PSTN實(shí)現(xiàn)智能路燈控制器

　　1 引言

　　遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中通信采用的物理鏈路有: 現(xiàn)場(chǎng)總線形式， 如CAN、RS-422/485 等;Internet 形式;PSTN(公用電話網(wǎng))形式。從目前的技術(shù)條件及從通信距離、實(shí)時(shí)性、可靠性與安全性等諸多方面的綜合評(píng)價(jià)，基于公用電話網(wǎng)(PSTN)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)更適合一些。故針對(duì)路燈管理處設(shè)備陳舊、可靠性差、設(shè)備有限、投資少、故障多、線路多、管理維護(hù)不方便等情況，選擇PSTN 通訊方式，設(shè)計(jì)開發(fā)基于AT89S8252 智能路燈控制器， 對(duì)城市路燈運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程智能監(jiān)控。

　　智能路燈控制器是系統(tǒng)的主要組成部分。它關(guān)系到上位機(jī)與路燈控制器的信息交互， 是系統(tǒng)信息交換的樞紐。智能路燈控制器既可以起到上傳下達(dá)的作用，也可以單獨(dú)對(duì)路燈進(jìn)行控制。它與上位機(jī)是采用PSTN 通信，完成控制器運(yùn)行數(shù)據(jù)的傳輸。這樣既可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信，也可以節(jié)約線路成本。控制更為精細(xì)。系統(tǒng)構(gòu)架如圖1所示。

　　2 智能路燈控制器硬件電路設(shè)計(jì)與功能描述

　　2.1 測(cè)量電路

　　在測(cè)量電路中， 采樣電路需要采集三相電壓信號(hào)和四相電流信號(hào)(包括零線電流) 。本系統(tǒng)采用直流采樣法。電壓變化電路如圖2 所示。

　　圖2 中PT1 是一種電流型電壓互感器，A 相輸入電壓經(jīng)限流電阻R1(100K)，使PT1 初級(jí)(原邊)的額定電流為2.

　　2mA，次級(jí)(副邊)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)相同的電流。通過運(yùn)算放大器(LF353)，用戶可以通過調(diào)節(jié)反饋電阻R3 的值在輸出端得到所要求的電壓輸出。以標(biāo)準(zhǔn)工頻電壓220V 為例，可以算出轉(zhuǎn)換后A 相電壓有效值為:，轉(zhuǎn)換后的電壓信號(hào)滿足各元器件的輸入電壓要求。

　　電流變換電路采用精密電流互感器CTY205A(CT1)，電流變化電路如圖3 所示。

　　通過運(yùn)算放大器(LF353)的作用，用戶可以調(diào)節(jié)反饋電阻R4 的值在輸出端得到所要求的電壓輸出。以電流(交流值A(chǔ)C)5A 為例，電流互感器轉(zhuǎn)換出來的電流信號(hào)為:，轉(zhuǎn)換后的電流信號(hào)滿足系統(tǒng)各元器件的輸入電壓要求。

　　電壓電流經(jīng)互感器變換， 輸入雙四選一譯碼器， 微處理器通過控制電壓、電流值進(jìn)行多路轉(zhuǎn)換。選用LF353 連接成射極跟隨器，起到隔離、跟隨的作用。多路轉(zhuǎn)換模塊如圖4 所示。電壓電流監(jiān)測(cè)模塊選用有效值轉(zhuǎn)換芯片AD536 計(jì)算輸入的復(fù)雜的交流值A(chǔ)C 的均方根值， 輸出一個(gè)等效的直流值D C 。再輸入系統(tǒng)中的ADC 轉(zhuǎn)換電路。電壓電流監(jiān)測(cè)模塊如圖5 所示。

　　電壓電流監(jiān)測(cè)模塊所采集的兩路信號(hào)需經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器變換后輸入控制器，因此選用DS2450 模數(shù)轉(zhuǎn)換接口芯片。DS2450 是DALLAS 公司生產(chǎn)的一線式4 通道逐次逼近式A/D 轉(zhuǎn)換器，其輸入電壓范圍、轉(zhuǎn)換精度位數(shù)、報(bào)警門限電壓可編程;每個(gè)通道有各自的存儲(chǔ)器以存儲(chǔ)電壓范圍設(shè)置、轉(zhuǎn)換結(jié)果、門限電壓等參數(shù);普通方式下串行通信速率達(dá)16.3kbps，超速工作時(shí)速率達(dá)142kbps，片內(nèi)16 位循環(huán)冗余校驗(yàn)碼生成器可用于檢測(cè)通信的正確性;DS2450 采用8 引腳SOIC 小體積封裝形式， 既可用單5V 電源供電， 也可采用寄生電源方式供電。電路正常工作時(shí)僅消耗2. 5mW 功率，不工作時(shí)消耗25 μW。CPU 只需一根端口線就能與諸多一線式芯片通信， 占用微處理器的端口較少， 可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。模數(shù)轉(zhuǎn)換接口電路如圖6 所示。