Стандарт X10 определяет метод и протокол передачи управляющих сигналов по силовой электропроводке на исполнительные модули, к которым подключены управляемые электробытовые и осветительные приборы. Модули могут скрытно монтироваться в линию, крепится на DIN рейке распределительного щитка, встраиваться в электроустановочное устройство или просто втыкаться в розетку.

    Технология Х10 была разработана и запатентована в конце 70-х годов шотландской фирмой PICO Electronics (ее преемником является американская компания X10 Inc.). В настоящее время Х10-совместимые устройства производят: ACT, Homepro, IBM, Leviton, Marmitek, Philips, PowerHouse, SmartLinc, Stanley, JDS, и другие. Х10 проверена временем как недорогая и достаточно простая в монтаже технология, широко применяющаяся для автоматизации частных домов в США и Европе.

    Устройства X10 подразделяются на следующие группы:

Данное деление весьма условно в виду большого числа многофункциональных модулей, объединяющих в себе возможности разных групп, и универсальности их применения..

Передающие модули могут быть выполнены в виде следующих устройств:

·        Многоклавишных проводных пультов (например, MT10, IR7243), подключаемых к силовой линии через розетку.

·      Пультов дистанционного управления (таких как HR10, SH624, SS13), обеспечивающих управление устройствами Х10 по ИК- или радиоканалам. Весьма целесообразно использование универсальных пультов (типа "6 в 1", "8 в 1"), с помощью которых наряду с устройствами Х10 можно управлять также домашней аудио- и видеоаппаратурой.

В свою очередь, исполнительные модули подразделяются на:

·        Ламповые модули (например, LD11, LM12, LM15), которые представляют собой тиристорные регуляторы мощности и обеспечивают, помимо функций включения и выключения (команды On, Off), плавную регулировку яркости свечения электроламп (Bright, Dim). Предназначены для управления только резистивными нагрузками.

·        Приборные модули (например, AD10, AM12) оснащены электромагнитным реле для переключения питания и могут выполнять только команды на переключение (On, Off). Могут управлять реактивными (индуктивными и емкостными) нагрузками, т.е электромоторами, трансформаторами, электронными блоками питания.

На каждом приемнике имеются селекторы установки его адреса: по 16 возможных кодов дома и модуля. Несколько приемников могут иметь тот же адрес, в этом случае они управляются одновременно. Таким образом, в сеть X10 может быть объединено до 256 групп устройств с разными адресами.

Приемопередающие двусторонние модули, как правило, выполняются в виде микромодулей, предназначенных для скрытого монтажа внутри стандартных раздаточных коробок, в том числе под стандартными выключателями. Являясь сравнительно более новым решением на рынке, они характеризуются лучшей чувствительностью и помехозащищенностью. Несмотря на их большую стоимость, такие привносимые ими достоинства, как возможность выбора любого дизайна электроустановочных устройств, а также передача текущего статуса модуля делают их весьма привлекательными при выполнении средне- и большеразмерных проектов.

Входящие в линейное оборудование повторители и ретрансляторы делятся на:

·        Пассивные соединители (как, например, FD10), обладающие также фильтрующими свойствами. Внутри такого устройства содержатся конденсаторы для разделения низкочастотного напряжения осветительной сети и высокочастотных управляющих сигналов, а также высокочастотные трансформаторы. Вход соединителя присоединяется к той фазе, к которой подключен источник управляющего сигнала (в этой фазе происходит некоторое ослабление сигнала Х10); выход - к другой фазе, к которой присоединены управляемые устройства.

·        Активные повторители (например, CAT6272, CAT3000). Этот тип приборов содержит компоненты, необходимые для того, чтобы принимать сигнал Х10, анализировать его, усиливать и пересылать в другую фазу. Данные повторители могут использоваться для увеличения радиуса действия сети Х10 (что может быть актуально при площади здания более 300 м²).

Также относящиеся к линейному оборудованию фильтры (типа FM10) служат для подключения к сети устройств, которые могут создавать помехи в электросети, т.е. электродвигателей, обычных (не X10) тиристорных регуляторов, а также устройств, поглощающих посылаемые передающими модулями высокочастотные управляющие импульсы.

Для выполнения простых запрограммированных действий (макросов) применяется двусторонний интерфейсный компьютерный модуль-контроллер, такой как CM11. Данный модуль программируется через последовательный порт компьютера, после чего он может быть отключен от компьютера для автономной работы. Когда возможностей автономной работы, предоставляемых модулем CM11 оказывается недостаточно, целесообразно использование более продвинутых контроллеров программируемой логики, подключаемых через двусторонние интерфейсные модули XM10 или TW523. Интерфейсные модули применяются также для приема сигналов от проводных датчиков и передачи сигналов на низковольтные переключаемые устройства (SM10, UM7206, SECU16).

Технология передачи сигналов X10

Протокол взаимодействия передающих и принимающих модулей Х10 основан на амплитудной модуляции импульсных управляющих сигналов, передаваемых по силовой линии электропитания.

Импульсы представляют собой пакеты переменного напряжения амплитудой 5В, частотой 120 кГц и длительностью 1 мс. Передача импульсов синхронизирована с переходом переменного тока через нулевой уровень в пределах интервала 200 мкс.

В случае сети с частотой 50 Гц единичный бит передается в виде трех импульсов с интервалом 3,33 мс, что соответствует последовательному переходу через ноль напряжения всех трех фаз электрической сети.

Для передачи команды Х10 требуется одиннадцать периодов силового напряжения.

Первые два цикла передают стартовый код (уникальный код, равный 1110 и не имеющий дополняющих бит в смежных полупериодах), следующие четыре цикла представляют код дома (House Code А - P) и последние пять циклов передают код модуля (Number Code 1 -16) или код функции (Function Code On, Off …), т.е. так называемый ключевой код.

Этот полный код (стартовый код + код дома + ключевой код) всегда передается дважды непрерывным блоком. Между блоками разных команд всегда должен быть перерыв в три цикла силового напряжения. Исключением из этого правила являются блоки команд Dim и Bright, которые передаются последовательно (минимум два блока) без задержек.

Внутри каждого блока код дома и ключевой код должны передаваться с дополняющими до единицы кодами в смежных полупериодах силового напряжения. Например, если единичный импульс передан в первой половине периода, то во второй не должно быть никакого сигнала (нулевой бит).

Таблица ниже показывает возможные значения кода дома и ключевого кода и их двоичные представления.

Первые 16 из ключевых кодов определяют номер модуля, который в дальнейшем будет принимать и выполнять команды до переопределения управляемого модуля. Бит D16 называется «функциональным битом», если он равен 1, то передается функция, иначе код модуля.

1. Запрос Hail Request передается для нахождения передатчиков в зоне покрытия. Это позволяет выставить различные коды домов в случае получения ответа Hail Acknowledge.

2. В коде функции Pre-Set Dim, бит D8 вместе с четырьмя битами кода дома составляет блок из 5 бит {D8H8H4H2H1}, определяющий абсолютный уровень светорегулятора.

3. Функция Extended Data предшествует последовательности байт произвольной длины, которые представляют собой аналоговые данные после аналогово-цифрового преобразования.

4. Функция Extended Code эквивалентна Extended Data и является последовательностью байт (без пауз), которые представляют дополнительные коды. Это позволяет разработчикам использовать больше 256 имеющихся кодов.

Код функции и байты данных передаются непрерывно, без пауз. Первый байт данных может указывать на количество байт в последовательности. Если при передаче в последовательности байт допущены паузы, то принимающий модуль может выполнить ошибочную операцию.

Стандарт X10 разрабатывался в первую очередь для непромышленного использования. С целью расширения его применимости фирма ACT разработала технологию A10 («Advanced X10»), которая при сохранении полной совместимости со старыми X10 устройствами, характеризуется такими преимуществами как:

·        возросшим до 4096 количеством адресов;

·        встроенными в каждый модуль возможностями приема и передачи сигналов X10;

·        улучшенной аналоговой частью, обеспечивающей надежную работу модулей в условиях большего уровня шумов (до 3В) и сильного ослабления сигналов (при отношении сигнал/шум всего 1,35), за счет увеличения амплитуды передаваемого сигнала до 6В и увеличения чувствительности приемной до 25мВ;

·        возможность пользовательской настройки 1) ответа на команды All Lights On, All Lights Off, All Off, Status Request, Hail Request, 2) количества повторений команды, 3) паузы между командами, 4) фазового сдвига момента передачи импульсов относительно колебаний сетевого напряжения, 5) организации очередей приоритетов, 6) контроля столкновений посылок управляющих сигналов.

Благодаря этим преимуществам, номенклатура устройств, поддерживающих A10 (называемых часто «устройствами для профессионального применения»), неуклонно возрастает, при падении их стоимости. Это способствует широкому распространению данной технологии в секторе домашней автоматизации.

В заключение следует отметить, что по причине таких особенностей X10, как

·        относительно низкая скорость передачи информации (команда переключения какого-либо устройства, содержащая 94 бита, занимает 47 циклов силового напряжения, то есть 0,94 секунд);

·        невысокая защищенность силовых линий от внешних помех;

·        отсутствие стандартных методов разрешения столкновений посылок управляющих сигналов;

·        отсутствие сигналов квитирования, подтверждающих принятие и исполнение команд;

·        возможность конфликтов устройств X10 разных производителей, использующих несовместимые Extended Codes;

·        потенциальная возможность несанкционированного доступа к устройствам X10 по электросети и через радиоустройства

при автоматизации зданий большой площади (более 600 м²) возможно возникновение проблемных ситуаций. Поэтому монтаж достаточно больших систем целесообразно доверить специалистам. Опыт показывает, что квалифицированный выбор необходимых организационных решений, в первую очередь связанных с прохождением управляющих сигналов, позволяет добиться практически безотказной работы.