Автоматизация освещения с использованием технологии Х10

X10 — широко используемый стандарт в области домашней автоматизации.

X10 определяет метод и протокол передачи управляющих сигналов-команд (“включить”, “выключить”, “ярче”, “темнее” и т.д.) по силовой электропроводке на электронные модули, к которым подключены управляемые электробытовые и осветительные приборы.

Всего в сеть X10 может быть объединено до 256 групп устройств с разными адресами.

С точки зрения логики организации сети X10 все устройства можно разбить на две большие группы: контроллеры и исполнительные модули.

Контроллеры отвечают за генерацию команд X10 и, помимо ручного кнопочного управления, могут иметь встроенный таймер или специализированное устройство ввода внешнего воздействия (датчик освещенности, фотоприемник инфракрасного излучения от пульта дистанционного управления и т.д.).

Исполнительные модули, выполняют команды, передаваемые тем или иным контроллером, управляя коммутацией электропитания бытового или осветительного прибора, играя роль “умного” выключателя.

Наиболее распространены модули двух типов: ламповые (lamp module) и приборные (appliance module).

Ламповые модули представляют собой тиристорные регуляторы мощности и обеспечивают, помимо функций включения и выключения, плавную регулировку яркости свечения электроламп (функция диммера , от английского слова dimmer — “реостат”, “темнитель”).

Приборные модули оснащены электромагнитным реле для переключения питания и не предназначены для плавной регулировки подаваемой на нагрузку мощности.

С функциональной точки зрения сеть Х10 включает следующие компоненты:

Передатчики — позволяют передавать специальные коды команд в формате Х10 по электросети. Такими устройствами являются: программируемые таймеры, посылающие сигналы в нужное время; компьютерные модули, выполняющие заданные программы по управлению электроприборами; датчики температуры, освещенности, движения и др., которые при наступлении определенных событий посылают соответствующие сигналы приемникам.

Приемники — принимают команды Х10 и выполняют их: включают или выключают свет, регулируют освещенность и т.д. На каждом приемнике имеются селекторы установки его адреса: 16 возможных кодов дома (А — P) и 16 возможных кодов модуля (1 -16), то есть всего 256 различных адресов. Несколько приемников могут иметь тот же адрес, в этом случае они управляются одновременно.

Трансиверы — принимают сигналы от инфракрасных или радио пультов дистанционного управления и передают их в электросеть, преобразовав в формат Х10.

Пульты ДУ — обеспечивают дистанционное управление устройствами Х10 по ИК или радио каналам. Наиболее удобны универсальные пульты ДУ, с их помощью можно управлять как устройствами Х10, так и аудио/видео аппаратурой.

Линейное оборудование — повторители/ретрансляторы сигналов, фильтры скачков напряжения или тока, противопомеховые фильтры, блокираторы сигналов. Эти устройства используются для повышения надежности и безотказности системы в целом. Хотя в простых системах возможно достижение прекрасных результатов и без использования этих средств, но всегда лучше подстраховаться.

Измерительное оборудование — используется для измерения уровней полезных сигналов Х10 и помех в электросети при выполнении монтажных и пуско-наладочных работ.

Как работает Х10

Каждый электроприбор, которым надлежит управлять, подключается к сети через индивидуальный приемник. Приемники могут быть встроенными в выключатели, в виде отдельных микромодулей или DIN-rail модулей. Существует большая номенклатура этих приемников, перекрывающая практически весь ассортимент домашней электротехники и электроники.

Управляющие сигналы Х10 передаются к приемникам по тем же силовым проводам, что и напряжение 220 вольт.

Передатчиком может быть телефонный контроллер, таймер, многофункциональный интерфейс тревоги/управления, панель системы безопасности, компьютерный интерфейс и т.д.

Так же существуют беспроводные передатчики дистанционного управления (пульты, брелки, датчики и т.д.), они используют радиосигнал 310 или 433МГц. Радиосигнал принимается специальным приемником и конвертируется в управляющие сигналы Х10.

Рассмотрим несколько примеров управления:

Пример управления освещением

Мини таймер МТ10Е дает возможность управлять всеми светильниками, подключенными к ламповому модулю LM12. Доступно управление вручную (кнопками на корпусе) и по заранее установленному времени. Управляющие сигналы передаются по силовой проводке. Доступны следующие функции: “включить/выключить”, “темнее/ярче”, “включить весь свет”, “выключить все”.

Пример дистанционного управления светом

Поскольку пульт универсальный “8 в 1”, то можно управлять и аудио – видео техникой. Пульт можно использовать в любой комнате, радиосигнал проходит сквозь стены и перекрытия.

Для преобразования радиосигналов в управляющие сигналы Х10 нам необходим радиотрансивер. Лучшим выбором здесь будет — ТМ13. Он является и приемопередатчиком и управляемым релейным модулем. К нему мы подключим электрообогреватель. Стандартный выключатель заменим ламповым модулем LW11, теперь светом можно управлять вручную и с пульта.

Использование домашнего компьютера

В компьютерный интерфейс СМ11 вы можете заранее записать несколько серий команд (сценариев). Например, таких как “прием гостей”, “просмотр кино”, “ночной режим” и т.д. После сохранения сценариев в интерфейсе компьютер можно выключить. Запускается сценарий нажатием одной кнопки пульта дистанционного управления. Трансивер принимает радиосигналы пульта, конвертирует их в управляющие сигналы Х10 и передает по сети компьютерному интерфейсу.

Интерфейс СМ11 может реалистично имитировать присутствие хозяев в доме, используя задержку времени и учитывая закат/восход солнца. Все модули, включенные в сеть, могут управляться с пульта, вручную и с экрана компьютера.

Работа модулей X10 с различными типами нагрузок

Нагрузки, которые могут быть подключены к устройствам Х10, можно разделить на две большие группы: “линейные” и “нелинейные”.

Еще одну большую группу составляют электронные устройства, не имеющие трансформатора на входе — телевизоры, радиоприемники.

Кроме того, в эту же группу входят флуоресцентные лампы.

Линейные нагрузки имеют только активное сопротивление и практически не имеют реактивного (индуктивного или емкостного). Примерами могут служить лампы накаливания, включаемые непосредственно в осветительную сеть и электронагревательные приборы (ТЭНы).

Нелинейные нагрузки имеют значительное реактивное сопротивление. К такому типу нагрузок относятся, например, электродвигатели и трансформаторы.

Следует иметь в виду, что в современной электротехнике распространено применение различных электронных устройств, встраиваемых в корпуса изделий и предназначенных для «интеллектуального» управления нагрузками (например, для плавного включения ламп накаливания). Такие устройства не могут считаться линейными нагрузками.

Следует помнить, что ламповые модули с опцией диммера (LM12, LD11, LM15S…) предназначены для управления только линейными нагрузками!

Управление электронными устройствами (например, телевизорами) диммерами может приводить к выходу этих устройств из строя!

Для управления электронными устройствами можно применять только приборные модули Х10, имеющие релейный выход (AM12, AM12W, AD10).

Таким образом, для каждого типа нагрузок предназначены определенные модули X10.

Умное освещение

Рассмотрим пару вариантов управления освещением и электророзетками на примере типовой двушки времен Хрущева.

Первый вариант.

Используется уже существующая электропроводка, не требующая капитальной реконструкции. Единственное, что необходимо будет сделать, это заменить старые установочные коробки выключателей и подрозетники. С этого лучше и начать. В распределительном щитке, на вводе в квартиру, устанавливаем фильтр FD10 (давит все внешние шумы).

Меняем обычные выключатели на “умные”. Двухклавишный PLC-R 2204E для ванной и туалета, остальные одноклавишные PLC-R 2203E.

Все выключатели диммируемые, запоминают последний уровень яркости. К входной двери, на липучке, приклеиваем радиодатчик движения MS13E. Свет включится сам, как только вы вошли в квартиру. Все розетки в квартире устанавливаем европейского стандарта.

Неплохо установить парочку релейных модулей PLC-P 2027G (например, для удаленного управления телевизором в детской и стереосистемой). Никак не помешает сценарный контроллер СМ11.

И последний штрих – включаем в розетку радиобазу PLC-T 4022G (передает управляющие команды исполнительным модулям).

Для дистанционного управления вполне подойдет универсальный пульт UR24E (рулит освещением, розетками, TV, CD, DVD и так далее).

Всего на сумму 553 у.е.

Второй вариант

Иной раз сделать “Умный Дом” проще, чем сделать дом действительно умным. Чтобы не пришлось через год, другой опять что-то сверлить, необходимо установить квартирный щиток автоматики.

От каждой группы розеток, каждого выключателя и каждой группы светильников протянуть трехжильный кабель прямо в щиток (на силовую панель), без всяких соединений в комнатах. Если вдруг передумаете делать дом умным, вы сможете соединить провода так, чтобы схема стала классической, с выключателем, который просто размыкает линию фазы. Зато в будущем такая геометрия проводки позволит легко вернуться к плану.

Не забудьте протянуть кабель от кнопки входного звонка и домофона. Разводку информационных проводов, по крайней мере, телевизионных, телефонных и компьютерных, желательно сделать централизованной и тоже свести в щитке автоматики.

Для разводки телевизионного сигнала кабель лучше брать как можно более качественный, желательно посеребренный и с фторопластовым диэлектриком. И подключать его к антенным розеткам, а не просто выводить концы наружу.

Телефонную линию, как и компьютерную сеть лучше разводить витой парой пятой категории (Cat5e), а розетки RG-45 ставить как для подключения компьютеров, так и для телефонов.

В щиток автоматики устанавливаем одно УЗО (устройство защитного отключения) на всю квартиру, лучше “ABB”, “Legrand” или “Siemens”. Один фильтр FD10.

Семь ламповых модулей LD11, по числу групп освещения. Запоминают последний уровень яркости, поддерживают команды “включить/выключить”, “темнее/ярче”, “включить весь свет” и “выключить все”. Два релейных модуля AD10, для управления розетками в комнатах. Поддерживают команды “включить/выключить” и “выключить все”.

Вместо обычных выключателей устанавливаем кнопочные, а вместо обычных розеток, розетки с защитным заземлением. Такие электроустановочные изделия на нашем рынке предлагают многие производители, неплохой дизайн у “Legrand” (Франция).

Как и в первом варианте, для автоматического включения света в коридоре используем радиодатчик движения MS13E. Для создания сценариев — контроллер СМ11. Для дистанционного управления — радиобазу PLC-T 4022G и универсальный пульт UR24E.

Всего на сумму 742 y.e.