X10 آشنایی با پروتکل هوشمند سازی
X10 بهعنوان اولين تكنولوژي domotic در سال ۱۹۷۵ توسط شركت Pico Electronics اختراع شد كه هنوز هم بهعنوان پركاربردترين اين تكنولوژيها مطرح ميباشد. امروزه از اين تكنولوژي در سرتاسر دنيا به خصوص در مواقعي كه امكان استفاده از شبكه هاي باسيم و يا كابل كشي در سطح فيلد (Field) وجود ندارد استفاده مي گردد.
X10 يك زبان ارتباطي ست كه امكان ميدهد ادوات اتوماسيون خانگي سازگار با اين زبان از طريق سيم كشي موجود در منزل با يكديگر ارتباط بر قرار كنند. با اين امكان ديگر نيازي به هزينه كرد و كابل كشي مجدد در منزل براي اتوماسيون نخواهد بود.فن آوري X10 سالهاست كه در اتوماسيون خانگي امريكاي شمالي مورد استفاده قرارمي گيرد. سهولت استفاده و كاربري قابل اعتماد اين فن آوري باعث شده كه سري ۲۳۰V/50Hz اين ادوات نيز جهت استفاده در اروپا توليد بسرعت همه گير شود. اين فناوري در حال حاضر در حال گسترش در آسيا نيز ميباشد.
چرا X10 محبوب تر از ساير روشهاي اتوماسيون خانگيست؟ چون:
– از نظر اقتصادي بدليل صرفه جوئي در انرژي بصرفه است.
– بصورت ماژولهاي مستقل بوده و به آساني قابل افزايش ميباشد.
– كاربري فوق العاده راحتي دارد.
– نصب آن بسيار آسان است.
– احتياجي با سيم كشي مجدد در ساختمان نداشته و بهمين دليل هزينه و زمان نصب اندكي دارد.
– توليد كنندگان مختلفي در دنيا محصولات متنوعي در اين زمينه توليد ميكنند.
– باعث افزايش راندمان ، سهولت كاربري و ايجاد امنيت در خانه ميگردد.
آدرس دهي در پروتكل 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 از۱ تا ۱۶ 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. تلفيق house code و unit code امكان استفاده از ۲۵۶ آدرس و بالطبع ۲۵۶ ماژول كنترلي را در يك منزل فراهم مينمايد.
ماژولهاي X10 چگونه كار ميكنند؟
بزبان ساده فن آوري X10 بر مبناي ارسال و دريافت سيگنال با ولتاژپايين روي خط انتقال نيروي الكتريكي ۲۳۰V AC/50Hz ميباشد. تمامي ماژولهاي X10 نصب شده در منزل كه به خطوط برق خانه شما متصل ميباشند اين سيگنال را ميبينند ولي فقط ماژولي به اين سيگنال پاسخ ميدهد كه آدرس خود را روي اين سيگنال ببيند. بعنوان مثال اگر يك فرستنده X10 فرمان “A3 ON” را ارسال نمايد، ماژولي كه با آدرس A3 تعريف شده است روشن ميشود. اگر در منزل بيش از يك ماژول با اين آدرس كد شده باشند، تمامي آنها پس از وصول اين سيگنال روشن ميشوند.
اساسا X10 نام يك پروتكل ارتباطي و نيز محصولاتيست كه ما روي سيم كشي موجود ساختمان خود نصب ميكنيم تا از طريق عبور سيگنالهاي با ولتاژ پايين از سيمكشي با يكديگر ارتباط برقرار كنند. اين سيگنالها روي ديگر وسايل برقي منزل هيچ تاثيري نميگذارند.
سيگنالها وقتي ارسال ميشند كه ولتاژالكتريكي ۰V است. اين كار بدليل متناوب بودن جريان الكتريكي با تناوب ۵۰ سيكل در ثانيه صورت ميپذيرد. بيشتر فرستنده هاي X10 ولتاژي كمتر از۱V را روي خط ارسال مينمايند. اغلب گيرنده هاي X10 ولتاژي در حدود ۱۰۰mV را جهت فعال شدن نياز دارند. در اين حالت اگر روي خط، نويز حاصل از كاركرد ديگر وسايل برقي مانند جارو برقي، هواكش، تهويه مطبوع، سشوار، رايانه و تلويزيون وجود داشته باشد، ممكن است باعث عدم دقت كاركردي ماژولها شود. در اين حالت استفاده از فيلتر ها و ميكروفيلتر هاي X10 باعث كاهش نويز هاي ناخواسته در حد استاندارد كاركرد ماژولهاي X10 ميشود.
Device Module ها :
بسته به باري كه بايستي كنترل شود ماژولهاي مختلفي بايستي بكارگيري شود. براي لامپهاي معمولي يك ماژول لامپ و يا ماژول راديويي ميتواند استفاده گردد. اين ماژولهاي با كمك تراياك لامپ را روشن و خاموش و يا پرنور وكمنور مينمايند. اين ماژولها هيچ صدايي را ندارند و باري بين ۴۰ تا ۵۰۰ وات را كنترل مينمايند. براي بارهايي غير از لامپهاي معمولي مثل فلورسنت و يا لامپ هاي متال (دشارژ بسيار سريع) و يا وسايل الكترونيكي ماژولهاي لامپ مناسب نيستند و يك ماژول وسايل برقي بايستي بهكارگرفته شود. اين ماژولها جهت روشن و خاموش كردن وسايل از يك رله Impulse استفاده مينمايند. اين ماژولها غالباً براي كنترل وسايلي كه از آمپرهاي خيلي كم تا حدود ۱۵A را استفاده مينمايند استفاده ميشوند.
بسياري از ماژولها قابليت ديگري را بنام كنترل منطقهاي ارائه ميدهند. يعني اگر ماژول خاموش باشد روشن كردن كليد اصلي دستگاه يا لامپ باعث روشن شدن آن ميشود بدون اينكه نياز باشد شما به سراغ دستگاه كنترل كننده X10 برويد. لازم به ذكر است ماژولهاي كليد ديواري اين قابليت را ندارند.
برخي ماژولهاي كليد ديواري قابليتي را بهنام كم كردن نور محلي دارند. معمولاً يك كليد لامپ معمولي فقط قابليت روشن و خاموش كردن ميدهند تا قابليت كم نور و پر نور كردن ولي در اين كليدها فشاز دادن و نگهداشتن كليد زنگي باعث ميشود كه لامپ كمنور و پرنور شود.
بسته به باري كه بايستي كنترل شود ماژولهاي مختلفي بايستي بكارگيري شود. براي لامپهاي معمولي يك ماژول لامپ و يا ماژول راديويي ميتواند استفاده گردد. اين ماژولهاي با كمك تراياك لامپ را روشن و خاموش و يا پرنور وكمنور مينمايند. اين ماژولها هيچ صدايي را ندارند و باري بين ۴۰ تا ۵۰۰ وات را كنترل مينمايند. براي بارهايي غير از لامپهاي معمولي مثل فلورسنت و يا لامپ هاي متال (دشارژ بسيار سريع) و يا وسايل الكترونيكي ماژولهاي لامپ مناسب نيستند و يك ماژول وسايل برقي بايستي بهكارگرفته شود. اين ماژولها جهت روشن و خاموش كردن وسايل از يك رله Impulse استفاده مينمايند. اين ماژولها غالباً براي كنترل وسايلي كه از آمپرهاي خيلي كم تا حدود ۱۵A را استفاده مينمايند استفاده ميشوند.
بسياري از ماژولها قابليت ديگري را بنام كنترل منطقهاي ارائه ميدهند. يعني اگر ماژول خاموش باشد روشن كردن كليد اصلي دستگاه يا لامپ باعث روشن شدن آن ميشود بدون اينكه نياز باشد شما به سراغ دستگاه كنترل كننده X10 برويد. لازم به ذكر است ماژولهاي كليد ديواري اين قابليت را ندارند.
برخي ماژولهاي كليد ديواري قابليتي را بهنام كم كردن نور محلي دارند. معمولاً يك كليد لامپ معمولي فقط قابليت روشن و خاموش كردن ميدهند تا قابليت كم نور و پر نور كردن ولي در اين كليدها فشاز دادن و نگهداشتن كليد زنگي باعث ميشود كه لامپ كمنور و پرنور شود.
كنترل كننده ها :
بازه بسيار گستردهاي را از كنترل كنندههاي بسيار ساده تا كنترل كنندههاي بسيار پيشرفته را شامل ميشوند. سادهترين كنترلها براي كنترل ۴ وسيله X10 طراحي شدهاند كه ميتواند:
۱) چهار وسيله را كنترل كند
۲) آخرين وسيله انتخابي را كمنور يا پرنور نمايد
۳) همه را روشن و يا همه را خاموش نمايد.
كنترلهاي پيشرفتهتر ميتوانند وسايل بيشتري را كنترل كرده و يا ميتوانند نقش يك تايمر را ايفا نمايد كه درزمانهاي معيني كارهاي از پيش تعيين شدهاي را انجام ميدهند. همچنين برخي از اين كنترلها ميتوانند به كمك Motion-detector ها يا Photo cell ها چراغها را روشن يا خاموش نمايند.
نهايتاً كنترلهاي بساير پيشرفتهاي نيز موجود هستند كه ميتوانند كاملاً برنامهريزي شده و يا برنامههايي كه در يك كامپيوتر خارجي نوشتهشدهاند را اجرا نمايند. اين وسائل ميتوانند بسياري از فعاليتهاي زمانبندي شده را انجام دهند. به سنسورهاي خارجي پاسخگو باشند و كاري را بهصورت يكپارچه و با فشار يك دكمه انجام دهند، مثلاً چراغها را روشن كنند، سطح روشنايي را تنظيم نمايند و … . برنامههاي كنترلي براي كامپيوترهايي كه تحت ويندوز هستند ، Apple Macintosh ها و يا Linux ها در دسترس هستند.
در اين تكنولوژي سيستمهاي هشداردهنده سرقت نيز وجود دارند . در اين سيستمها كنترلكننده ها از پروتكلهاي X10 استفاده نموده و يا بطورعادي سيمكشي ميشوند تا به يك سري از سنسورهاي خارجي كه ممكناست درها، پنجرهها يا ساير نقاط دسترسي را مراقبت مي نمايد مرتبط شوند. ممكن است كنترل كننده بعد از تشخيص سرقت از پروتكل X10 جهت روشن كردن چراغها، به صدا درآوردن آژير و … استفاده نمايد.
نقاط ضعف و محدوديت ها :
يك مشكل با X10 فراواني تضعيف سيگنالها بين دو هادي در سيستمهاي سه سيمه است كه در بسياري از نقاط آمريكاي شمالي استفاده ميگردد. سيگنالها از يك فرستنده بر روي يك هادي فعال امكان انتشار به يكهادي ديگر از طريق سيمپيچهاي يك ترانسفورماتور با امپدانس بالا را ندارند. معمولاً هيچ راهحل قابل اطميناني براي ارسال سيگنالها از روي يك فاز بر روي فاز ديگر وجود ندارد. اين مشكل ممكن است براي وسايلي كه با ولتاژ ۲۴۰ ولت كار مي كنند مثل بخاريها و خشككنها پديد آيد و باعث خاموش و روشن شدن آنها شود (در اين قسمت از مقاله به كشورهايي كه ولتاژ برق شهر در آنها ۱۲۰ ولت است و برخي وسايل بهصورت ۲ فاز با ۲۴۰ ولت كارمينمايند اشاره شده است ). وقتي اين دستگاهها روشن ميشوند يك پل با امپدانس پايين را براي سيگنالهاي X10 ، بين ۲ فاز ايجاد مينمايند. اين مشكل را ميتوان با نصب يك خازن بين فازها براي عبور سيگنالهاي X10 مرتفع نمود. بيشتر حرفهاي هاي اين محصولات ، يك تقويتكننده فعال را بين فازها نصب مينمايند. اين تقويتكنندهها در خانههايي كه بهصورت ۳ فاز از برق شهر استفاده مينمايند نيز ، جهت انتقال سيگنالهاي X10 بين فازها مورد نياز است. در ايران غالب منازل از يك سيستم ۲۴۰ ولت تك فاز استفاده مينماند بنابراين اين مشكل احتمال وقوع ندارد.
مشكلات ديگر : تلويزيونها يا وسايل بيسيم ممكن است سيگنالهاي On يا Off مجازي توليد نمايند. Noise Filtering (كه روي بسياري از كامپيوترها يا مودمها نصب ميشود) ميتواند به دور نگهداشتن اين نويزها از سيگنالهاي X10 كمك نمايد، ولي Noise Filterهايي كه براي X10 طراحي نشدهاند ممكن است خود باعث فيلتر شدن سيگنالهاي X10 گردند.
ضمناً برخي منابع تغذيه بكاررفته در وسائل الكترونيكي پيشرفته مثل كامپيوترها، تلويزيونها و رسيورهاي ماهواره سيگنالهاي X10 را دراصطلاح ميبلعند. بهطور نمونه،خازنهاي بكاررفته در وروديهاي منابع تغذيه اين سيستمها سبب ايجاد اتصال كوتاه 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 نزديك به آن خواهند شد. فيلترهايي دردسترس هستند كه ميتوانند حتي مانع از رسيدن سيگنالهاي X10 به چنين دستگاههايي گردند و باعث شوند چنين ايرادات مبهمي در X10 از بين برود.
برخي كنترلكنندههاي X10 نميتوانند در توانهاي پايين (زير ۵۰ وات) عملكرد مناسبي داشتهباشند. يا حتي اصلاً كار نخواهند كرد و يا حتي با وسايلي مثل فلورسنت ها كه بار مقاومتي زيادي ندارند مشكل ساز خواهند شد. بكارگيري يك Appliance Module بجاي يك Lamp Module اين دست مشكلات را مرتفع خواهد نمود.
سيگنالهاي X10 فقط ميتوانند يك دستور را در يك زمان ارسال نمايند. اگر در يك لحظه دو سيگنال X10 ارسال شود تداخل بوجود آمده و گيرندهها پاسخ مناسب را نشان نخواهند داد.
