Protocole de commande d'éclairage X10. Protocole X10: avantages et inconvénients. "Smart House"

Les experts informatiques affirment que le marché des maisons «intelligentes» en Russie ne deviendra jamais massif et que, au cours de la prochaine décennie, il est peu susceptible d'aller au-delà du logement d'élite dans la région de Moscou. À long terme, un éventuel consommateur du marché sera une partie maigre de la population ayant des revenus élevés dans les régions, mais pour le grand public, la «maison intelligente» restera une image colorée sur les pages des tabloïds et des ressources Internet. Est-ce ainsi? Déjà, l'infrastructure de l'habitation habituelle est une combinaison assez complexe de divers systèmes d'ingénierie. Pour les combiner en un seul réseau sans coûts globaux, cela aidera le standard X10.

Possibilités de "maison intelligente"

La fonction la plus commune et la plus simple est le contrôle de l'éclairage. Le système intelligent vous permet de surveiller à distance chaque appareil d'éclairage. Sans se lever de l'endroit, vous pouvez allumer ou éteindre l'éclairage dans n'importe quelle pièce ou dans toute la maison à la fois, ajuster la luminosité de l'éclairage nocturne du couloir, les lumières du paysage. La «maison intelligente», y compris la lumière dans différents endroits par un certain algorithme, effraie les intrus, imitant la présence des propriétaires en cas de départ.

La commande automatisée maintiendra les paramètres de température spécifiés dans la pièce, en contrôlant les radiateurs ou les systèmes de climatisation et de ventilation. La maison intellectuelle peut contrôler les équipements de sécurité et d'incendie et, en cas de situations d'urgence, envoyer une notification au téléphone du propriétaire ou aux structures correspondantes par message vocal ou par SMS.

Comment tout a commencé

X10 – l'un des premiers standards industriels ouverts, développés pour les systèmes domotiques par Pico Electronics (Scotland, Glenrothes) en 1975. Initialement, la société était engagée dans la conception et la fabrication de microcircuits et de microcalculateurs. La première expérience de l'expansion de la sphère de production est devenue très réussie dans le commerce. La plate-forme X10 a rapidement gagné en popularité parmi les développeurs du concept d'une maison intelligente et a donné une impulsion tangible au développement de cette industrie. Les tentatives de création d'une interface similaire ont été faites par d'autres entreprises, mais n'ont pas beaucoup réussi.

Pour son temps X10 est un protocole avec une bonne immunité au bruit. La popularité a été favorisée par le bas prix de l'équipement, l'orientation des développeurs sur l'automatisation des ménages, le soutien et le support technique. Sur le continent nord-américain, la norme est toujours en demande et répandue. Suite à la société développeur, une large gamme d'appareils compatibles X10 a commencé à produire des sociétés géantes IBM et Philips.

De nos jours, Pico Electronics a été transformé en X10 INC (USA) avec la marque PowerHouse.

Classification de l'équipement

Le matériel du réseau X10 est un ensemble d'appareils interconnectés par un réseau électrique standard ou une chaîne radio. Le système de base comprend:

• Transmetteurs – contrôleurs, commandes de formage et d'envoi, modules de commande (avec interface informatique ou autonome), horloges programmables avec différents horaires, télécommandes (infrarouge ou radio).
• Récepteurs – périphériques exécutifs qui exécutent les commandes reçues: modules de lampe et gradateurs de cartouche, gradateurs et blocs de sortie, tous types de lecteurs.

Dans le cas de la construction d'un réseau plus large ou d'une extension existante, on utilise souvent des équipements auxiliaires:

• Les émetteurs-récepteurs qui reçoivent des signaux de commande des contrôleurs à distance avec une conversion supplémentaire au protocole de communication X10 avant d'être envoyés au réseau électrique.
• Répéteurs et amplificateurs de signaux.
• Filtres qui réduisent l'effet des interférences électromagnétiques.
• Ponts interphasés, pour réseaux électriques 380 V (passifs ou actifs, pour immeubles d'une superficie de plus de 300 m ²⁾ .
• Dispositifs de mesure qui simplifient l'installation et la mise en service, les capteurs (mouvement, éclairage, etc.).

Les équipements produits par différentes entreprises ont souvent une apparence, une fonctionnalité et même un étiquetage similaires. Les appareils ont des conceptions différentes en fonction des exigences de placement; Pour l'installation en ligne, sur un rail DIN dans des armoires électriques standard, des micromodules pour boîtes de distribution cachées de câbles dissimulés.
L'automatisation de la vie peut commencer par plusieurs modules de base, puis augmenter progressivement la balance et étendre la fonctionnalité en ajoutant de nouvelles unités matérielles.

Exemples de base d'élément

La base d'un module X10 typique est un microcontrôleur programmable. Selon un certain algorithme, il commande le fonctionnement du circuit électronique du dispositif, qui alimente les signaux générés reçus du réseau d'alimentation externe et convertit les impulsions de sortie pour la transmission de retour au réseau. En tant que micro-ordinateurs, des contrôleurs de production en série (par exemple, PIC ou AVR de Microchip et Atmel, respectivement) peuvent être utilisés.

Pour contrôler l'éclairage dans le concept d'une maison "intelligente", les modules de relais de lampe X10 sont largement utilisés. Il existe deux modifications: elles sont insérées dans une prise standard pour la connexion de lampadaires, lampes de table (LM12) ou sous la forme d'un adaptateur entre le porte-éclairage et une ampoule standard avec prise E27, jusqu'à 100 W (LM15S).

Le contrôle du génie électrique domestique s'effectue à l'aide de modules de prises d'instruments. Par exemple, le module AM12 ressemble à une lampe à tube, mais ne supporte pas les commandes spécifiques à l'éclairage (voir ci-dessous).

Logiciel

Mettre en œuvre le protocole X10 sur l'ordinateur aidera les produits logiciels du niveau supérieur.

Logiciel ActiveHome – logiciel gratuit pour ordinateurs personnels basé sur les systèmes d'exploitation WINDOWS du développeur de la plate-forme X10. Le package comprend un grand nombre d'utilitaires et de pilotes de périphériques, ainsi qu'une version mobile du programme.

ActiveHomePro – logiciel pour l'interface informatique CM-15 (émetteur-récepteur radio, 433 MHz) avec connexion via le port USB. Permet de contrôler l'éclairage et les appareils ménagers avec les algorithmes, graphiques et temporisations nécessaires à partir d'un ordinateur personnel ou hors ligne à partir d'une console sans fil.

X10 Commander (Melloware Inc) – logiciel librement distribué pour tout système d'exploitation, permettant à PC de créer un service de gestion multifonctionnel et d'intégrer le protocole X10 au téléphone et à tous les appareils mobiles (iOS / Android).

Russian LLC "Laboratory of Home Technologies" offre aux consommateurs un périphérique pratique sur la plate-forme X10: un écran VGA XTS-36 à écran tactile couleur. Le périphérique autonome dispose d'une interface graphique pratique. La gestion du protocole X10 et la surveillance du système d'éclairage intelligent restent confortables, avec une excellente visualisation, mais élimine la nécessité d'un ordinateur pour fonctionner en continu en arrière-plan. Le kit comprend des pilotes et des logiciels pour prescrire l'adressage des périphériques X10 et les paramètres de base de la configuration initiale, pour la compilation de différents scénarios.

X10. Protocole en détail

Le moyen physique pour l'échange d'informations dans les lignes électriques est la transmission / réception de fragments d'oscillations sinusoïdales à haute fréquence (120 kHz) d'une amplitude de 5 V et d'une durée de 1 ms / 630 μs dans chaque demi-cycle de la tension secteur, dans des fenêtres formées immédiatement après avoir franchi la marque zéro. Dans les circuits triphasés, des fenêtres similaires sont formées dans chaque phase, c'est-à-dire avec un décalage de 60 degrés avec une utilisation ultérieure des ponts interphasés. Si le périphérique dans la fenêtre de réception reçoit un colis dans lequel il y a au moins 48 oscillations, il considère qu'il s'agit d'une «unité» logique, dans l'inverse, comme un «zéro» logique. La transmission du bit d'information prend deux demi-périodes de la tension secteur. Et dans le second, la valeur inverse est traduite, ce qui améliore non seulement l'immunité au bruit, mais sert également à identifier le code de synchronisation lors de la transmission par paquets.

X10 est un protocole dans lequel un paquet unique standard (frame, frame) est transmis sur 11 périodes. Il contient:

• Le code de synchronisation est de 2 bits,
• Le code du module est de 4 bits,
• Le code du bâtiment est de 5 bits.

Chaque paquet, sans aucun intervalle, est transmis deux fois par rang. Avant que le double paquet suivant ne soit diffusé, une pause en 3 périodes de tension secteur est maintenue (exception – commandes de luminosité de luminosité transmises par un flux continu).

Les panneaux de contrôle infrarouge des réseaux X10 fonctionnent sur le protocole X10-IR à une fréquence porteuse de 40 kHz. La chaîne radio (protocole X10-RF), selon la région, a une portée de 310 à 434 MHz.

Système d'adressage et de commande

Le nombre maximum de modules dans le réseau X10 est de 256. Sur chaque module, il existe deux commutateurs sélecteurs avec 16 positions fixes. Le premier commutateur – le code de la maison (code de base) permet de sélectionner une catégorie ou un groupe de périphériques. A une lettre désignation des positions de A à P. Dans la seconde, les positions fixes sont désignées par des nombres de 1 à 16 et indiquent un module spécifique dans le réseau (code de l'unité). Ainsi, chaque périphérique reçoit un numéro unique composé d'une lettre et d'un nombre. Par exemple; A5, M14, etc. Les contrôleurs système, contrairement aux modules exécutifs, ne nécessitent généralement pas de paramètres d'adressage.

L'idée des commandes de plate-forme existantes et les actions correspondantes peuvent être obtenues à partir de la table.

Les principaux avantages …

X10 est un protocole d'une classe d'automatisation domestique à faible budget qui utilise des réseaux d'alimentation existants pour transmettre des messages d'information et de commande. Il n'est pas nécessaire de mettre de nouvelles communications, ce qui est particulièrement important dans les maisons avec des travaux de finition ou de finition. Vous pouvez soit utiliser le câblage du réseau, soit utiliser le canal radio – la gamme d'équipements proposée par les fabricants permet d'implémenter les deux variantes ou une combinaison de celles-ci. Le coût des appareils, par rapport aux plates-formes plus modernes, est également agréable.

Le prochain avantage est la flexibilité de l'application et la facilité d'installation, ce qui ne nécessite pas de compétences et de compétences particulières. Le système se caractérise par une excellente évolutivité et une évolutivité. Les modules sont connectés conformément aux principes Plug & Power (activés et contrôlés). L'ensemble de la configuration consiste à définir le nouveau composant comme une adresse unique. Une automatisation supplémentaire fera tout lui-même.

La séparation de l'infrastructure d'éclairage en zones est grandement simplifiée. Il suffit d'attribuer la même lettre aux périphériques du même groupe (code de construction), et lorsque la commande de diffusion appropriée est donnée, la lumière de cette zone sera activée ou désactivée.

Le protocole ouvert est un autre avantage de la plate-forme, ce qui implique une intégration facile avec n'importe quel système de contrôle, la possibilité d'utiliser des produits d'installation électrique tiers lors de la conception d'un réseau.

… et les inconvénients

Le principal avantage de l'interface X10 est la transmission du signal d'information sur le câblage d'alimentation – c'est aussi la source principale de ses problèmes.

Basse vitesse. La transmission de la commande prend environ une seconde, c'est-à-dire que le retard dans l'exécution de la commande est vraiment tangible même lors de la commande d'un périphérique. Et dans le processus d'élaboration du scénario intégré, le délai peut devenir très inacceptable. Étant donné que la vitesse d'émission de l'information est liée à la fréquence de la tension d'alimentation, il n'est pas possible de l'augmenter.

Une faible immunité au bruit. L'abondance d'appareils électroménagers dans une maison moderne augmente considérablement le niveau d'interférence dans le réseau électrique, affecte négativement le rapport signal sur bruit, ce qui affecte la qualité de l'échange d'informations entre les modules X10. D'où les conséquences – échec d'exécution de commandes ou de fausses interruptions. Lors de la construction de grands réseaux, le problème peut être la limitation du champ d'adresse, puisque seuls 256 périphériques peuvent se connecter au protocole X10.

La rassemblage des équipements d'émission peut conduire à l'imposition de paquets et à l'apparition de collisions, ce qui entraîne l'absence de commande. Il est impossible de corriger fondamentalement la situation.

Il n'y a pas de procédures pour différencier l'accès, il n'y a pas de protection contre les actions non autorisées par des tiers. Enfin, il est impossible de créer des systèmes de contrôle complexes pour les appareils ménagers et l'éclairage, avec la réalisation de la fonction d'autodiagnostic du système et des dispositifs qui y sont inclus.

Modifications X10

Les lacunes énumérées sont principalement corrigées dans les générations suivantes des systèmes d'automatisation domestique de l'architecture appelée bus (la transmission du signal se produit sur un bus dédié / pavé avec une tension d'alimentation basse tension).

À leur tour, les développeurs et les fabricants d'équipements X10 ont pris des mesures pour améliorer et modifier la plate-forme existante. Le résultat était le format X10Extended avec un système de commande étendu . Un avantage incontestable de la plate-forme modifiée était la régulation de la procédure d'accès aux transmetteurs vers le coffre, éliminant les collisions et étendant les fonctions de la commande du Code 1 Extinged avec la modification du format du paquet.

Une autre modification de X10Extended a conduit à la création du format A10, dans lequel le champ d'adresse a été considérablement étendu (jusqu'à 4096 modules) et a ajouté plusieurs fonctions de service (disponible uniquement sur les périphériques fabriqués par le développeur). Les protocoles A10 et X10 sont absolument compatibles, ce qui permet d'utiliser les deux modules dans le même système.

En résumant le résumé, il est difficile de ne pas convenir que la première interface de domotique pour le passé, presque cinquante ans, soit moralement obsolète. Les tentatives de modernisation, qui rappellent le recouvrement du toit pendant la saison des pluies, corrigent la situation de manière cardinale. Mais les caractéristiques budgétaires de la plate-forme le maintiennent toujours sur le marché des systèmes intelligents, et l'équipement X10 est activement produit et vendu.

Les entreprises nationales prédisent l'interface une nouvelle vague de popularité. Les consommateurs bénéficient d'une large gamme de dispositifs individuels et de solutions prêtes à l'emploi pour une maison «intelligente» sur la plate-forme X10.