Esperti IT affermano che il mercato delle case "intelligenti" in Russia non diventerà mai enorme e nel prossimo decennio è improbabile che vada oltre le case d'élite nella regione di Mosca. In futuro una piccola parte della popolazione ad alto reddito delle regioni diventerà un possibile consumatore del mercato, ma per le grandi masse la “casa intelligente” rimarrà un quadro colorato sulle pagine dei tabloid e delle risorse Internet. È così? Già, l'infrastruttura dell'abitazione di un normale abitante è una combinazione piuttosto complessa di vari sistemi ingegneristici. Lo standard X10 aiuterà a combinarli in un'unica rete senza costi globali.
Caratteristiche per la casa intelligente
La funzione più comune e semplice è il controllo dell'illuminazione. Il sistema intelligente permette di controllare a distanza ogni apparecchio di illuminazione. Senza alzarti, puoi accendere o spegnere l'illuminazione in qualsiasi stanza o in tutta la casa contemporaneamente, regolare la luminosità dell'illuminazione notturna del corridoio, le lampade del paesaggio. "Casa intelligente", compresa la luce in diversei posti secondo un certo algoritmo, spaventeranno gli intrusi, simulando la presenza dei proprietari in caso di loro partenza.
Il controllo automatizzato manterrà i parametri di temperatura impostati nella stanza, controllando i dispositivi di riscaldamento o i sistemi di condizionamento e ventilazione. La casa intelligente può controllare le apparecchiature antincendio e di sicurezza e, in caso di emergenza, inviare una notifica al telefono del proprietario o alle strutture competenti tramite voce o SMS.
Come è iniziato tutto
X10 è uno dei primi standard industriali aperti sviluppati per i sistemi di automazione domestica da Pico Electronics (Glenrothes, Scozia) nel 1975. Inizialmente, l'azienda era impegnata nella progettazione e produzione di microcircuiti e calcolatrici. La prima esperienza di ampliamento dell'ambito di produzione ha avuto un grande successo commerciale. La piattaforma X10 ha rapidamente guadagnato popolarità tra gli sviluppatori di case intelligenti e ha dato una spinta tangibile allo sviluppo di questo settore. I tentativi di creare un'interfaccia simile sono stati fatti da altre società, ma non hanno avuto molto successo.
Per l'epoca, X10 è un protocollo con una buona immunità ai disturbi. La popolarità è stata promossa dall'economicità comparativa delle apparecchiature, dall'orientamento degli sviluppatori all'automazione domestica, alla manutenzione e al supporto tecnico. Nel continente nordamericano lo standard è ancora molto richiesto e diffuso. Seguendo lo sviluppatore, una vasta gamma di dispositivi compatibili con X10 iniziò a essere prodotta dalle società giganti IBM ePhilips.
Oggi Pico Electronics è diventata X10 INC (USA) con il marchio PowerHouse.
Classificazione attrezzatura
L'hardware di rete X10 è una raccolta di dispositivi interconnessi tramite una rete elettrica standard o un canale radio. Il sistema di base deve includere:
- Trasmettitori - controller che generano e inviano comandi, moduli di controllo (con interfaccia computer o stand-alone), timer programmabili con diverse fasce orarie, telecomandi (infrarossi o radio).
- Ricevitori - attuatori che eseguono i comandi ricevuti: moduli lampada e dimmer a cartuccia, dimmer e blocchi prese, tutti i tipi di drive.
Nel caso di costruzione di una rete più ampia o di espansione di una esistente, vengono spesso utilizzate apparecchiature ausiliarie:
- Ricetrasmettitori che ricevono segnali di comando dai telecomandi con ulteriore conversione al protocollo di comunicazione X10 prima di essere inviati alla rete elettrica.
- Ripetitori e amplificatori di segnale.
- Filtri che riducono gli effetti delle interferenze elettromagnetiche.
- Ponti interfase, per reti di alimentazione a 380 V (passive o attive, per edifici di oltre 300 m22).
- Dispositivi di misura che semplificano l'installazione e la messa in servizio, sensori (di movimento, luce, ecc.).
Le apparecchiature prodotte da aziende diverse spesso hanno aspetto, funzionalità e persino contrassegni simili. Dispositiviavere un design diverso a seconda dei requisiti per il posizionamento; per montaggio in linea, montaggio su guida DIN in quadri elettrici standard, micromoduli per scatole di derivazione da incasso. Puoi iniziare la domotica con pochi moduli base, per poi scalare gradualmente ed espandere le funzionalità aggiungendo nuove unità hardware.
Esempi dell'elemento base
Un tipico modulo X10 si basa su un microcontrollore programmabile. Secondo un certo algoritmo, controlla il funzionamento del circuito elettronico del dispositivo, che alimenta al suo ingresso i segnali generati ricevuti dall'alimentatore esterno e converte gli impulsi di uscita per la trasmissione inversa alla rete. I microcomputer possono essere controller prodotti in serie (come PIC o AVR rispettivamente di Microchip e Atmel).
I moduli relè lampada X10 sono ampiamente utilizzati per il controllo dell'illuminazione nel concetto di casa intelligente. Ci sono due modifiche: inserito in una normale presa per il collegamento di lampade da terra, lampade da tavolo (LM12) o realizzato sotto forma di adattatore tra una cartuccia di illuminazione e una lampadina standard con attacco E27, fino a 100 W (LM15S).
Gli elettrodomestici sono controllati tramite moduli presa strumenti. Ad esempio, il modulo AM12 ha l'aspetto di un modulo lampada, ma non supporta comandi specifici per l'illuminazione (ne parleremo più avanti).
Software
I prodotti software aiuteranno a implementare il protocollo X10 su un computerlivello superiore.
ActiveHome Software - software gratuito per personal computer basato su sistemi operativi WINDOWS dallo sviluppatore della piattaforma X10. Il pacchetto include un numero enorme di utilità e driver di dispositivo, oltre a una versione mobile del programma.
ActiveHomePro - software per interfaccia computer CM-15 (ricetrasmettitore radio, 433 MHz) con connessione tramite porta USB. Consente di controllare l'illuminazione e gli elettrodomestici con il compito degli algoritmi, delle programmazioni e dei timer necessari da un personal computer o autonomamente da un telecomando wireless.
X10 Commander (Melloware Inc) è un software distribuito gratuitamente per qualsiasi sistema operativo che consente di creare un servizio di controllo multifunzionale basato su un PC e di integrare il protocollo X10 sul telefono e su qualsiasi dispositivo mobile (iOS/Android).
Russian LLC "Home Technologies Laboratory" offre ai consumatori un comodo dispositivo sulla piattaforma X10: un pannello touch VGA XTS-36 a colori. Il dispositivo autonomo ha un'interfaccia grafica intuitiva. Il controllo e il controllo del protocollo X10 del sistema di illuminazione intelligente rimangono comodi, con un'eccellente visualizzazione, ma eliminano la necessità che un computer funzioni costantemente in background. Il kit viene fornito con driver e software per la prescrizione dell'indirizzamento dei dispositivi X10 e dei parametri base della configurazione iniziale, per la compilazione di vari scenari.
X10. Protocollo in dettaglio
Ambiente fisico per lo scambio di informazioni nelle forze di sicurezzafili elettrici è la trasmissione/ricezione di frammenti di oscillazioni sinusoidali ad alta frequenza (120 kHz) con un'ampiezza di 5 V e una durata di 1 ms / 630 μs in ogni semiciclo della tensione di rete, in finestre formate immediatamente dopo l'attraversamento il segno zero. Nei circuiti trifase si formano finestre simili in ogni fase, cioè con uno spostamento di 60 gradi con l'ulteriore utilizzo di ponti interfase.
Se il dispositivo nella finestra di ricezione riceve un messaggio con almeno 48 vibrazioni, lo considera come un "uno" logico, altrimenti - come uno "zero" logico. La trasmissione di un po' di informazione richiede due semicicli della tensione di rete. Inoltre, nel secondo viene trasmesso il valore inverso, che non solo migliora l'immunità al rumore, ma serve anche per identificare il codice di sincronizzazione durante la trasmissione dei pacchetti.
X10 - un protocollo in cui un singolo pacchetto standard (frame, frame) viene trasmesso in 11 periodi. Contiene:
- codice di sincronizzazione - 2 bit,
- codice modulo - 4 bit,
- codice di costruzione - 5 bit.
Ogni pacchetto, senza alcun intervallo, viene trasmesso due volte di seguito. Prima di trasmettere il pacchetto successivo, viene mantenuta una pausa di 3 periodi di tensione di rete (ad eccezione dei comandi di attenuazione della luminosità trasmessi in un flusso continuo).
I telecomandi IR nelle reti X10 funzionano utilizzando il protocollo X10-IR a una frequenza portante di 40 kHz. Il canale radio (protocollo X10-RF), a seconda della regione, ha una gamma da 310 a 434 MHz.
Sistema di indirizzamento e comando
Il numero massimo di moduli in una rete X10 è 256. Ogni modulo ha due selettori con 16 posizioni fisse.
Il primo interruttore: il codice Home viene utilizzato per selezionare una categoria o un gruppo di dispositivi. Ha designazioni con lettere delle posizioni da A a P. Nella seconda, le posizioni fisse sono indicate da numeri da 1 a 16 e indicano un modulo specifico nella rete (codice unità). Pertanto, a ciascun dispositivo viene assegnato un numero univoco composto da una lettera e numeri. Per esempio; A5, M14, ecc. I controller di sistema, a differenza dei moduli esecutivi, di solito non richiedono l'indirizzamento.
Un'idea dei comandi della piattaforma esistente e delle azioni corrispondenti può essere ottenuta dalla tabella.
| Team (inglese) | Team (russo) | Tipo | Azione |
| Tutte le unità disattivate | Disattiva tutti i consumatori | Gruppo | Scollega tutti i dispositivi con il codice casa specificato che supportano il comando. |
| Tutte le luci accese/spente | Accendi/spegni tutte le luci | Gruppo | Accendi/spegni tutti i moduli di illuminazione con un determinato codice casa. |
| On/off | Abilita/Disabilita | Indirizzo | Trasferimento allo stato on/off di un modulo specifico. |
| Diminuzione/Luminosità | Aumenta/diminuisci la luminosità | Indirizzo | Controllo dimmer. Numero di pacchetti pergli intervalli di regolazione per i diversi dispositivi sono diversi. |
| Preimpostato Dim 1/2 | Imposta un livello di luminosità specifico. | Indirizzo | Ti permette di selezionare uno qualsiasi dei 32 livelli di luminosità. |
| Richiesta di stato | Richiedi stato | Indirizzo | Richiedi lo stato del modulo di commutazione. |
| Stato attivato/disattivato | Rispondi alla richiesta | - | Risposta sullo stato del modulo. |
| Richiesta di saluto/Riconoscimento | Richiesta/invia risposta | Gruppo | Team tecnologico per determinare la saturazione dello spazio degli indirizzi con altri sistemi edilizi. |
Vantaggi chiave…
X10 è un protocollo di classe domotica a basso budget che utilizza le reti elettriche esistenti per trasmettere informazioni e messaggi di comando. Non è necessario posare nuove comunicazioni, il che è particolarmente importante nelle case con finiture di pregio o riparazioni completate. È possibile utilizzare il cablaggio di rete o utilizzare un canale radio: la gamma di apparecchiature offerte dai produttori consente di implementare entrambe le opzioni o una combinazione di esse. Piacevolmente gradevole anche il costo dei dispositivi, rispetto alle piattaforme più moderne.
Il prossimo vantaggio è la flessibilità di utilizzo e la facilità di installazione, che non richiede abilità e abilità speciali. Il sistema è caratterizzato da un'eccellente estensibilità e scalabilità. I moduli sono collegati secondo i principi del Plug & Power (plug and play). Tuttil'impostazione consiste nell'assegnare al nuovo componente un indirizzo univoco. Quindi l'automazione farà tutto da sola.
La divisione dell'infrastruttura di illuminazione in zone è notevolmente semplificata. È sufficiente assegnare la stessa lettera (codice edificio) ai dispositivi dello stesso gruppo, e quando viene impartito il comando di trasmissione corrispondente, la luce in questa zona si accenderà o spegnerà.
Il protocollo aperto è un altro plus della piattaforma, che implica una facile integrazione con qualsiasi sistema di controllo, la possibilità di utilizzare accessori di cablaggio di terze parti durante la progettazione di una rete.
…e svantaggi
Il principale vantaggio dell'interfaccia X10 - la trasmissione di un segnale informativo attraverso il cablaggio di alimentazione - è anche la principale fonte dei suoi problemi.
Lenta velocità. La trasmissione del comando richiede circa un secondo, ovvero il ritardo nell'esecuzione del comando è davvero evidente anche quando si controlla un dispositivo. E nel processo di elaborazione dello scenario incorporato, il ritardo può diventare fastidiosamente inaccettabile. Poiché la velocità di trasferimento delle informazioni è legata alla frequenza della tensione di alimentazione, non è possibile aumentarla.
Immunità a basso rumore. L'abbondanza di elettrodomestici in una casa moderna aumenta notevolmente il livello di interferenza nella rete elettrica, influisce negativamente sul rapporto segnale-rumore, che, a sua volta, influisce sulla qualità dello scambio di informazioni tra i moduli X10. Da qui le conseguenze: mancata esecuzione dei comandi o falsa commutazione. Quando si costruiscono reti di grandi dimensioni, il problema può essere limitatocampo dell'indirizzo, poiché solo 256 dispositivi potranno connettersi al protocollo X10.
La mancata sincronizzazione sull'apparecchiatura trasmittente può portare a sovrapposizioni di pacchetti e collisioni, con la conseguenza che nessuno dei comandi viene eseguito. È impossibile migliorare radicalmente la situazione.
Non ci sono procedure di controllo degli accessi, non c'è protezione contro azioni non autorizzate di terzi. Infine, è impossibile creare schemi complessi per il controllo di elettrodomestici e illuminazione con l'implementazione della funzione di autodiagnosi del sistema e dei suoi componenti.
Modifiche X10
Le carenze elencate sono per lo più corrette nelle prossime generazioni di sistemi domotici della cosiddetta architettura bus (i segnali vengono trasmessi su un bus appositamente dedicato/posato con una tensione di alimentazione a bassa tensione).
A loro volta, sviluppatori e produttori di hardware X10 hanno adottato misure per migliorare e modificare la piattaforma esistente. Il risultato è stato il formato X10Extended con un set di istruzioni esteso. L'indubbio vantaggio della piattaforma modificata era la regolazione della procedura di accesso dei trasmettitori al trunk, eliminando il verificarsi di collisioni ed ampliando le funzioni del comando Exteded Code 1 con una modifica del formato del pacchetto.
Un'ulteriore modifica di X10Extended ha portato alla creazione del formato A10, che ha ampliato notevolmente il campo dell'indirizzo (fino a 4096 moduli) e aggiunto diverse funzioni di servizio (disponibili solo sui dispositivi prodotti dallo sviluppatore). I protocolli A10 e X10 sono assolutamente compatibili, il che rende possibile il funzionamento di entrambi i tipi di moduli nello stesso sistema.
Riassumendo, è difficile non essere d'accordo sul fatto che la prima interfaccia domotica sia diventata obsoleta negli ultimi cinquant'anni. I tentativi di ammodernamento, che ricordano i rattoppi del tetto durante la stagione delle piogge, non sono in grado di rettificare radicalmente la situazione. Ma le caratteristiche economiche della piattaforma la mantengono ancora nel mercato dei sistemi intelligenti e le apparecchiature X10 vengono attivamente prodotte e vendute.
Le aziende nazionali prevedono una nuova ondata di popolarità per l'interfaccia. Ai consumatori viene offerta un'ampia gamma di dispositivi stand-alone e soluzioni per la casa intelligente già pronte basate sulla piattaforma X10.
