1  引言

    为防止起重机因操作不当和过大的起重力矩而发生倾翻、折臂等事故，起重机必须安装力矩限制器，以确保安全作业，且作为安全保护装置的力矩限制器必须具有很高的可靠性、稳定性和检测精度。为此，我们采用ATMEGA128单片机为力矩限制器的主控CPU，设计中采用了一些新技术和方法，提高了系统的测试精度和抗干扰能力。

2  系统组成及功能

    该力矩器限制器主要由压力传感器、角度传感器、长度传感器、测量及数据传输与处理系统等组成。来自外界的待测信号：主/副钩起吊重量、起重臂的角度、起重臂的长度（汽车吊），分别经各自的传感器检测、前置预处理、信号放大后，通过电缆传输到控制器内，由ATMEGA128单片机A/D输入，进行相应的运算处理后求得起重机的起重臂角及工作幅度、实际起重量、额定起重量、实际起重量与额定起重量的百分比等，显示并作输出控制；在报警时记录数据；另外通过串行口可与上位机进行数据传送。

    该系统的主要功能是：

    1、实现起重机起重力矩的安全监测，实时显示起重机的工作幅度、实际起重量、额定起重量，起重臂角，实时时钟等。

    2、中文会话式人机界面设置预警值、报警值、钢丝绳数、起重臂的长度等参数；实时时钟校正；工作方式选择；实际起重量零位校正。

    3、当起重机实际起重量与额定起重量的百分比大于或等于预警值时，指示灯闪亮作预警处理。

    4、当起重机实际起重量与额定起重量的百分比大于或等于报警值时，系统声光报警，同时切断起重机向危险方向的动作，但允许其向安全方向动作。并对危险、超载等异常起重工作情况进行记录，以便进行分析查询管理。

3  硬件设计

    力矩限制器应用现场环境恶劣，且起重机对其可靠性要求非常高，因此在设计时主要从数据采集、数据记录准确性与可靠性以及抗干扰等方面考虑。系统主控制器采用ATMEGA128单片机，其片内集成了128K字节的Flash存储器，4K字节在线可编程EEPROM，4K字节SRAM，外围有2个全双工UART串行通讯接口。本系统的硬件结构图见图1。

图1

3．1数据采集通道

    主/副钩起重量及其相应工作幅度经各自的传感器检测并经放大处理后送A/D转换器，采用单片A/D多路信号分时转换的方法以简化设计并降低成本。起重量采用桥式压力传感器检测，其输出电压信号为0~20mV,一般情况下，人们将此毫伏信号直接通过电缆传送到系统的放大电路中进行放大处理。但实践表明，该电压信号在工业现场恶劣环境下远距离传送时经常受到干扰，影响了系统的检测精度与正常工作。为解决此问题，在本系统设计中采用

传感器信号经前置预处理，放大到0~5V电压，送CPU进行A/D采样见图2。

前置处理

角度传感器信号

主钩传感器信号

前置处理

副钩传感器信号

前置处理

信号放大器

长度传感器信号

前置处理

信号放大器

信号放大器

信号放大器