CS5460A在路燈單燈監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

摘要：為了更精確地對(duì)城市的路燈進(jìn)行智能監(jiān)控，采用CS5460A及MC13213組成單燈測(cè)控節(jié)點(diǎn)，將ZigBee技術(shù)應(yīng)用到照明監(jiān)控系統(tǒng)中去。詳細(xì)論述了單燈測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程及CS5460A的編程配置。系統(tǒng)具有電路簡(jiǎn)單、體積小、功耗低、精度高、成本低等特點(diǎn)，具有較高的實(shí)用價(jià)值。
關(guān)鍵詞：CS5460A；MC13213；采集

引言
隨著無(wú)線通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，城市照明監(jiān)控技術(shù)也有了長(zhǎng)足的發(fā)展。目前國(guó)內(nèi)很多公司都開(kāi)發(fā)了智能城市照明監(jiān)控系統(tǒng)，但這些系統(tǒng)都存在一個(gè)問(wèn)題：單燈狀態(tài)監(jiān)控的精度不高，無(wú)法精確得知單燈在運(yùn)行時(shí)電壓值、電流值等指標(biāo)。
為了解決上述問(wèn)題，現(xiàn)采用CS5460A對(duì)單燈的電壓有效值、電流有效值等進(jìn)行精確檢測(cè)，然后將單燈的狀態(tài)值通過(guò)城市照明監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)上傳到后臺(tái)服務(wù)器，以便實(shí)時(shí)精確監(jiān)控照明設(shè)施的運(yùn)行狀況。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
1．1 單燈監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)
照明監(jiān)控系統(tǒng)的ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)分為三類：協(xié)調(diào)器、路由節(jié)點(diǎn)、終端節(jié)點(diǎn)。路端單燈測(cè)控器由路由節(jié)點(diǎn)或終端節(jié)點(diǎn)加上外圍采集控制模塊構(gòu)成，其作用是接收主控發(fā)送的命令，對(duì)路燈進(jìn)行控制和狀態(tài)的采集。各節(jié)點(diǎn)均采用Freescale公司生產(chǎn)的2.4GHz射頻芯片MC13213，它采用Freescale公司的低電壓、低功耗HCS08核心，并帶有嵌入式閃存、10位模／數(shù)轉(zhuǎn)換器、低壓中斷和鍵盤中斷等功能。MC13213支持專用點(diǎn)到點(diǎn)，簡(jiǎn)單星形以及MASH網(wǎng)絡(luò)，采用Figure 8 Wireless Z-stack的符合ZigBee標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)。
CS5460A是一個(gè)包含2個(gè)△-∑模／數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)、功率計(jì)算功能、電能到頻率轉(zhuǎn)換器和1個(gè)串行接口的完整的功率測(cè)量芯片。它可以精確測(cè)量瞬時(shí)電壓值、電流值和計(jì)算Irms、Vrms、瞬時(shí)功率、有功功率、無(wú)功功率。
采集到的路燈的電壓值、電流值可以通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò)及GPRS上傳到后臺(tái)服務(wù)器，以便對(duì)整條路的路燈狀態(tài)進(jìn)行更好的監(jiān)測(cè)。單燈監(jiān)控系統(tǒng)主要由MC13213模塊和CS5460A采樣電路組成，同時(shí)包含繼電器控制電路。單燈測(cè)控系統(tǒng)的整體架構(gòu)如圖1所示。

1．2 采集電路的設(shè)計(jì)
CS5460A的電壓通道的最大有效值輸入為250 mV。電流通道集成有一個(gè)增益可編程放大器(PGA)，輸入的電平最大有效值可為250 mV或50 mV。由于CS5460A的△-∑調(diào)制器采用了過(guò)采樣原理，對(duì)高頻信號(hào)噪聲有很強(qiáng)的抑制性，因此輸入信號(hào)無(wú)需進(jìn)行復(fù)雜的濾波處理。

圖2是本系統(tǒng)檢測(cè)電壓和電流輸入采樣電路。其中PWR_L為被測(cè)交流電中的火線，PWR_N為被測(cè)交流電中的零線，LOAD為連接負(fù)載的交流火線。圖中電壓互感器采用的是TV1005-1M，它是一種電流型電壓互感器。電流互感器采用的是TA1005-1M，它采用電阻法獲得互感電壓。其中的二極管D1～D4起到保護(hù)電路的作用。