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行智能監控，采用CS5460A及MC13213組成單燈測控節點，將ZigBee技術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程及CS5460A的編程配置。系統具有電路簡單、體積小、功耗低、精度高、成本低等特點，具有較高的實用價值。
關鍵詞：CS5460A；MC13213；采集

引言
隨著無線通信技術和計算機技術的飛速發展，城市照明監控技術也有了長足的發展。目前國內很多公司都開發了智能城市照明監控系統，但這些系統都存在一個問題：單燈狀態監控的精度不高，無法精確得知單燈在運行時電壓值、電流值等指標。
為了解決上述問題，現采用CS5460A對單燈的電壓有效值、電流有效值等進行精確檢測，然后將單燈的狀態值通過城市照明監控網絡上傳到后臺服務器，以便實時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網絡中的節點分為三類：協調器、路由節點、終端節點。路端單燈測控器由路由節點或終端節點加上外圍采集控制模塊構成，其作用是接收主控發送的命令，對路燈進行控制和狀態的采集。各節點均采用Freescale公司生產的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、低壓中斷和鍵盤中斷等功能。MC13213支持專用點到點，簡單星形以及MASH網絡，采用Figure 8 Wireless Z-stack的符合ZigBee標準的網絡。
CS5460A是一個包含2個△-∑模／數轉換器(ADC)、功率計算功能、電能到頻率轉換器和1個串行接口的完整的功率測量芯片。它可以精確測量瞬時電壓值、電流值和計算Irms、Vrms、瞬時功率、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網絡及GPRS上傳到后臺服務器，以便對整條路的路燈狀態進行更好的監測。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，因此輸入信號無需進行復雜的濾波處理。

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，PWR_N為被測交流電中的零線，LOAD為連接負載的交流火線。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起到保護電路的作用。