Les tensiomètres fixes à un ou trois galets sont des capteurs industriels conçus pour une installation fixe sur les lignes de production, où ils surveillent en continu la tension du produit en mouvement (fil, ruban, câble, tôle) pour des applications de contrôle de procédé, de régulation automatique et de contrôle qualité en ligne. Contrairement aux tensiomètres portables, ils sont intégrés à la machine et fonctionnent en continu pendant toute la production, transmettant leur signal à l’automate de ligne pour la régulation automatique de la tension au moyen de systèmes de compensation (freins, moteurs brushless, embrayages magnétiques).
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Configurations
Les configurations principales sont : à galet unique, où le capteur est intégré à un galet de guidage du produit ; le produit subit une légère déflexion autour du galet et la force exercée est proportionnelle à la tension (géométrie simple, mais exigeant une installation précise) ; à trois galets (la plus répandue), avec deux galets latéraux fixes et un galet central relié au capteur de force, géométrie plus robuste et indépendante de la précision de positionnement du produit ; et à pince pour rubans larges (avec des pinces à couteau qui captent la tension en plusieurs points de la largeur). Les capteurs de force utilisés sont principalement à jauges de contrainte, avec une classe d’exactitude de 0,1-0,5 % de la pleine échelle.
Caractéristiques techniques
Les tensiomètres fixes couvrent des étendues de quelques cN pour les filés fins jusqu’à plusieurs dizaines de kN pour les câbles et rubans industriels lourds. Les interfaces de sortie comprennent : analogique 4-20 mA ou 0-10 V pour l’intégration sur automates standard ; numérique RS-485 Modbus, Profibus, Profinet et EtherCAT pour l’intégration sur des systèmes industriels avancés. La réponse dynamique est typiquement de l’ordre de 1-10 ms, suffisante pour une régulation en temps réel même sur des lignes rapides. La rigidité mécanique et la durabilité en milieux sévères sont des caractéristiques essentielles de fiabilité dans le temps. Les indices de protection typiques sont IP65-IP67 pour l’environnement industriel.
Applications de procédé
Les applications en ligne de production sont variées : lignes de tréfilage de fils métalliques (contrôle de la tension aux différentes passes de tréfilage, pour éviter les ruptures) ; lignes de filature textile (contrôle de la tension du filé à tous les stades du procédé) ; lignes d’extrusion et de calandrage de rubans plastiques et caoutchoutés ; lignes de laminage et de découpe de feuilles minces (contrôle de la tension sur les lignes de refendage et d’affinage) ; production de câbles électriques et optiques (contrôle de la tension lors du toronnage, du gainage et du marquage) ; et lignes d’impression rotative (contrôle de la tension du papier ou du film, pour éviter les plis et les défauts de repérage).
Systèmes de compensation
La valeur de tension mesurée par le tensiomètre fixe est typiquement comparée à une valeur de consigne définie par le procédé ; l’écart alimente un système de régulation PID qui agit sur des actionneurs (freins à poudre magnétique, moteurs brushless, embrayages électromagnétiques, tirages motorisés) afin de maintenir la tension constante. La précision de la régulation dépend de la qualité du capteur, de la rapidité de réponse du système de compensation et de l’inertie mécanique du procédé. Les solutions avancées utilisent des logiques de commande prédictive fondées sur des modèles de procédé, pour améliorer encore la stabilité.
Normes et installation
L’étalonnage des tensiomètres fixes se réalise lors de l’installation, avec des masses calibrées ou des dynamomètres de référence appliqués au produit immobilisé en position de travail. La vérification périodique peut être effectuée sur site au moyen de procédures dédiées (par exemple en remplaçant le produit par une corde calibrée). La conformité aux directives de sécurité des machines (directive 2006/42/CE en Europe) et aux exigences de compatibilité électromagnétique (CEM) est essentielle pour l’intégration dans des machines industrielles. Les interfaces doivent être compatibles avec les systèmes du constructeur de la machine.
Critères de choix
Le choix du tensiomètre fixe tient compte : de l’étendue de tension de travail (préférer des capteurs dimensionnés pour travailler entre 30 et 70 % de la pleine échelle, pour une exactitude maximale) ; de la géométrie du produit et de la vitesse de ligne ; des interfaces numériques exigées par le système automate du client ; de l’indice de protection IP ; de la disponibilité d’accessoires de montage standard pour une intégration mécanique rapide ; et du support technique disponible pour la mise en service et le réglage de la régulation PID.
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