CS5460A在單燈監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

隨著無線通信技術(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)也有了長足的發(fā)展。目前國內(nèi)很多公司都開發(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)問題：單燈狀態(tài)監(jiān)控的精度不高，無法精確得知單燈在運(yùn)行時(shí)電壓值、電流值等指標(biāo)。
??? 為了解決上述問題，現(xiàn)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)值通過城市照明監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)上傳到后臺服務(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量芯片。它可以精確測量瞬時(shí)電壓值、電流值和計(jì)算Irms、Vrms、瞬時(shí)功率、有功功率、無功功率。
??? 采集到的路燈的電壓值、電流值可以通過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(jiān)測。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)制器采用了過采樣原理，對高頻信號噪聲有很強(qiáng)的抑制性，因此輸入信號無需進(jìn)行復(fù)雜的濾波處理。

??? 圖2是本系統(tǒng)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，PWR_N為被測交流電中的零線，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。
1．3 CS5460A的接口設(shè)計(jì)
??? CS5460A的串行口包括CS、SDI、SDO、SCLK 4條控制線，與MC13213的I／O口連接十分方便。MC13213對CS5460A的操作通過寫一些命令字節(jié)來實(shí)現(xiàn)的，傳輸方式通過I／O接口來模擬SPI傳輸。其中命令字包括對寄存器的讀寫及對CS5460A的校準(zhǔn)，初始化配置等。設(shè)置CS5460A的數(shù)據(jù)輸入SDI、數(shù)據(jù)輸出SDO、串行時(shí)鐘SCLK、片選CS、復(fù)位引腳RESET分別與MC13213的PTA1～PTA5相連，在進(jìn)行測量之前要先對CS5460A進(jìn)行復(fù)位。CS5460A與MC13213的接口電路如圖3所示。

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