随着家用电器设备在家庭中普及率的不断提高，人们越来越希望有一种方便实用的操作控制系统，把自己家庭内所有的家用电器统一成为一个系统，以达到便于集中管理的目的。本文介绍一种国外发达国家所流行的家庭自动化系统—X10系列载波遥控系统，它的特点如下：①利用电力线作为控制信号的传输媒体，可减少设备系统的费用；②控制信号采用编码脉宽调制方式，线路简单工作可靠，而且遥控线路多达256路；③控制方法灵活多变，有电力线控、超声波遥控、时间控制器定时遥控、电话线路遥控等多种方式，可适应不同场合需要；④本家庭自动化控制系统可改组为公用系统，如舞台灯光或单位用电设备的集中控制等。
家庭控制系统的组成
家庭控制系统组成如图1。它是在原有电力线的基础上安装上若干个电源插座，整个系统的控制器及受控器均通过插座“挂”在电力线上。所有用电设备则通过受控器接受控制器的控制。常用的控制器有3种：
1．主控器，型号为X10－014311，是整个系统的中心，它的底部有房码（HOUSE CODE）预选拨盘开关，共有A～P16个预置位。正面有一个盖，把盖打开便露出控制按钮。这些按钮包括单元码（UNIT CODE）数字键1～16个。由房码与单元码合成地址码，如A2。此外还有6个指令按钮，分别是开（ON）、关（OFF）、全开（ALLON）、全关（ALL OFF）、调光（BRIGHT）、调暗（DIM）。假如房码置A，单元码按下2，接着按下ON，则被设置为A2的受控器便打开，与之相连的用电器具便开始工作。主控器可任意插在电力线（同一根线）内的任一插座中，也可随身携带或用时插入、用完拨出。主控器拨出后不会影响受控器的工作状态，这是因为受控器有记忆功能。
需在远离电力线的地方遥控电器设备时，可采用带有超声波接收功能的主控器，型号为X10—014301，它除具有超声波接收功能外，其它方面（包括外型）均与X10—014311相同。与之配套的是超声波指令发射器X10－014401，它上面的按钮个数及排列均与X10—014311上的按钮一样，功能也一样。它用9V叠层电池供电。
另一种称为迷你型的主控器，体积很小，可装进衣袋里，型号为X10－MC260，它的功能与X10—014311一样，仅少8个单元按钮，只能控制16×8路（即A～P，1～8），这在大多数情况下是足够用的。
2．时钟及定时开关控制器，型号为6321，它能显示标准时间，并能记忆16个时间信息， 可在1天内分别对8个用电器具实行“开”、“关”各一次的定时控制。
3．电话线路控制器，型号为CAT·NO·43－151，它能通过电话线使控制器发出载波指令去控制受控器，达到控制家用电器设备的目的。对于上班地点离家较远、平时家中无人的双职工家庭，使用这种系统更显得方便。
常用的受控器有灯型和设备型两种：
1．灯型，型号为X10-014501。这种受控器专用于电阻性负载。它的外形好像一个较大的转换插头，可插入电力线的插座内，上面所设的插座专供用电器插入使用。底部有两个地址预置拨盘开关，分别为A～P和1～16，此时用电器只能受控制器控制，没有手动功能。
另一种灯型受控器的型号为X10—014711，它比014501的功能多，增加了“手动”功能，免除了使用时频繁插拔的麻烦。受控器正面中央有一个开关及一个按钮，拨动开关可置“开”或置“关”，一旦置“关”，则控制器对它无能为力。但在开关置“开”时，仍可通过操纵按钮置“开”或“关”。即使由按钮已经置“关”，仍可再接受控制器的控制。X10-014711没带插头、插座，可直接固定在墙上或固定在安装板上。
2．设备型，型号为X10—0141611，它与014511的外型、大小基本一样，只是内部采用继电器来控制电路的通断，而灯型受控器采用的是双向可控硅。
不管是控制器或受控器，耗电均很小，每个平均小于2W。X10－014501可带灯型负载（电阻性负载）300W（110V）或600W（220V）；X10—014711可带电阻性负载500W（120V）或950W（220V）；X10—014611可带电阻性负载电流15A，或1／3HP的电动机，带电视机负载约400W。
公用系统简介
将本文介绍的家庭自动化控制系统用于公共设施，会收到更好的效果。图2绘出了一座高层教学楼内灯光集中控制图，采用了一个主控制器可管理16×16=256个教室，有一个人管理就足够了。主控制器采用D14311，而受控器采用014711固定安装式，每室1个。若负荷超出受控器的范围，可多并联一个受控器。晚间上课时，主控器可按下“ALL ON”，晚间上课结束时可按下“ALL OFF”即可。如果有部分教室不上课，可由控制器单独控制有关开关，使这部分教室的灯不亮。控制器可任意插入本线路内任何地方的插座即可，管理人员可在16层中的任意地方进行管理。
上述系统也可以作为舞台灯光集中控制系统，控制人员可对舞台灯实行任意的开、关或调光控制。
电路工作原理
系统的工作原理见图3。控制器由地址及指令编码器通过改变编码开关的位置得到合适的地址信号及指令信号，与载频振荡器产生的载频信号在调制器内进行脉宽调制。为了在解码时便于识别脉冲群的始末，由电源提供频率为50Hz的信号，经限幅整形后形成同步信号，与上述信号一起加到调制器内进行调制。从调制器出来的已调波通过电力线输送给受话器。受话器从电力线接收到裁波调制信号后，与同步信号产生器产生的同步信号及本地载频发生器产生载频恢复信号一起送到解调器解调，然后由解码器解码，得到地址信号及指令信号，其中地址信号与本地预置的地址码比较，若一致则指令信号被选中，指令信号送执行机构执行，负载则得到控制。
1．控制器X10—014311的电路图见图4。220V的交流电源经C\(_{1}\)、R1降压后，经VD\(_{1}\)、VD2整流，C\(_{4}\)滤波，得到一个直流电压供IC使用。R2、RP\(_{1}\)、C2、C\(_{3}\)与IC内部电路构成载频振荡器，产生约160kHz的载频。由R3、C\(_{6}\)、R4、VD\(_{4}\)、VD5构成频率为50Hz方波发生器，用以产生同步信号，VD\(_{4}\)、VD5为拑位二极管，限制加到IC第12脚的电平。由地址编码开关AN\(_{1}\)～AN16、S\(_{1－1}\)～S1-4可以得到256种不同的组合。先选房码，再按下单元码按钮，最后按下指令按钮，则含有地址及指令的信号便会在同步信号到来的时候在IC内与载频信号进行调制。由IC第15脚输出已调波，经选频放大器放大后由T\(_{1}\)初级抽头经C5输送到电力线上。VT\(_{1}\)、R5、R\(_{6}\)、R7、T\(_{1}\)、R8、C\(_{7}\)组成选频放大器，C7为槽路电容。在已调波送至电力线路的期间，L\(_{1}\)起阻止已调波被短路的作用。
2．灯型受控器X10—014711的工作原理：电路见图5，交流电源的主回路见图中的粗黑线。可以看出，只要设法控制可控硅的导通角，便可以控制电灯的开、关、亮、暗。S\(_{3}\)合上后，交流电源通过C2降压，并经过R\(_{1}\)、变压器T的初级线圈加到由VD2、VD\(_{3}\)构成的整流电路，经C6、C\(_{7}\)滤波后供IC作为直流电源用。由控制器发送的已调波由选频回路——变压器T的次级及C5选出后，经D\(_{4}\)、D5限幅，由C\(_{8}\)加到IC的第1脚，在IC内部进行解码。RP1、R\(_{4}\)、C3、C\(_{4}\)与IC的第4、第5脚内部电路构成载频振荡器，产生一个载频信号，供解调用。解调动作的协调要依靠同步信号，同步信号由R3、VD\(_{6}\)、VD7、R\(_{6}\)、C9组成的有关电路产生，由IC第18脚输入。解调解码后的信息包括地址信号和指令信号，共中地址信号送到本地地址预置器比较，比较结果若一致，则指令信号可经C\(_{1}\)耦合到可控硅的控制极，指示可控硅执行相应动作。本控制器另设手动功能。S3闭合，电路则开始工作；S\(_{3}\)断开，电路则切断，不再接受指令。S3合上后，按AN\(_{1}\)，可交替开闭可控硅。
X10—014501与之大同小异，仅缺少“手动”部分功能，若要手动，需插、拔电源插头。
3．设备型受控器X10—014611电路见图6。它与014711相同之处不再重复，不同之处是电路中没有采用可控硅，而是采用了循环式继电器触点。VT\(_{1}\)接到一个脉冲时，会短时导通，220V交流电通过VT1加到继电路K的线圈上，磁力吸动线圈内的衔铁，衔铁则冲击一个转轮，使旋转式开关JK的触点转过90，每一个脉冲均可使触点转过90°，起到交替开关的作用。若开关JK已处于“开”状态，再由控制器发出一个“开”指令，此时IC会通过R\(_{1}\)、VD1、C\(_{3}\)、R2、C\(_{7}\)、R10、VD\(_{8}\)、VD9去检测开关JK的工作情况，若JK置“开”，JK接高电平，则IC检测到高电平，当再收到“开”的指令时，IC会拒绝接受命令；若JK处于“关”状态，IC会检测到低电平，此时IC可以接受“开”的指令，但却拒绝接受“关”的指令。
由于所用电源均是通过电容降压后取得的，底板可能会带电，在自己拆装、维修或调试时应特别小心。（王辉）