Кіріспе

X10 үй автоматтандыру байланыс протоколы – үй автоматтандыру (домoтика) үшін қолданылатын электрондық құрылғылар арасындағы байланыс протоколы. Ол негізінен сигнал беру және басқару үшін электр желілерінің сымдарын пайдаланады, мұнда сигналдар цифрлық ақпаратты көрсететін қысқа радиожиілікті импульстарды қамтиды. Сымсыз радио негізіндегі протокол тасымалы да қарастырылған. X10 1975 жылы Шотландияның Гленротес қаласындағы Pico Electronics компаниясы үй құрылғылары мен техникасын қашықтан басқаруға мүмкіндік беру мақсатымен әзірленді. Бұл – алғашқы мақсатына сай қолданылатын домoтикалық желі технологиясы және осы күнгі күнге дейін ең көп таралған технология болып табылады. Жоғары өткізу қабілетіне ие бірнеше баламалар болғанымен, X10 әлем бойынша миллиондаған бірліктерімен және жаңа компоненттердің қолжетімді бағасымен үй жағдайында танымал болып қала береді.

Тарих

1970 жылы инженерлер тобы Шотландияның Гленроуз қаласында «Пико Электроника» деп аталған компания құрды. Компания алғашқы бір чипті калькуляторды жасады. Цифрлық деректер басқарушыдан басқарылатын құрылғыға жіберілетін мекенжай мен командадан тұрады. Күрделі контроллерлер өздерінің жағдайы туралы жауап беру үшін сондай-ақ күрделі құрылғылардан сұрау сала алады. Бұл жағдай «қосқан» немесе «өшірген» сияқты қарапайым немесе ағымдағы жарық деңгейі, тіпті температура немесе басқа да сенсорлардан алынған мәліметтер болуы мүмкін. Құрылғылар әдетте шам, теледидар немесе басқа да тұрмыстық техника қосылатын розеткаға қосылады; алайда қабырғаға орнатылатын қосқыштар мен төбе шамдары үшін де құрастырылған контроллерлер бар. Сигналды тасымалдайтын жоғары жиілікті тасымалдаушы толқын қуат трансформаторынан немесе көп фазалы жүйенің фазалары арқылы өте алмайды. Бөлінген фазалы жүйелер үшін сигналды пассивті конденсатор арқылы аяқтан аяққа қосуға болады, бірақ үш фазалы жүйелер үшін немесе конденсатор жеткіліксіз қосынды қамтамасыз еткен жағдайда белсенді X10 ретрансляторы қолданылуы мүмкін. Сигналдарды фазалар арқылы біріктіруге және әр фазаның нөлдік өту нүктесімен сәйкес келуге мүмкіндік беру үшін әр бит әр жарты циклда үш рет беріледі, 1/6 циклға ығыстырылады. Сондай-ақ, X10 сигналының жергілікті аумақтан тысқары таралуын болдырмау қажет болуы мүмкін, мысалы, бір үйдегі X10 басқару элементтері көрші үйдегі X10 басқару элементтеріне кедергі келтірмейді. Мұндай жағдайда, жергілікті аймаққа кіретін немесе одан шығатын X10 сигналдарын әлсірету үшін индуктивті сүзгілерді қолдануға болады.

Хаттама

Электр желісі немесе радиобайланыс арқылы жіберілетін X10 басқару протоколы пакеттері төрт биттік үй кодынан, содан кейін бір немесе бірнеше төрт биттік құрылғы кодтарынан және соңында төрт биттік командадан тұрады. Жүйені конфигурациялау үшін пайдаланушыларға ыңғайлы болуы үшін төрт биттік үй коды әріптермен (A-ден P-ге дейін), ал төрт биттік құрылғы коды сандармен (1-ден 16-ға дейін) таңдалады. Жүйе орнатылғанда, әрбір басқарылатын құрылғы 256 мүмкін мекен-жайдың (16 үй коды × 16 құрылғы коды) біріне жауап беруге конфигурацияланады; әрбір құрылғы тек оған арналған командаларға немесе бірнеше тарату командаларына жауап береді. Протокол "A3 кодын таңдау" хабарламасын жіберуі мүмкін, содан кейін "қосу" командасы "A3" құрылғысын қосуға бұйрық береді. Команданы беру алдында бірнеше құрылғыны таңдауға болады, бұл бірнеше құрылғыға бір уақытта әсер етуге мүмкіндік береді. Мысалы, "A3 таңдау", "A15 таңдау", "A4 таңдау" және соңында "қосу" командалары A3, A4 және A15 құрылғыларын қосады. Бір үйде бірнеше үй кодын пайдалануға ешқандай шектеу жоқ. "Барлық шамдарды қосу" және "барлық құрылғыларды өшіру" командалары тек бір үй кодына ғана әсер етеді, сондықтан бірнеше үй кодын пайдаланатын орнату құрылғыларды жеке аймақтарға бөледі.

Бір бағытты және екі бағытты

Арзан X10 құрылғылары тек командаларды қабылдайды және олардың жағдайын желінің қалған бөлігіне хабарламайды. Екі бағытты басқару құрылғылары сенімдірек желі құруға мүмкіндік береді, бірақ екі-төрт есе қымбатқа түседі және екі бағытты X10 құрылғыларын қажет етеді.

Физикалық қабаттың егжей-тегжейі

60 Гц АЖ тогы ағынында әрбір жіберілетін битке екі нөлдік өту қажет. "1" биті белсенді нөлдік қиылысумен, содан кейін белсенді емес нөлдік қиылысумен көрсетіледі. "0" биті белсенді емес нөлдік қиылысудан кейін белсенді нөлдік қиылысумен бейнеленеді. Белсенді нөлдік қиылысу нөлдік қиылысу нүктесінде 120 кГц-дің 1 миллисекундтық импульсімен бейнеленеді (номиналды 0°, бірақ нөлдік қиылысу нүктесінен 200 микросекунд ішінде). Белсенді емес нөлдік өтуде 120 кГц сигнал импульсі болмайды. Болжамды бастапқы нүктесін қамтамасыз ету үшін әрбір жіберілетін дерек фреймінің басталуы әрқашан үш белсенді нөлдік қиылысудан тұратын бастапқы кодпен басталады, содан кейін белсенді емес қиылысу келеді. Барлық деректер биттері бір белсенді және бір белсенді емес (немесе бір белсенді емес және бір белсенді) нөлдік қиылысу ретінде жіберілетіндіктен, қатарынан үш белсенді қиылысудан тұратын бастапқы кодты бірегей анықтауға болады. Көптеген X10 протоколы схемалары осы бастапқы кодты "1110" деп көрсетеді, бірақ бұл дерек биттері емес, нөлдік қиылыстар тұрғысынан екенін есте ұстаған жөн. Бастапқы кодтан кейін бірден 4 биттік үй коды (әдетте интерфейс құрылғыларында А-дан P әріптерімен бейнеленеді) пайда болады, ал үй кодтан кейін 5 биттік функция коды келеді. Функциялық кодтар бірлік нөмірін (1–16) немесе командалық кодты көрсетуі мүмкін. Бөлшек нөмірі немесе командалық код 5 биттің алғашқы 4-ін құрайды. Соңғы бит – бірлік коды үшін 0, ал командалық код үшін 1. Командалық кодты жіберу алдында бірнеше бірлік кодтары тізбектей жіберілуі мүмкін. Команда жіберілген барлық бірлік кодтарына қолданылады. Сондай-ақ, тек үй коды мен командалық кодты ғана қамтитын хабарламаны жіберуге болады, бірлік кодтарынсыз. Бұл команда бұрын жіберілген бірлік кодтарының соңғы тобына қолданылады. Бір бастапқы код, бір үй коды және бір функция коды X10 фреймі деп аталады және жарамды X10 деректер пакетінің ең төменгі құрамдас бөліктерін білдіреді. Әрбір фрейм екі рет қатарынан жіберіледі, қабылдағыштар оны кез келген электр желісінің шуынан түсінетініне көз жеткізу үшін, қайталану, сенімділік және желілік репитерлерді қолдау мақсатында. Қайта тарату, желілік басқару және т.б. ескерілгеннен кейін деректерді беру жылдамдығы шамамен 20 бит/с құрайды, бұл X10 деректерді беруді өте баяу етеді, сондықтан технология құрылғыларды қосу және өшіру немесе басқа да өте қарапайым операциялармен шектеледі. Деректер бір мекенжайдан екіншісіне, мекенжайдан командаға немесе командадан екінші командаға ауысқанда, дерек фреймдері кем дегенде 6 нөлдік қиылысумен ("000000") бөлінуі керек. Алты нөлдің тізбегі құрылғының декодерлік аппараттық құралын қалпына келтіреді. Кейінгі (1997) аппараттық жетілдірулер – бұл түпкі X10 аппараттық құралдарының жетілдірілген нұсқалары. Еуропада (2001) 230 В АЖ 50 Гц нарығы үшін. Барлық жетілдірілген өнімдер бірдей X10 протоколын қолданады және үйлесімді.

Құрылғы модульдері

Басқарылатын жүктемеге байланысты әртүрлі модульдер қолданылуы тиіс. Көпірлі шамдардың жүктемелері үшін шам модулі немесе қабырғаға орнатылатын коммутатор модулі қолданылуы мүмкін. Бұл модульдер қуатты TRIAC типті жартылай өткізгіш коммутатор арқылы қосып-өшіреді және шамның жарығын реттеуге қабілетті. Шам модульдері жұмыс істегенде дерлік шу жасамайды және әдетте 60-ден 500 ваттқа дейінгі жүктемелерді басқаруға арналған. Көпірлі шамдардан басқа жүктемелер үшін, мысалы, люминесценттік шамдар, газразрядты шамдар және электрлік үй шаруа құралдары үшін, шам модуліндегі триак негізді электрондық коммутацияға бола алмайды, сондықтан құрылғы модулі қолданылуы тиіс. Бұл модульдер қуатты импульстік реле арқылы қосып-өшіреді. АҚШ-та бұл модульдер әдетте 15 амперге дейінгі жүктемені басқаруға арналған (120 вольтта 1800 ватт). Көптеген құрылғы модульдері «жергілікті басқару» деп аталатын мүмкіндікті ұсынады. Егер модуль өшірілген болса, шамның немесе құрылғының қуат түймесін басу модульді қосады. Осылайша, X10 контроллерін пайдаланудың қажеті болмай, шамды жағуға немесе кофе қайнатқышты қосуға болады. Қабырғаға орнатылатын коммутатор модульдері бұл мүмкіндікті ұсынбауы мүмкін. Соның салдарынан, ескі құрылғы модульдері, мысалы, 5 ватттық LED үстел шамдары сияқты өте төмен жүктемелермен жұмыс істемеуі мүмкін. Кейбір қабырғаға орнатылатын коммутатор модульдері «жергілікті тұмшалау» деп аталатын мүмкіндікті ұсынады. Әдетте, қабырғаға орнатылатын коммутатор модулінің жергілікті түймесі тек шамды қосу/өшіруге мүмкіндік береді, оны жергілікті түрде тұмшалауға болмайды. Егер жергілікті тұмшалау мүмкіндігі болса, түймесін ұстап тұрғанда шамның жарықтығы өзгеріп, циклдік түрде реттеледі. Жоғары сапалы модульдерде бағдарламаланатын жарық деңгейлері, реттелетін тұмшалу жылдамдығы, қолданылған кезде командаларды жіберу мүмкіндігі (екі бағытты құрылғылар деп аталады) және сценарийлерді қолдау сияқты қосымша мүмкіндіктер бар. Сенсорлық модульдер температураны, жарықты, инфрақызыл сәулелерді, қозғалысты немесе контактінің ашылуын және жабылуын сезіп, туралы мәлімет береді. Құрылғы модульдеріне термостаттар, дыбыстық сигнализациялар және төмен вольтты коммутаторларды басқару құралдары кіреді.

Бір-біріне үйлесімділік

X10 басқаруында қолданылатын қатты күйдегі коммутаторлар өте аз ағып жататын токты өткізеді. Компактты люминесцентті шамдар өшірілген кезде қосымша жыпылықтаулар көрсетуі мүмкін; CFL өндірушілері қатты күйдегі таймерлер немесе қашықтан басқару құралдары арқылы шамдарды басқарудан аулақ болуға кеңес береді. Кейбір X10 контроллерлері, триакты қатты күйдегі шығыстары бар, төмен қуатты құрылғылармен (50 Вт-тан төмен) немесе люминесцентті шамдар сияқты құрылғылармен тиімді жұмыс істемеуі мүмкін, себебі құрылғының ағып жататын тогы болуы мүмкін. Металл контактілері бар релелі құрылғы модулі бұл мәселені шеше алады. Көптеген ескі құрылғылардың "жергілікті басқару" мүмкіндігі бар, онда реле қасақана жоғары кедергісі бар резистормен айналып өтіледі; модуль содан кейін құрылғының өзіндік қосқышын анықтап, жергілікті қосқыш іске қосылғанда релені қоса алады. Бұл сезімдік ток LED немесе CFL шамдарымен үйлесімсіз болуы мүмкін. Барлық құрылғыларды диммерде пайдалануға болмайды. Люминесцентті шамдарды қыздыру шамдарының диммерлерімен димдеуге болмайды; компактты люминесцентті шамдардың кейбір модельдері димделмейді, бірақ олар қымбатқа түседі. Желдеткіштер сияқты моторлы құрылғылар диммерде күтілгендей жұмыс істемейді.

Қылмыстық желілер мен кедергілер

X10-ның бір мәселесі – Солтүстік Америкадағы тұрғын үйлерде қолданылатын 3 сымдық 120/240 вольт жүйесінде екі тірі өткізгіш арасында сигналдың тым көп әлсіреуі. Бір тірі өткізгіштегі хабарлаушыдан келетін сигналдар тарату трансформаторының жоғары кедергісі бар орамы арқылы екінші тірі өткізгішке жетпеуі мүмкін. Көбінесе X10 сигналдарының бір трансформатор тірегінен екіншісіне таралуына сенімді жол болмайды; бұл ақаулық пештер немесе кептіргіштер сияқты үлкен 240 вольтты құрылғылар қосылып, өшірілгенде пайда болуы мүмкін. (Қосылғанда, мұндай құрылғылар екі тіректің арасында X10 сигналдары үшін төмен кедергілі көпір құрайды.) Бұл мәселені X10 сигналдары үшін тіректің арасында конденсатор орнату арқылы толығымен шешуге болады; өндірушілер әдетте осы функцияны атқаратын 240 вольттық розеткаларға қосылатын сигнал байланыстырғыштарын сатады. Күрделірек орнатуларда тіректің арасында белсенді қайталағыш құрылғысы орнатылады, ал кейбіреулері сигнал күшейткіштерін байланыстыру құрылғысымен біріктіреді. Үш фазалы электр қуаты бар үйлерде фазалар арасындағы байланыс үшін де қайталағыш қажет. Солтүстік Америкадан тыс көптеген елдерде үйлер әдетте 240 вольттық бір фазалы сыммен сымдалған, сондықтан бұл мәселе туындамайды. Телевизорлар немесе сымсыз үй құрылғылары қате "өшіру" немесе "қосу" сигналдарын тудыруы мүмкін. Шуды сүзгілеу (компьютерлерде және көптеген заманауи құрылғыларда орнатылған) X10 сигналдарына сыртқы шудың кірмеуіне көмектеседі, бірақ X10 үшін арналмаған шу сүзгілері де құрылғы қосылған тармаққа X10 сигналдарын әлсіретуі мүмкін. Заманауи электрондық құрылғыларда қолданылатын кейбір қуат көздері, мысалы, компьютерлер, телевизорлар және спутниктік қабылдағыштар, жоғары жиілікті сигналдарға төмен кедергілі жол ұсына отырып, X10 сигналдарын әлсіретеді. Әдетте, осы қуат көздерінің кіреберісіндегі конденсаторлар X10 сигналын желіден нейтральға қысқа тұйықтатып, сол құрылғыға жақын тізбекте X10 басқару мүмкіндігін жояды. Мұндай құрылғыларға X10 сигналдарының жетуін тоқтатуға арналған сүзгілер бар; осындай сүзгілерге бұзылған құрылғыларды қосу X10-ның түсініксіз үзілістерін жоюы мүмкін. Компьютерлер немесе басқа электрондық құрылғылар үшін резервтік қуат көзі немесе күту режиміндегі қуат көзі бар үй орнатуында, қуат көзіндегі сүзгілердің салдарынан бұл тірек толығымен өшірілуі мүмкін.

Командалар жоғалып барады

X10 сигналдары бір уақытта тек бір команданы ғана жібере алады, бірінші кезекте басқарылатын құрылғының адресін жіберіп, содан кейін осы құрылғы орындауы тиіс операцияны жібереді. Егер екі X10 сигналы бірден жіберілсе, олар қақтығысуы немесе бірімен бірі араласып кетуі мүмкін, нәтижесінде командалар дұрыс оқылмай немесе қате операцияларды тудыруы мүмкін. CM15A және RR501 трансивері басқа модельдерде кездесетін мұндай сигналдардың қақтығысуын болдырмауға көмектеседі.

Жылдамдықтың жетіспеуі

X10 протоколы баяу. Бір құрылғының адресі мен команданы жіберуге шамамен үштен екі бөлігі секунд уақыт кетеді. Әдетте, үстел үстіндегі басқару құралын қолданғанда байқалмайды, бірақ екі бағытты қосқыштарды немесе компьютерлік басқаруды қолданғанда нақты проблемаға айналады. Кідіріс сезімін құрылғының баяулатылу жылдамдығын төмендету арқылы аздап жеңілдетуге болады. Күрделірек модульдер болған жағдайда, топтық басқару (жарық көрінісі) кеңейтілген командаларын пайдалануға болады. Бұл бір командамен бірнеше модульдерді бірден реттеуге мүмкіндік береді.

Шектелген функционалдылығы

X10 протоколы жарықтың көмескілену жылдамдығын, көмескілену деңгейін тікелей орнатуды және топтық басқаруды (жағдай параметрлерін) күшейтілген бақылауды қолдайды. Бұл X10 стандартының ресми бөлігі болып табылатын кеңейтілген хабарламалар жиынтығы арқылы іске асырылады. Дегенмен, барлық кеңейтілген хабарламаларды қолдау міндетті емес, және көптеген арзан модульдер тек негізгі хабарламалар жиынтығын қолданады. Осыған байланысты, әр жарық тізбегін бірінен кейін бірін реттеу қажет, бұл көзге ұнамайтын және өте баяу болуы мүмкін.

Шашылысу және шифрлаудың болмауы

Стандартты X10 электр желісі және RF протоколдары шифрлауды қолдамайды және тек 256 құрылғыға дейін қолдай алады. Бірдей X10 құрылғы мекенжайларын пайдаланатын жақын маңдағы көршілердің сүзгіленбеген электр желісі сигналдары бір-біріне кедергі келтіруі мүмкін. Сол сияқты, сымсыз RF сигналдары да кедергі тудыруы мүмкін, егер үй-жайда электр желісіне қосылатын RF құрылғысы қолданылса, жақын маңдағы X10 RF пульті бар кез келген адам қасақана немесе кездейсоқ түрде бұзылыстарға себеп болуы мүмкін.