи (2-way) и настройка «сцен».

В продаже есть также модули-датчики температуры, освещённости, движения, размыкания/замыкания; а также термостаты, звуковые оповещатели и контроллеры для низковольтных цепей.

Контроллеры X10 варьируются от простейших до сложных программируемых.

Базовые модели позволяют управлять четырьмя устройствами (адреса 1-4 или 5-8) и имеют кнопки:

• Включение/выключение для устройств 1-4;
• Увеличение/уменьшение яркости (последний выбранный канал);
• Включение всех светильников/выключение всех устройств.

Более сложные позволяют программировать таймеры (управление в заданное время), а также используют пассивные датчики инфракрасного излучения или фотодатчики для автоматизации включения.

Высшие модели полностью программируются через ПО Active Home (например, интерфейс CM11A). Система может выполнять множество действий по расписанию, реагировать на сигналы датчиков и реализовывать сложные сцены (например, «кинопросмотр»: приглушение света и т. д.). Контроль осуществляется с компьютеров под управлением Microsoft Windows, Apple Macintosh, Linux и FreeBSD.

В продаже есть охранные системы на X10 — с дверными/оконными датчиками и датчиками движения, использующими радиочастотные сигналы с кодировкой для различения событий и контроля активности. Для управления используются различные пульты. При тревоге система может совершить звонок с записанным сообщением, мигать лампами, запустить сирену или уведомить удалённые устройства по протоколу X10.

Существуют мосты для связи X10 с другими стандартами автоматизации (например, KNX). Платформа ioBridge переводит X10-команды в web-интерфейс (через X10 PSC04 Powerline Interface Module). Контроллер magDomus от magnocomp поддерживает объединение различных технологий автоматизации.

Термостат

Так как протокол X10 является открытым стандартом, компании типа RCS выпускали контролируемые по X10 термостаты TX15-B, управляемые через web или ПО типа HAL или HomeSeer.

Полупроводниковые ключи в X10-модулях пропускают небольшой ток утечки. Компактные люминесцентные лампы могут мигать даже в выключенном состоянии; производители CFL не рекомендуют использовать с таймерами и дистанционными управлениями на основе X10.

Некоторые контроллеры X10 с симисторами некорректно работают с нагрузками ниже 50 Вт или с некоторыми типами ламп за счёт тока утечки. Решением является применение релейных модулей. В старых модульных реле (с «локальным контролем») ток через резистор-байпас может быть несовместим с LED и CFL.

Многие устройства нельзя диммировать (например, люминесцентные лампы, электроприводы вентиляторов и двигательную нагрузку).

В США распространён двухфазный (split-phase) 120/240 В — сигналы X10 между фазами затухают из-за высокого сопротивления обмотки трансформатора, и их передача может стать нестабильной (особенно при выключенных мощных 240-вольтовых потребителях вроде плиты, которые в рабочем состоянии шунтируют фазные линии). Для решения используют компенсирующие конденсаторы, специальные переходники, ретрансляторы и усилители. В большинстве стран Европы вся разводка от одного фазного провода — такой проблемы нет.

Телевизоры и беспроводные устройства могут вызывать ложные сигналы X10. Специальные фильтры шумов (например, в некоторых ИБП или компьютерных блоках) одновременно могут подавлять полезные сигналы X10 — иногда проблему решает подключение фильтра между устройством и розеткой.

Резервные источники питания и ИБП часто полностью блокируют прохождение X10-сигнала по своей фазе.

По X10 можно одновременно передавать только одну команду — сначала адрес, затем действие. Если одновременно отправляются две команды, возможно их столкновение («коллизия») или искажение. Некоторые модели трансиверов (CM15A, RR501) имеют защиту от подобных конфликтов.

Протокол X10 довольно медленный: передача адреса и команды занимает до 0,75 секунды. При ручном управлении задержка почти незаметна, но при использовании компьютерного контроллера или двусторонних модулей явно ощущается. Можно снизить задержку, используя групповые команды («сцены») или регулировку скорости диммирования.

Расширенный стандарт X10 поддерживает расширенное управление (скорость диммирования, прямое задание уровня яркости, групповые сцены). Однако их поддержка в дешёвых модулях не обязательна — большинство реализует только базовые команды, из-за чего приходится настраивать каждый канал отдельно, что неудобно и медленно.

Стандартные протоколы X10 (по электросети и радио) не поддерживают шифрование и ограничивают адресацию 256 устройствами. Unfiltered сигналы от соседей с конфликтующими адресами могут вызывать сбои. Аналогично, любой радиопульт X10 поблизости может неосознанно вмешиваться, если на объекте используется радиомост.