CS5460A在路燈單燈監控系統中的應用

摘要：為了更精確地對城市的路燈進(jìn)行智能監控，采用CS5460A及MC13213組成單燈測控節點(diǎn)，將ZigBee技術(shù)應用到照明監控系統中去。詳細論述了單燈測控系統的設計過(guò)程及CS5460A的編程配置。系統具有電路簡(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(zhù)無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)和計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，城市照明監控技術(shù)也有了長(cháng)足的發(fā)展。目前國內很多公司都開(kāi)發(fā)了智能城市照明監控系統，但這些系統都存在一個(gè)問(wèn)題：單燈狀態(tài)監控的精度不高，無(wú)法精確得知單燈在運行時(shí)電壓值、電流值等指標。
為了解決上述問(wèn)題，現采用CS5460A對單燈的電壓有效值、電流有效值等進(jìn)行精確檢測，然后將單燈的狀態(tài)值通過(guò)城市照明監控網(wǎng)絡(luò )上傳到后臺服務(wù)器，以便實(shí)時(shí)精確監控照明設施的運行狀況。

1 系統硬件設計
1．1 單燈監控系統架構
照明監控系統的ZigBee網(wǎng)絡(luò )中的節點(diǎn)分為三類(lèi)：協(xié)調器、路由節點(diǎn)、終端節點(diǎn)。路端單燈測控器由路由節點(diǎn)或終端節點(diǎn)加上外圍采集控制模塊構成，其作用是接收主控發(fā)送的命令，對路燈進(jìn)行控制和狀態(tài)的采集。各節點(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／數轉換器、低壓中斷和鍵盤(pán)中斷等功能。MC13213支持專(zhuān)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標準的網(wǎng)絡(luò )。
CS5460A是一個(gè)包含2個(gè)△-∑模／數轉換器(ADC)、功率計算功能、電能到頻率轉換器和1個(gè)串行接口的完整的功率測量芯片。它可以精確測量瞬時(shí)電壓值、電流值和計算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上傳到后臺服務(wù)器，以便對整條路的路燈狀態(tài)進(jìn)行更好的監測。單燈監控系統主要由MC13213模塊和CS5460A采樣電路組成，同時(shí)包含繼電器控制電路。單燈測控系統的整體架構如圖1所示。

1．2 采集電路的設計
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△-∑調制器采用了過(guò)采樣原理，對高頻信號噪聲有很強的抑制性，因此輸入信號無(wú)需進(jìn)行復雜的濾波處理。

圖2是本系統檢測電壓和電流輸入采樣電路。其中PWR_L為被測交流電中的火線(xiàn)，PWR_N為被測交流電中的零線(xiàn)，LOAD為連接負載的交流火線(xiàn)。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起到保護電路的作用。