X-10

پروتکل ها و استانداردهای صنعتی

X10 به‌عنوان اولين تکنولوژي domotic در سال 1975 توسط شرکت Pico Electronics اختراع شد که هنوز هم به‌عنوان پرکاربردترين اين تکنولوژي‌ها مطرح مي‌باشد. امروزه از اين تکنولوژي در سرتاسر دنيا به خصوص در مواقعي که امکان استفاده از شبکه هاي باسيم و یا کابل کشی در سطح فیلد (Field) وجود ندارد استفاده مي گردد.

X10 یک زبان ارتباطی ست که امکان میدهد ادوات اتوماسیون خانگی سازگار با این زبان از طریق سیم کشی موجود در منزل با یکدیگر ارتباط بر قرار کنند. با این امكان دیگر نیازی به هزینه کرد و کابل کشی مجدد در منزل برای اتوماسیون نخواهد بود.فن آوری X10 سالهاست که در اتوماسیون خانگی امریکای شمالی مورد استفاده قرارمی گیرد. سهولت استفاده و کاربری قابل اعتماد این فن آوری باعث شده که سری 230V/50Hz این ادوات نیز جهت استفاده در اروپا تولید بسرعت همه گیر شود. این فناوری در حال حاضر در حال گسترش در آسیا نیز میباشد.

چرا X10 محبوب تر از سایر روشهای اتوماسیون خانگیست؟ چون:
- از نظر اقتصادی بدلیل صرفه جوئی در انرژی بصرفه است.
- بصورت ماژولهای مستقل بوده و به آساني قابل افزایش میباشد.
- کاربری فوق العاده راحتی دارد.
- نصب آن بسیار آسان است.
- احتیاجی با سیم کشی مجدد در ساختمان نداشته و بهمین دلیل هزینه و زمان نصب اندکی دارد.
- تولید کنندگان مختلفی در دنیا محصولات متنوعی در این زمینه تولید میکنند.
- باعث افزایش راندمان ، سهولت کاربری و ایجاد امنیت در خانه میگردد.

آدرس دهی در پروتکل X10:
آدرس دهي در X10 بر اساس house code و unit code انجام ميشود كه house code ها ازA تا P براي تفكيك نواحي وunit code ها از1 تا 16 براي تفكيك ماژولهاي هر ناحيه است. بعنوان مثال اگر كليدي روي ريموت كنترل شما براي آدرس D8‌ تنظيم شده باشد، كليه ماژولهائي كه با اين آدرس تعريف شده باشد توسط اين كليد روشن و خاموش ميشوند. تلفیق house code و unit code امکان استفاده از 256 آدرس و بالطبع 256 ماژول کنترلی را در یک منزل فراهم مینماید.

ماژولهای X10 چگونه کار میکنند؟
بزبان ساده فن آوری X10 بر مبنای ارسال و دریافت سیگنال با ولتاژپایین روی خط انتقال نیروی الکتریکی 230V AC/50Hz میباشد. تمامی ماژولهای X10 نصب شده در منزل که به خطوط برق خانه شما متصل میباشند این سیگنال را میبینند ولی فقط ماژولی به این سیگنال پاسخ میدهد که آدرس خود را روی این سیگنال ببیند. بعنوان مثال اگر یک فرستنده X10 فرمان "A3 ON" را ارسال نماید، ماژولی که با آدرس A3 تعریف شده است روشن میشود. اگر در منزل بیش از یک ماژول با این آدرس کد شده باشند، تمامی آنها پس از وصول این سیگنال روشن میشوند.

اساسا X10 نام یک پروتکل ارتباطی و نیز محصولاتیست که ما روی سیم کشی موجود ساختمان خود نصب میکنیم تا از طریق عبور سیگنالهای با ولتاژ پایین از سیمکشی با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. این سیگنالها روی دیگر وسایل برقی منزل هیچ تاثیری نمیگذارند.

سیگنالها وقتی ارسال میشند که ولتاژالکتریکی 0V است. این کار بدلیل متناوب بودن جریان الکتریکی با تناوب 50 سیکل در ثانیه صورت میپذیرد. بیشتر فرستنده های X10 ولتاژی کمتر از1V را روی خط ارسال مینمایند. اغلب گیرنده های X10 ولتاژی در حدود 100mV را جهت فعال شدن نیاز دارند. در این حالت اگر روی خط، نویز حاصل از کارکرد دیگر وسایل برقی مانند جارو برقی، هواکش، تهویه مطبوع، سشوار، رایانه و تلویزیون وجود داشته باشد، ممکن است باعث عدم دقت کارکردی ماژولها شود. در این حالت استفاده از فیلتر ها و میکروفیلتر های X10 باعث کاهش نویز های ناخواسته در حد استاندارد کارکرد ماژولهای X10 میشود.

Device Module ها :

بسته به باري که بايستي کنترل شود ماژول‌هاي مختلفي بايستي بکارگيري شود. براي لامپهاي معمولي يک ماژول لامپ و يا ماژول راديويي مي‌تواند استفاده گردد. اين ماژول‌هاي با کمک تراياک لامپ را روشن و خاموش و يا پرنور وکم‌نور مي‌نمايند. اين ماژولها هيچ صدايي را ندارند و باري بين 40 تا 500 وات را کنترل مي‌نمايند. براي بارهايي غير از لامپ‌هاي معمولي مثل فلورسنت و يا لامپ هاي متال (دشارژ بسيار سريع) و يا وسايل الکترونيکي ماژول‌هاي لامپ مناسب نيستند و يک ماژول وسايل برقي بايستي به‌کارگرفته شود. اين ماژول‌ها جهت روشن و خاموش کردن وسايل از يک رله Impulse استفاده مي‌نمايند. اين ماژولها غالباً براي کنترل وسايلي که از آمپر‌هاي خيلي کم تا حدود 15A را استفاده مي‌نمايند استفاده مي‌شوند.

بسياري از ماژول‌ها قابليت ديگري را بنام کنترل منطقه‌اي ارائه مي‌دهند. يعني اگر ماژول خاموش باشد روشن کردن کليد اصلي دستگاه يا لامپ باعث روشن شدن آن مي‌شود بدون اينکه نياز باشد شما به سراغ دستگاه کنترل کننده X10 برويد. لازم به ذکر است ماژول‌هاي کليد ديواري اين قابليت را ندارند.

برخي ماژول‌هاي کليد ديواري قابليتي را به‌نام کم کردن نور محلي دارند. معمولاً يک کليد لامپ معمولي فقط قابليت روشن و خاموش کردن مي‌دهند تا قابليت کم نور و پر نور کردن ولي در اين کليدها فشاز دادن و نگه‌داشتن کليد زنگي باعث مي‌شود که لامپ کم‌نور و پرنور شود.

بسته به باري که بايستي کنترل شود ماژول‌هاي مختلفي بايستي بکارگيري شود. براي لامپهاي معمولي يک ماژول لامپ و يا ماژول راديويي مي‌تواند استفاده گردد. اين ماژول‌هاي با کمک تراياک لامپ را روشن و خاموش و يا پرنور وکم‌نور مي‌نمايند. اين ماژولها هيچ صدايي را ندارند و باري بين 40 تا 500 وات را کنترل مي‌نمايند. براي بارهايي غير از لامپ‌هاي معمولي مثل فلورسنت و يا لامپ هاي متال (دشارژ بسيار سريع) و يا وسايل الکترونيکي ماژول‌هاي لامپ مناسب نيستند و يک ماژول وسايل برقي بايستي به‌کارگرفته شود. اين ماژول‌ها جهت روشن و خاموش کردن وسايل از يک رله Impulse استفاده مي‌نمايند. اين ماژولها غالباً براي کنترل وسايلي که از آمپر‌هاي خيلي کم تا حدود 15A را استفاده مي‌نمايند استفاده مي‌شوند.

بسياري از ماژول‌ها قابليت ديگري را بنام کنترل منطقه‌اي ارائه مي‌دهند. يعني اگر ماژول خاموش باشد روشن کردن کليد اصلي دستگاه يا لامپ باعث روشن شدن آن مي‌شود بدون اينکه نياز باشد شما به سراغ دستگاه کنترل کننده X10 برويد. لازم به ذکر است ماژول‌هاي کليد ديواري اين قابليت را ندارند.

برخي ماژول‌هاي کليد ديواري قابليتي را به‌نام کم کردن نور محلي دارند. معمولاً يک کليد لامپ معمولي فقط قابليت روشن و خاموش کردن مي‌دهند تا قابليت کم نور و پر نور کردن ولي در اين کليدها فشاز دادن و نگه‌داشتن کليد زنگي باعث مي‌شود که لامپ کم‌نور و پرنور شود.

کنترل کننده ها :

بازه بسيار گسترده‌اي را از کنترل کننده‌هاي بسيار ساده تا کنترل کننده‌هاي بسيار پيشرفته را شامل مي‌شوند. ساده‌ترين کنترلها براي کنترل 4 وسيله X10 طراحي شده‌اند که مي‌تواند:

1) چهار وسيله را کنترل کند
2) آخرين وسيله انتخابي را کم‌نور يا پرنور نمايد
3) همه را روشن و يا همه را خاموش نمايد.

کنترل‌هاي پيشرفته‌تر مي‌توانند وسايل بيشتري را کنترل کرده و يا مي‌توانند نقش يک تايمر را ايفا نمايد که درزمانهاي معيني کارهاي از پيش تعيين شده‌اي را انجام مي‌دهند. همچنين برخي از اين کنترلها مي‌توانند به کمک Motion-detector ها يا Photo cell‌ ها چراغ‌ها را روشن يا خاموش نمايند.

نهايتاً کنترل‌هاي بساير پيشرفته‌اي نيز موجود هستند که مي‌توانند کاملاً برنامه‌ريزي شده و يا برنامه‌هايي که در يک کامپيوتر خارجي نوشته‌شده‌اند را اجرا نمايند. اين وسائل مي‌توانند بسياري از فعاليت‌هاي زمان‌بندي شده را انجام دهند. به سنسورهاي خارجي پاسخگو باشند و کاري را به‌صورت يکپارچه و با فشار يک دکمه انجام دهند، مثلاً چراغ‌ها را روشن کنند، سطح روشنايي را تنظيم نمايند و ... . برنامه‌هاي کنترلي براي کامپيوتر‌هايي که تحت ويندوز هستند ، Apple Macintosh‌ ها و يا Linux‌ ها در دسترس هستند.

در اين تکنولوژي سيستم‌هاي هشدار‌دهنده سرقت نيز وجود دارند . در اين سيستم‌ها کنترل‌کننده ها از پروتکل‌هاي X10 استفاده نموده و يا بطور‌عادي سيم‌کشي مي‌شوند تا به يک سري از سنسور‌هاي خارجي که ممکن‌است درها، پنجره‌ها يا ساير نقاط دسترسي را مراقبت مي نمايد مرتبط شوند. ممکن است کنترل کننده بعد از تشخيص سرقت از پروتکل X10 جهت روشن کردن چراغ‌ها، به صدا درآوردن آژير و ... استفاده نمايد.

نقاط ضعف و محدوديت ها :

يک مشکل با X10 فراواني تضعيف سيگنالها بين دو هادي در سيستم‌هاي سه سيمه است که در بسياري از نقاط آمريکاي شمالي استفاده مي‌گردد. سيگنالها از يک فرستنده بر روي يک هادي فعال امکان انتشار به يک‌هادي ديگر از طريق سيم‌پيچ‌هاي يک ترانسفورماتور با امپدانس بالا را ندارند. معمولاً هيچ راه‌حل قابل اطميناني براي ارسال سيگنالها از روي يک فاز بر روي فاز ديگر وجود ندارد. اين مشکل ممکن است براي وسايلي که با ولتاژ 240 ولت کار مي کنند مثل بخاري‌ها و خشک‌کن‌ها پديد آيد و باعث خاموش و روشن شدن آنها شود (در اين قسمت از مقاله به کشورهايي که ولتاژ برق شهر در آنها 120 ولت است و برخي وسايل به‌صورت 2 فاز با 240 ولت کارمي‌نمايند اشاره شده است ). وقتي اين دستگاه‌ها روشن مي‌شوند يک پل با امپدانس پايين را براي سيگنالهاي X10 ، بين 2 فاز ايجاد مي‌نمايند. اين مشکل را مي‌توان با نصب يک خازن بين فازها براي عبور سيگنالهاي X10 مرتفع نمود. بيشتر حرفه‌اي هاي اين محصولات ، يک تقويت‌کننده فعال را بين فازها نصب مي‌نمايند. اين تقويت‌کننده‌ها در خانه‌هايي که به‌صورت 3 فاز از برق شهر استفاده مي‌نمايند نيز ، جهت انتقال سيگنالهاي X10 بين فازها مورد نياز است. در ايران غالب منازل از يک سيستم 240 ولت تک فاز استفاده مي‌نماند بنابراين اين مشکل احتمال وقوع ندارد.

مشکلات ديگر : تلويزيون‌ها يا وسايل بي‌سيم ممکن است سيگنالهاي On يا Off مجازي توليد نمايند. Noise Filtering (که روي بسياري از کامپيوتر‌ها يا مودم‌ها نصب مي‌شود) مي‌تواند به دور نگه‌داشتن اين نويز‌ها از سيگنالهاي X10 کمک نمايد، ولي Noise Filter‌هايي که براي X10 طراحي نشده‌اند ممکن است خود باعث فيلتر شدن سيگنالهاي X10 گردند.

ضمناً برخي منابع تغذيه بکاررفته در وسائل الکترونيکي پيشرفته مثل کامپيوتر‌ها، تلويزيون‌ها و رسيور‌هاي ماهواره سيگنالهاي X10 را دراصطلاح مي‌بلعند. به‌طور نمونه،‌خازن‌هاي بکاررفته در ورودي‌هاي منابع تغذيه اين سيستمها سبب ايجاد اتصال کوتاه بين فاز و نول براي سيگنالهاي X10 شده و بنابراين باعث توقف سيگنالهاي توليد شده توسط آن سيستم و حتي حذف سيگنالهاي توليدشده توسط لوازم نزديک به آن خواهند شد. فيلتر‌هايي دردسترس هستند که مي‌توانند حتي مانع از رسيدن سيگنالهاي X10 به چنين دستگاه‌هايي گردند و باعث شوند چنين ايرادات مبهمي در X10 از بين برود.

برخي کنترل‌کننده‌هاي X10 نمي‌توانند در توان‌هاي پايين (زير 50 وات) عملکرد مناسبي داشته‌باشند. يا حتي اصلاً کار نخواهند کرد و يا حتي با وسايلي مثل فلورسنت ها که بار مقاومتي زيادي ندارند مشکل ساز خواهند شد. بکارگيري يک Appliance Module بجاي يک Lamp Module اين دست مشکلات را مرتفع خواهد نمود.

سيگنالهاي X10 فقط مي‌توانند يک دستور را در يک زمان ارسال نمايند. اگر در يک لحظه دو سيگنال X10 ارسال شود تداخل بوجود آمده و گيرنده‌ها پاسخ مناسب را نشان نخواهند داد.