Transcript Protocolo X10 - Programa Prof2000

DOMÓTICA
Protocolo de comunicação
X10
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Introdução
X-10 é um protocolo de comunicação para efectuar o
controlo remoto de dispositivos eléctricos.
A tecnologia X-10 foi desenvolvida entre 1976 e 1978
pela empresa Pico Electronics Ltd, em Glenrother,
Escócia, com o objectivo de transmitir dados através da
linha eléctrica.
O nome X-10 deve-se ao facto de este ser o décimo
projecto da referida empresa.
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Características
È um protocolo aberto porque qualquer fabricante pode
incluir um módulo de comunicação X-10 nos seus
produtos e oferecê-lo ao público.
Tem uma arquitectura descentralizada porque não
necessita de nenhum elemento central, sendo desta
forma muito mais flexível e imune a falhas, já que a falha
de um dos elementos apenas compromete o
funcionamento desse mesmo elemento.
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Características
O protocolo X-10 é de momento a tecnologia mais
acessível para a realização de uma instalação domótica
não muito complexa pois usa a rede de distribuição de
energia eléctrica de 230V existente como o principal meio
de comunicação entre os vários dispositivos. Ao usar as
linhas eléctricas da habitação, não se torna necessário ter
novos cabos para ligar os dispositivos.
A grande vantagem desta tecnologia em relação a outros
protocolos de domótica é que pode ser aplicada em
qualquer momento, tanto na altura da construção como
posteriormente.
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Funcionamento
Um sistema X-10 pode ser constituído por um conjunto de
dispositivos que são comandados directamente pelo utilizador. Por
exemplo, através de um telecomando RF (radiofrequência), o
utilizador poderá enviar um comando para o receptor X-10/RF, que
é transmitido através da rede eléctrica a um actuador X-10 que,
por sua vez, liga/desliga o aparelho.
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Funcionamento
Dado que cada módulo consegue receber todos os
sinais que circulam na rede eléctrica, o sistema tem de
ser capaz de endereçar cada mensagem. Para
solucionar este problema o protocolo X-10 implementou
um sistema simples de endereçamento que usa
módulos controladores com 16 códigos de casa
(usando as letras de A - P) que são ligados à tomada.
Estes enviam sinais codificados, através da rede
eléctrica, que são recebidos pelos módulos que se
colocam nos aparelhos que se pretendem controlar.
Estes módulos são denominados por actuadores que
possuem 16 códigos de dispositivo (1-16),
permitindo endereçar univocamente 16x16=256
aparelhos.
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Funcionamento
A atribuição de endereços aos vários dispositivos
X-10 é feita manualmente nos próprios dispositivos
actuando sobre dois selectores rotativos. Num
deles é escolhido o código da casa e no outro é
escolhido o código do dispositivo.
Cabe ao utilizador assegurar que não existem
dispositivos com endereços repetidos.
Caso existam dois ou mais dispositivos com o
mesmo endereço ambos responderão aos
comandos enviados.
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Lista de comandos X-10
As funções Dim e Bright não se
restringem apenas à regulação da
intensidade luminosa, podendo vir a
ser usados para outras funções, tais
como o controlo da subida e descida
de estores ou o controlo de
aquecimento.
As funções Hail Request e Hail
Acknowledge são usadas para
determinar se é possível comunicar
com uma casa vizinha. Caso esta
situação se verifique, é necessário
usar um código de casa diferente ou
um filtro, que impede que os sinais
X-10 circulem para outras
habitações.
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Funcionamento
É possível construir sistemas mais complexos
recorrendo a controladores X-10 específicos. Estes
controladores permitem, através de uma interface
RS232 (porta série), comunicar com um PC de onde
recebem, por exemplo, programações horárias para
ligar ou desligar dispositivos e conjuntos de acções a
desencadear em determinadas circunstâncias, de uma
forma totalmente autónoma.
Estes controladores permitem controlar sistemas de
segurança como vigilância e intrusão que detectam
presenças/violações e também sistemas de prevenção
de acidentes, tais como, fugas de gás, inundações e
incêndios, cortando imediatamente o abastecimento de
água ou gás consoante o alerta, enviando em
simultâneo uma mensagem telefónica de emergência
ao proprietário, indicando o tipo de alarme (intrusão ou
emergência) que está a decorrer.
Central de alarme
compatível com o X-10
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Transmissão de sinais
A comunicação do X-10 recorre a um
pequeno sinal de potência existente na
rede eléctrica da habitação e modula
esse sinal numa frequência maior
(120KHz) e injecta-o de novo na rede
eléctrica de 230V AC, através do
módulo emissor, representando sinais
binários
(cada
bit
"1"
numa
transmissão X-10 é um “burst” de
120KHz na origem do sinal AC, e
cada bit "0" é a ausência deste
“burst”).
Este sinal é inserido logo a seguir à
passagem pela origem da onda
sinusoidal de 50Hz.
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Transmissão de sinais
O problema de comunicar pela rede eléctrica é ficar-se sujeito aos ruídos
que essa rede possa ter.
Os ruídos são sinais eléctricos indesejados que podem eventualmente existir na mesma
rede eléctrica a par dos sinais desejados.
Para reduzir a probabilidade de um sinal ser confundido com ruído, foi adoptada a
seguinte política: Por cada bit é enviado o seu valor lógico e o seu complemento.
Isto significa na prática que, sempre que se pretende enviar o bit 1, isso corresponde a
enviar um 1 (sinal de 120kHz na origem) seguido de um 0 (ausência de sinal).
O envio do bit 0 corresponde a enviar um 0 (ausência de sinal) seguido de um 1
(frequência de 120kHz na origem).
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Transmissão de sinais
A transmissão completa de uma telegrama X-10 necessita de onze ciclos de
corrente. A trama divide-se em três campos de informação:
Dois ciclos representam o Código de Início
Quatro ciclos representam o Código de Casa (letras de A-P)
Cinco ciclos representam o Código Numérico (1-16) ou o Código de Função
(acender a luz, apagar a luz, variar a luz, etc...).
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Transmissão de sinais
Código de início (Start Code), representado em 2 ciclos: 1 1 1 0 (sem envio do
complemento dos bits).
O campo seguinte, representado em 4 ciclos, representa o código da casa e
seus respectivos complementos.
Seguem-se mais 4 bits, que ocupam 4 ciclos, que representa o código do
aparelho/dispositivo ou o código da função (por exemplo, liga ou desliga).
Para distinguir este último campo é enviado um último bit (e respectivo
complemento) que identifica se o campo anterior se refere ao número de um
dispositivo (bit = 0) ou ao código de uma função (bit = 1).
Cada pacote completo deve ser enviado em dois grupos:
- o primeiro a indicar o aparelho
- o segundo a função a ser executada
Entre cada grupo é necessário uma pausa de 3 ciclos da rede eléctrica.
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Transmissão de sinais
Envio de um pacote
Exemplo: Ligar o módulo configurado com o módulo de casa A,
dispositivo 2.
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Limitações
Tem como aspecto negativo reduzir o ritmo de transmissão que fica
assim restrito a 50 bps (é enviado um bit por cada ciclo da rede
eléctrica).
Como consequência das baixas velocidades de transmissão, os
transmissores apenas são capazes de realizar operações simples que
envolvam poucos dados (ligar ou desligar aparelhos e luzes e regular a
intensidade luminosa de lâmpadas).
O X-10, como usa a rede eléctrica para comunicar não serve para lidar
com sinais digitais de alta resolução como sinais de vídeo, televisão e
hi-fi.
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Comparação dos protocolos
O X-10 é o protocolo de domótica mais utilizado no mundo, graças ao seu baixo custo, facilidade
de uso e grande variedade de equipamentos. O X10 encontra-se mais vocacionado para sistemas
do tipo "faça você mesmo". No mercado Norte Americano este tipo de dispositivos está muito
divulgado sendo comum encontrá-los até em supermercados. Contudo, o X10 é uma tecnologia
que não preenche todas as necessidades e possui algumas limitações funcionais.
Lucínio Preza de Araújo
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