Curso Profissional de Electrónica, Automação e Comando
Disciplina: Automação e Comando
Módulo: Domótica

Comunicação no X-10
O protocolo de comunicação X-10 consiste no envio de sinais binários pela rede eléctrica, usando uma portadora em amplitude (Amplitude Shift Keying – ASK) a 120 KHz. As transmissões X-10 são sincronizadas com a transição pelo zero da frequência da linha de potência AC (50Hz), uma vez que o ponto de passagem por zero possui menos ruído e está sujeito a menor interferência por parte de outros dispositivos ligados à rede eléctrica.
A presença de uma modulação em amplitude de 120KHz durante 1ms, na passagem por zero da onda sinusoidal, é usada para representar os símbolos binários que são transmitidos: o 1 e o 0. O primeiro é representado pela presença da modulação em amplitude de 120KHz, enquanto que o segundo é representado pela sua ausência. Os receptores são sincronizados para receber a portadora 120KHz, a cada passagem por zero da onda de 50Hz.

Figura A-1 – Modulação em amplitude de 120KHz na passagem por zero da linha de
potência AC de 50Hz.

Qualquer passagem por zero pode ser utilizada, tanto no sentido positivo como no sentido negativo.

A primeira passagem por zero pode ser uma transição positiva ou negativa e depende unicamente de quando ocorre a primeira modulação em amplitude no início da mensagem, uma vez que os receptores usam as primeiras modulações em amplitude para começar a contar os bits da mensagem.
Devido às necessidades de potência por parte do equipamento comercial, são geralmente utilizados sistemas de distribuição de energia de três fases, pelo que cada onda AC corresponde a cada uma das fases do sistema de distribuição de energia.
Assim, se o transmissor estiver numa fase e o receptor numa das outras duas, as mensagens não são recebidas por falta de sincronismo entre aqueles, no que diz respeito às passagens por zero. Para resolver este problema, a modulação em amplitude de 120KHz é transmitida três vezes, para coincidir com as três passagens por zero das três fases do sistema de distribuição de energia.

Mensagens X-10
Cada mensagem X-10 é constituída por 13 bits distribuídos por três campos: 4 correspondentes ao campo código de início (start code), 4 ao campo código de casa (house code) e 5 ao campo código de unidade (unit code) ou ao campo código de função (function code). A transmissão completa da mensagem X-10 inclui 11 ciclos de potência: os dois primeiros representam o código de início, os quatro seguintes, o código de casa e os 5 últimos, o código de unidade ou o código de função.

A Figura seguinte mostra o formato da mensagem.

O campo código de início, constituído por 4 bits, é usado para alertar os receptores de que está a chegar uma nova mensagem. Cada bit deste campo é transmitido num meio ciclo AC, constituindo uma excepção à transmissão padrão dos símbolos (um ciclo por bit).
O campo código de casa possui o código da casa que varia de A a P. Por fim, o último campo da mensagem corresponde ao campo código de unidade ou ao campo código de função. A distinção entre estes dois campos é efectuada através do último bit, designado por bit de função (function bit). Se este estiver a 0, os 4 bits precedentes correspondem ao campo código de unidade e contêm o endereço do módulo X-10 a controlar. Se estiver a 1, os 4 bits precedentes correspondem ao campo código de função e contêm a função a ser executada pelo módulo X-10.
Existem assim dois tipos de mensagens X-10, correspondentes às combinações código de casa/código de unidade e código de casa/código de função.
Ao receber a primeira, o módulo X-10 fica apto a poder executar uma função que lhe será enviada para o mesmo código de casa da primeira mensagem. Esta função é transmitida na mensagem código de casa/código de função.
É possível endereçar vários módulos, enviando uma mensagem código de casa/código de unidade correspondente a cada um dos módulos, tornando-os aptos a receber uma mensagem código de casa/código de função e a executar a respectiva função.

Pacotes X-10
A mensagem X-10 é sempre transmitida duas vezes, aos pares, num pacote de 26 bits, sem intervalo de ciclos entre as mensagens. Ao transmitir a mensagem duas vezes, garante-se redundância na transmissão permitindo assim aos dispositivos receptores a possibilidade de comparar as duas mensagens do pacote. Estes dispositivos podem usar apenas uma das mensagens ou as duas. Entre a transmissão de cada pacote X-10 há um intervalo de três ciclos de potência.
Os receptores necessitam de um mínimo de três ciclos de potência a seguir à recepção de um pacote, para poderem receber o pacote seguinte. Os comandos BRIGHT e DIM constituem uma excepção, já que na sua transmissão não existem intervalos entre os pacotes X-10.

Curso Profissional de Electrónica, Automação e Comando
Disciplina: Automação e Comando
Módulo: Domótica

X-10

Introdução

O sistema X-10 apareceu em 1976, através da empresa escocesa Pico Electronics que tentou desenvolver um sistema de automação doméstica que utilizasse a rede eléctrica como meio de comunicação e que permitisse controlar de forma remota os aparelhos e luzes de uma qualquer habitação.

Com vista a obter o apoio financeiro necessário para o desenvolvimento e distribuição dos seus produtos, a Pico Electronics associou-se à BSR em 1978, o que resultou na criação da X-10 Ltd, que desenvolveu o sistema X-10, tal como hoje se conhece.

Os fundadores da X-10 Ltd estabeleceram os seguintes princípios no que diz respeito à manufactura e comercialização dos seus produtos:
• Os produtos deveriam possuir circuitos integrados com objectivos de desempenhos específicos, isto é, adequados à aplicação;
• A manufactura desses produtos deveria ser barata e feita em grandes quantidades;
• Os produtos deveriam ser introduzidos no mercado a preços bastante acessíveis.

Posteriormente foi estabelecido um acordo com a Sears, Roebuck and Company, e com a Radio Shack. Em 1979 a X-10 Ltd começou a distribuir o sistema X-10 a estas duas empresas que, por sua vez, o introduziram com sucesso no mercado.

Controladores e Módulos

A linha de automação doméstica criada pela companhia X-10 Ltd baseia-se em dois componentes básicos: controladores e módulos receptores. A comunicação entre estes dispositivos é feita pela rede eléctrica – os primeiros enviam sinais (comandos), que são recebidos pelos segundos.

Os módulos receptores são simples adaptadores que se ligam entre o dispositivo a controlar (por exemplo, um aparelho electrodoméstico ou uma lâmpada) e a rede eléctrica.

Existem duas classes básicas de módulos receptores: os módulos de lâmpadas e os módulos de aplicativos. Os primeiros permitem ligar/desligar e efectuar o dim/bright (diminuição/aumento do nível de intensidade luminosa) das lâmpadas incandescentes.
Os segundos usam um relé para ligar/desligar qualquer aplicativo que a eles se encontre ligado, pelo que permitem controlar motores, lâmpadas fluorescentes, etc.
Os controladores enviam comandos pela rede eléctrica para os módulos a fim de controlar os dispositivos que lhes estão ligados. Tais controladores podem ser simples, isto é, possuir um número reduzido de comandos, ou então ser mais complexos, com relógio integrado e acesso telefónico. Em geral, qualquer controlador pode ser usado para controlar qualquer módulo. Além disso, os mesmos módulos podem ser controlados por mais do que um controlador.
Posteriormente à criação de controladores e módulos que comunicavam exclusivamente através da rede eléctrica, foram desenvolvidos outros, cuja infraestrutura de comunicação se baseia em radiofrequência ou infravermelhos e que permite implementar funções que não se adequam a uma comunicação via rede eléctrica.
Muitos dos controladores são operados manualmente pelo utilizador. Ao pressionar os botões existentes no controlador, o utilizador selecciona o módulo e a acção (função) a ser executada.
Por exemplo, para acender uma lâmpada endereçada pelo módulo 8, o utilizador pressiona o botão 8, seguido pelo botão “ON”. Cada botão, ao ser pressionado, faz com que o controlador transmita um pacote de informação pela rede eléctrica. Assim, por exemplo, para acender uma lâmpada são transmitidos dois pacotes: o primeiro, identificando o módulo a controlar; o segundo, enviando a função a ser executada.

O sistema X-10 possui um conjunto básico de funções (ou comandos) que podem ser executados pelos módulos de lâmpadas e de aplicativos (os módulos de aplicativos apenas podem executar três das funções existentes no conjunto).

A Tabela A-1 e A-2 representa o conjunto básico de funções.

A selecção de um módulo é feita recorrendo ao seu endereço. Os endereços X- 10 são constituídos por duas partes: código de casa (House Code) com 4 bits e código de unidade (Unit Code), também com 4 bits. A primeira corresponde a um determinado circuito de comando e tem 16 posições possíveis (de A a P), enquanto que a segunda corresponde a uma zona de um determinado circuito de comando e tem também 16 posições possíveis (de 1 a 16).
Em geral, numa determinada casa, é atribuído o mesmo código de casa aos controladores e aos módulos, sendo o código de unidade utilizado para seleccionar cada um desses módulos em particular. O código de casa é usado para separar módulos que podem estar instalados em casas ou apartamentos adjacentes, mas que partilham a mesma rede eléctrica. Podem-se utilizar vários códigos de casa na mesma casa desde que não se verifique interferência com casas vizinhas. Os códigos de casa e de unidade são atribuídos aos módulos e aos controladores mediante o uso de selectores rotativos.

Tal como foi mencionado anteriormente, para seleccionar o módulo e para que seja, por ele, executada uma função específica, devem enviar-se dois pacotes que correspondem a dois tipos de comandos: comandos de endereços e comandos de funções. Os primeiros identificam os módulos que se pretendem controlar e os segundos a função a desencadear pelo módulo.
Quando o controlador envia um comando de endereço, os módulos com esse endereço passam a estar receptivos ao comando de função que está para chegar. Deste modo, assim que o recebem, executam a ordem.

Aqui ficam as palestras apresentadas na Conferência:

A Domótica e a Casa do Futuro
Quarta-feira, 8 de Março de 2006 / 14h30-17h30
Anfiteatro – Complexo Pedagógico, Cientifico e
Tecnológico da Universidade de Aveiro

Tratam-se de palestras (completas – 40 páginas) muito elucidativas sobre os vários aspectos técnicos ligados a este temática, como de pode ver pelos títulos das mesmas:

“Domótica – Tecnologia do Futuro ou Tecnologia para o Futuro?”
“Redes para Automação de Edifícios”
“DomoBus – The User in Control”
“EIB-Protocolo de Integração de Equipamentos de Domótica”
“ O Protocolo DALI e a sua Aplicação em Soluções de Domótica”

06-AveiroDomus06 Text p14

Muito interessante.