X10: La domótica sale del cascarón

por Ricardo Vega el 04/10/2014

En los últimos posts hemos estado hablando de KNX y los protocolos inalámbricos domóticos. Sin embargo, nos faltan una serie de protocolos empleados en domótica que pueden ser específicos o más ampliamente empleados en el ámbito de la automatización industrial. Hoy empezamos con el primero de ellos, X10.

La tecnología X10 de corrientes portadoras (Conocida en inglés como PLC - Power Line Carrier; caracterizada por emplear la red eléctrica como medio de transmisión) fue desarrollada entre 1976 y 1978 por ingenieros en Pico Electronics Ltd, en Glenrothes, Escocia. Proviene de una familia de chips, que son los resultados de los proyectos X (la serie X). Esta empresa comenzó a desarrollar el proyecto con la idea de obtener un circuito que se pudiera implementar en un dispositivo para ser controlado remotamente.

Este fue el primer módulo que podía controlar cualquier dispositivo a través de la línea de corriente doméstica (120 ó 220 V y 50 ó 60 Hz), modulando impulsos de 120 kHz. (Ausencia de este impulso=0, presencia de este impulso=1). Con un protocolo sencillo de direccionamiento se podía identificar cualquier elemento de la red, en total 256 direcciones.

Telegrama
X-10

El protocolo contemplaba 16 grupos de direcciones llamados ''House-codes'' y 16 direcciones individuales llamadas''Unit-codes''. A este protocolo se le añadieron ''tiras'' de comandos llamados ''control strings'' que no son mas que ceros y unos agrupados formando comandos preestablecidos por el propio protocolo.

Estas señales las podían recibir todos los módulos, pero sólo actuaba sobre aquel al que iba dirigida (los primeros bits de la señal eran el identificador del módulo).

La frecuencia de transmisión era la de la corriente eléctrica (50 ó 60 Hz.), y la señal completa incluyendo dirección y función ocupaba 48 bits, o sea que para mandar una señal a un dispositivo a una frecuencia de 50 Hz. (hablaríamos de un ancho de banda de 50 bits por segundo) se tardaría casi un segundo.

Hoy en día X10 es un estándar y a la vez un fabricante de estos mismos productos y productos compatibles con X10 (alarmas, televisiones, contestadores, interfaces de ordenador, etc.). A pesar de que sólo tiene seis funciones, ha cubierto un hueco muy importante en el mercado y se ha consolidado como una buena y barata línea de productos, lo que ha acercado la domótica a presupuestos menores. Sus principales ventajas son:

  • Sencillo.
  • Bajo coste.
  • Modular.
  • Fácil instalación y programación.

La filosofía fundamental de diseño de X10 es la de que los productos puedan interoperar entre ellos, y la compatibilidad con los productos anteriores de la misma gama, es decir, equipos instalados hace 20 años siguen funcionando con la gama actual.

El sistema X10 ha sido desarrollado para ser flexible y fácil de usar. Se puede empezar con un producto en particular, por ejemplo un mando a distancia, y expandir luego el sistema para incluir la seguridad o el control con el ordenador, siempre que desee, con componentes fáciles de instalar y que no requieren cableados especiales.

El sistema X10 proporciona:

  • Conectar y Funcionar (Plug and Play).
  • Facilidad de manejo.
  • Confort y diversión.

Descripción del sistema X10

Las transmisiones X10 se sincronizan con el paso por el cero de la corriente alterna. Las interfaces PLC proporcionan una onda de 50 Hz. con un retraso máximo de 100 nanosegundos desde el paso por cero de la corriente alterna. El máximo retraso entre el comienzo del envío y los pulsos de 120 kHz. es de 50 nanosegundos. Un 1 binario se representa por un pulso de 120 kHz. durante 1 milisegundo en el punto cero mientras que el 0 binario se representa por la ausencia de ese pulso. El pulso de 1 milisegundo se transmite tres veces para que coincida con el paso por cero en las tres fases para un sistema trifásico.

La transmisión completa de un código X10 necesita once ciclos de corriente. Los dos primeros ciclos representan el Código de inicio. Los cuatro siguientes ciclos representan el Código de Casa (letras A-P), los siguientes cinco representan o bien el Código Numérico (1-16) o bien el Código de Función (encender, apagar, aumento de intensidad, etc.) Este bloque completo (código de inicio, código de casa y código de función o numérico) se transmite siempre dos veces, separando cada dos códigos por tres ciclos de la corriente, excepto para funciones de regulación de intensidad que se transmiten de forma continúa por lo menos dos veces sin separación entre códigos.

Dentro de cada bloque de códigos, cada cuatro o cinco bits de código deben ser transmitidos en modo normal y complementario en medios ciclos alternados de corriente. Por ejemplo, si un pulso de 1 milisegundo se transmite en medio ciclo (1 binario), entonces no se transmitirá nada en la siguiente mitad del ciclo (0 binario).

Dentro del mercado, podemos diferenciar claramente entre dos tipos de módulos diferentes:

  • Módulos convencionales. Son dispositivos que se conectan a la red eléctrica a través de un enchufe. El direccionamiento se establece en el propio dispositivo de manera manual, seleccionando el deseado mediante una rueda que llevan incorporada.
  • Micro-módulos. Pensados para empotrar en cajas de derivación. Son mucho más compactos y su direccionamiento se establece por software.

Posibles Problemas

Sin embargo, existen una serie de problemas en el empleo de este protocolo donde podemos destacar:

  • Ruido y armónicos.
  • Atenuación.
  • Interferencias con otras instalaciones vecinas.

Para solucionar estas desventajas, se recurre a la instalación de un filtro acoplador al comienzo de la vivienda, que elimina el ruido de alta frecuencia, evitando así en gran parte estos problemas.

Evolución a A10

Por otra parte, buscando solucionar los problemas descritos en el apartado anterior, a parte de la instalación de filtros, se ha llevado a cabo una modificación del estándar, evolucionándolo al conocido A-10 cuyas principales características son:

  • Asegura compatibilidad total con X10
  • Mayor potencia. La transmisión de señales se lleva a cabo a 6 Vpp (amplitud en Voltios de pico a pico) en vez de 3Vpp (X10).
  • Robustez ante el ruido en la red.
  • Mayor seguridad al implementar transmisión en los módulos receptores.
  • Todos son micro-módulos.

Como vemos, X10, o más concretamente A10, es una solución perfectamente válida en entornos donde no necesitemos un gran nivel de automatización y demos preferencia a nuestro bolsillo. Es muy fácil de instalar, tiene alguna que otra librería disponible para Arduino y sobre todo, vuelvo a recalcar, es muy barata.

La próxima semana hablaré de Lonworks, que viene a ser un poco el KNX americano.

Te espero la próxima semana! :)

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