5.1.1. Introdução

    Uma firma escocêsa conhecida como Pico Electronics Ltd é reconhecida como a desenvolvedora do primeiro chip de calculadora do mundo (com todas as funções num único chip). Em 1976, a firma já havia desenvolvido uma série de chips cujos projetos tinham código de X-1 até X-9, e então tiveram uma idéia: Não seria maravilhoso se os consumidores pudessem controlar luzes e aparelhos remotamente sem ter que colocar cabos adicionais na casa? Com este objetivo deram início ao projeto denominado X-10. Eles foram ainda a uma companhia de áudio conhecida como BSR (reputável na época) e firmaram um acordo para que os produtos saissem com o nome da BSR.
    Então o projeto X-10 fez surgir os primeiros módulos que controlavam luz e aparelhos através da própria fiação elétrica da casa.
    Estes módulos BSR tiveram um rápido crescimento e companhias tais como Sears e Radio Shack rapidamente contribuíram com a disseminação entre os anos de 1978 e 79. A Sears os descontinuou mas a Radio Shack continua a vendê-los sob o nome Plug N'Power.
    Nos anos 90 a BSR fechou e o grupo de desenvolvimento original comprou a tecnologia, retirou o nome BSR e colocou o nome que é conhecido até hoje, X-10.
    Atualmente X-10 é tanto o padrão quanto a fábrica. Eles produzem dispositivos com seu próprio nome e produtos compatíveis com o padrão X-10 para muitas outras companhias. A empresa declara possuir mais de 4 milhões de fábricas controladas pelo padrão e até "grandes" como IBM possuem produtos compatíveis.

    X-10 é um protocolo de comunicação para efetuar o controle remoto de dispositivos elétricos. Foi projetado para comunicação entre  transmissores X-10 e receptores X-10 través da fiação elétrica comum de uma casa. Os módulos transmissores e receptores são usualmente colocados no lugar de tomadas e interruptores embora alguns necessitem de caixas elétricas especiais.
    Os transmissores enviam comandos simples tais como "turn on", "turn off" ou "dim" precedidos pela identificação do receptor a ser controlado. Cada receptor possui uma identificação e reage apenas aos comandos endereçados a ele.
    O transmissor X-10 mais simples é uma caixa pequena de controle com botões. Os botões selecionam  a unidade a ser controlada e qual função de controle a ser enviado (por exemplo, "turn on", "all units off", etc). O receptor mais simples é um módulo pequeno com um plug (para conectar na tomada padrão), uma tomada elétrica (para ligar o aparelho e poder controlá-lo) e dois seletores para ajustar a identificação do receptor. Entretanto a variedade de produtos não se restringe apenas a estes, incluindo controles remotos, sistemas de segurança, interfaces para TV e computador e até para telefone (atuação via qualquer telefone).
    O X-10 especifica um total de 256 endereços diferentes: 16 códigos de unidade (1-16) para cada um dos 16 códigos de casa (A-P). Normalmente um transmissor é ajustado para um certo código de casa e então pode controlar até 16 códigos de unidade. Não há restrição de se usar múltiplos transmissores, cada um ajustado para um código diferente de casa, na mesma fiação. Permite-se, ainda, que os receptores sejam ajustados para o mesmo código de casa e o mesmo código de unidade, o que possibilita que um mesmo comando emitido por um transmissor X-10 possa controlar múltiplos receptores em paralelo.
 

     Cada bit "1" numa transmissão X-10 é um burst de 120KHz no sinal AC, e cada bit "0" é a ausência deste burst.
    A duração de cada burst é de 1ms.
    Um burst é enviado a cada 60 graus, começando no cruzamento pelo zero da tensão AC (0, 60 graus, 120 graus, etc). Fazendo com que o sinal seja compatível com a potência trifásica (no qual as fases são deslocadas 60 graus uma das outras) conforme figura 1.
    O burst é enviado 3 vezes para cada bit, uma para cada cruzamento pelo zero. Isto é feito para enviar informações no momento mais calmo da tensão AC ao receptor, qualquer que seja a fase que este esteja. Isto leva à melhor relação sinal/ruído para transmissão de dados. Por conseguinte, a taxa real de transmissão de bits é de 2 bits/ciclo
   

    Além disso, cada bit é enviado com seu valor verdadeiro e complementado, e cada sequência de código é enviada duas vezes. Toda esta redundância para que os bits vençam o ruído da linha (segurança de transmissão).
    Um comando normal simples leva 11 ciclos de clock para terminar.
    Todos os comandos devem iniciar com o header 1110 (que leva dois ciclos).
    Em seguida, 4 ciclos informam os 4 bits que contém o Código da Casa (House Code), sendo na verdade 8 bits devido ao envio do valor verdadeiro e do complementar. Os últimos 5 ciclos AC são o Código da Unidade/Função (Unit/Function Code), um código de 5 bits (que leva 10 bits devido ao envio do valor verdadeiro e do complementar).
    Para qualquer código, com exceção do "dim" e do "bright" e dos dados que seguem a função "extended data", deve haver uma pausa de 3 ciclos antes de enviar outro comando ("dim" e "bright" não necessitam de pausa e o comando "extended data" deve ser sucedido pelos dados correspondentes).
    A única sequência que não obedece à regra verdadeiro/complementar são os bits do header, que apenas informam aos dispositivos que devem ficar escutando as informações da linha de novo.
    Uma transmissão completa deve ter o aspecto representado na figura 2.
   

    Na figura 3 temos os códigos de comandos X-10.
   

    Então, para ligar ("turn on") a unidade 12 do código de casa A, envia-se o seguinte comando:
 
1 1 1 0    0 1 1 0 1 0 0 1    1 0 0 1 1 0 1 0 0 1     (Casa A, Unidade 12)
 
então espera-se 3 ciclos da tensão AC e envia-se de novo a mesma sequência. A seguir, espera-se mais 3 ciclos e envia-se:
 
1 1 1 0    0 1 1 0 1 0 0 1     0 1 0 1 1 0 0 1 1 0     (Casa A, Função "turn on")
de novo espera-se por 3 ciclos e envia-se a mesma sequência pela segunda vez.

    A transmissão total leva 88 bits e 53 ciclos (44 ciclos mais 9 pausas) ou 0,883 segundos (para frequência de 60Hz da alimentação AC).

As especificações recomendáveis para garantir uma comunicação segura entre dispositivos X-10 são:
 

• frequência de oscilação da portadora:    120 KHz ± 5%
• detecção de cruzamento por zero:    100 µs ± 100 µs
• tamanho da portadora transmitida:    1 ms ± 50 µs
• potência média de saída do transmissor:    60 mW (5Vpp, 5 Ohms)
• tensão de isolação:    2500 Vrms, 60 Hz por 1 minuto

     Abaixo segue uma relação de  alguns dispositivos que obedecem ao padrão X-10 e seus respectivos preços em dólar (fonte: X-10 FAQ):

    Home Control Interface ($42): dispositivo que pode ser ligado a um computador (PC, Mac, Apple II ou Commodore) via porta serial e que permite a programação de até 128 eventos por 7 dias. Possui bateria e já vem com software básico.
    Mini-Controller ($8): dispositivo transmissor colocado na parede e que envia comandos simples aos dispositivos receptores. O comando é todo manual.
    Sundower ($13): Igual ao Mini-Controller, sendo que liga 4 unidades assim que o sol se põe e as desliga ao amanhecer.
    Appliance Module ($10): Receptor que atua em cargas de até 15 A, 500W. Permite ligar e desligar.
    Dimming Fixture Module ($44): Efetua o efeito de dimmer em lâmpadas incandescentes de até 300W.
    Wireless Receiver ($30): Recebe sinais de um transmissor sem fio e os retransmite para a casa, podendo atuar em até 8 dispositivos diferentes.
    Wireless Transmitter ($13): Controla dispositivos pela casa através de ondas de rádio. Funciona em conjunto com o Wireless Receiver.
    Wireless Security Receiver ($133): Recebe comandos do Wireless Security Transmitter. Pode acionar sirene de 95dBs, piscar todas as luzes da casa e fazer chamadas para até 4 números de telefone, transmitindo mensagens de até 15 segundos.
    Wireless Security Transmitter ($26): Arma e desarma alarmes. Envia comandos ao Wireless Security Receiver.
    Motion Detector ($38): Ao anoitecer, pode acionar até 4 outros dispositivos assim que algum movimento for detectado próximo a ele.
 System Amplifier ($262): dispositivo que permite aumentar o alcance dos comandos transmitidos no padrão X-10 (amplificando os sinais fracos que têm que percorrer distâncias longas dentro da casa). Permite ainda passar comandos X-10 de uma fase para outras fases da casa.
 Signal Bridge ($33): Permite passar comandos X-10 de uma fase para outras fases da casa. Possui alcance menor que o System Amplifier.

    Embora o padrão X-10 represente uma solução para automação residencial que envolva baixo custo e facilidade de instalação (devido à não necessidade de recabeamento da casa), não preenche todas as necessidades e possui limitações:
 
• nos Estados Unidos, onde, com certeza, o rigor nas instalações elétricas é bem maior que no Brasil, a experiência mostra que casas maiores que 185 metros quadrados passar a ser um problema para que o padrão X-10 possa cobrir toda esta área. Os sintomas são o envio e o não recebimento de comandos, ou o acionamento esporádico de alguns dispositivos. Como solução está a adoção de amplificadores de sinais;
• um outro problema comum, ocorre em casas/apartamentos nos quais se utiliza mais de uma fase na instalação elétrica. Assim, um transmissor instalado numa fase, pode enviar comandos que nunca cheguem ao receptor que está numa outra fase na casa. Como soluções está a colocação de capacitores de 0,1 µF entre as fases envolvidas, ou ainda a utilização de bridges (mais recomendável) ou o uso de amplificadores de sinal;
• a maioria dos dispositivos X-10 se comunica apenas em um sentido, sem opção de feedback. Dessa forma, um comando de acionamento (ou desacionamento) pode ser enviado mas não se ter certeza se foi recebido pelo outro dispositivo;
• não pode haver mais de um transmissor ativo ao mesmo tempo numa mesma fiação elétrica residencial. Isto se deve ao fato da não existência de um protocolo de acesso ao meio que detecte e resolva a contenção.
• alguns aparelhos, tais como televisores e equipamentos audio-visuais, podem possuir um capacitor entre a fase e o terra, para filtrar ruídos de alta frequência na alimentação. Estes filtrarão também os bursts com os comandos X-10 da linha;
• o comando de dimmer não se aplica a lâmpadas fluorescentes e halógenas;
• a potência mínima das lâmpadas para atuação deve ser de 50W;
• dependendo do local de utilização, 256 endereços passar a ser uma limitação;
• não possui outros meios físicos, tais como par-trançado, cabo coaxial, infravermelho e fibra ótica.