蒙特福Montalvo活辊式张力传感器ES-L-F2-6-750N-ER-19工作原理及技术参数

蒙特福Montalvo活辊式张力传感器ES-L-F2-6-750N-ER-19工作原理及技术参数

蒙特福Montalvo ES-L-F2-6-750N-ER-19属于活辊式张力传感器，是卷材加工行业专用的张力检测元件，广泛应用于薄膜、纸张、无纺布、金属箔材、胶带等卷材生产线。该传感器采用活辊结构设计，将卷材运行过程中产生的张力转化为力学载荷，内置高精度应变片测力单元，把机械力转换成标准电信号，输送至张力控制器，实现卷材张力的实时采集与闭环控制。型号中750N代表传感器额定测力量程，ER代表信号输出类型，配套安装辊筒，可直接集成在放卷、收卷或者中间牵引工位，在卷材高速运行时持续监测张力，降低断带、拉伸变形、褶皱、收卷不齐等生产缺陷。传感器的安装对同轴度、包角有一定要求，参数选型错误或者包角设置偏差，会直接造成张力测量失真，影响整条产线的张力控制稳定性，下面逐条介绍该传感器的技术参数以及工作原理。

1. 核心测力技术参数。该型号ES-L-F2-6-750N-ER-19额定测量量程为750N，也就是传感器能够承受的额定载荷上限750牛顿，该载荷为卷材施加在活辊上的合力。传感器允许的过载能力为150%FS，也就是最大可短时承受1125N载荷，超过该极限载荷会造成应变片形变，传感器零点漂移甚至直接损坏；极限破坏载荷为300%FS，一旦达到该数值传感器结构会失效。测量精度为±0.25%FS，代表全量程范围内测量误差很小，满足高精度卷材生产工况；重复性误差≤±0.1%FS，多次相同载荷下输出信号一致性高，长期运行测量稳定。零点温漂指标≤0.02%FS/℃，在现场环境温度变化时，零点漂移量小，减少温度带来的测量偏差，适合车间温度存在小幅波动的产线。

2. 结构与机械参数。

ES-L-F2-6-750N-ER-19为双支点活辊式结构，F2代表传感器安装形式，6代表配套辊筒安装尺寸规格。传感器主体受力壳体采用高强度航空级铝合金材质，表面做阳极氧化防腐处理，抗锈蚀，同时降低自重对测量结果的影响。内置受力弹性体，弹性体经过时效热处理，降低长期受力蠕变。辊筒安装轴径按照型号规格为6英寸适配结构，辊筒依靠两侧传感器支撑，卷材包绕在活辊表面，卷材张力的分力全部作用在两支传感器弹性体上。传感器本体允许的工作环境温度范围为-20℃～+70℃，存储温度-30℃~+80℃，工作环境湿度要求0~90%RH，无冷凝，凝露环境会侵蚀内部应变片和线路，需要做好防护。防护等级IP65，壳体可以阻挡粉尘和飞溅水，适合普通工业车间，不能直接浸泡在液体中。

3. 电气输出参数。

型号后缀ER代表放大信号输出型，传感器内部集成信号放大电路，不需要额外外接变送器。激励供电电压为DC 24V，是工业自动化常用供电规格，适配绝大多数张力控制器。标准输出信号为0~10V电压信号，对应0~750N满量程载荷，载荷越大输出电压越高；部分兼容4-20mA版本可按需配置，本型号为0-10V输出。输出阻抗低，信号抗干扰能力优于未放大的毫伏信号传感器。信号电缆采用屏蔽线缆，标配电缆长度19英尺，也就是约5.79米，电缆带有屏蔽层，屏蔽层单端接地，降低变频器、电机带来的电磁干扰。信号分辨率高于16bit，能够捕捉卷材张力微小变化，适配高速卷材生产线。输出信号线性度≤±0.25%FS，载荷和输出电压保持良好线性关系。

4. 安装适配参数。

该活辊张力传感器为两端支撑结构，两个传感器成对使用，分别安装在活辊左右两端，共同承担卷材张力带来的载荷。推荐卷材包角范围15°~170°，实际张力计算需要结合卷材在活辊上的包角，传感器采集的是两个张力矢量的合力，包角直接影响载荷换算。安装时辊筒的水平同轴度公差≤0.1mm，同轴偏差会带来额外侧向力，造成测量误差。传感器安装底座预留固定安装孔，使用高强度螺栓紧固，底座必须刚性牢固，不能有晃动或者弹性形变，底座变形会引入额外测量载荷。辊筒转动要求转动灵活，无卡滞，辊筒轴承摩擦力需要尽可能小，轴承摩擦会叠加到测力结果上，带来固定测量偏差。

5. 工作原理：弹性体与应变片力学转换原理。

传感器内部核心元件为弹性体和金属应变片，应变片牢固粘贴在弹性体表面。卷材经过活辊时，卷材上下两股张力形成合力，垂直作用到传感器弹性体上，弹性体在受力后产生微量的弹性形变，形变幅度非常微小，肉眼无法观察。应变片跟随弹性体同步拉伸或者压缩，应变片内部金属丝长度发生变化，随之改变应变片的电阻值。应变片组成惠斯通电桥电路，电阻的微小变化会转换成微弱的毫伏级电压信号，载荷越大，弹性体形变越大，应变片电阻变化越明显，输出的原始电压信号就越大。只要载荷在额定量程内，弹性体形变属于弹性形变，载荷撤销之后，弹性体可以恢复原始形态，应变片电阻回到初始零点，不会产生变形。

6. 工作原理：信号放大与变送原理。

原始惠斯通电桥输出的毫伏信号很微弱，容易被现场工业电磁噪声淹没。ES-L-F2-6-750N-ER-19内置放大电路板，将应变电桥输出的微弱模拟信号做放大、滤波、温度补偿处理。板载电路内置温度补偿电阻，抵消环境温度变化带来的应变片温漂，降低温度对测量精度的影响。经过放大、滤波处理后，转换成标准0~10V模拟电压信号输出。信号经过滤波处理，能够过滤卷材高速运行时产生的瞬时张力尖峰杂波，避免控制器误判张力。

7. 工作原理：张力矢量换算原理。

活辊式张力传感器不是直接测量卷材本身的张力，而是测量卷材包绕活辊后，两侧卷材张力形成的合力。卷材进入辊筒的张力T1，离开辊筒的张力T2，在稳定匀速运行时T1=T2=T。根据力学矢量合成，传感器检测到的合力F=2*T*sin(θ/2)，θ为卷材在活辊上的包角。张力控制器接收传感器传回的合力信号，在控制器内输入包角参数，通过公式反向计算，换算得到卷材实际张力T。这也是活辊张力传感器使用时必须准确设置包角的核心原因，包角参数设置错误，会直接导致张力读数出现固定偏差。卷材启停、加减速时T1与T2会短暂不等，传感器会实时捕捉合力变化，实时反馈张力波动。

蒙特福Montalvo活辊式张力传感器ES-L-F2-6-750N-ER-19工作原理及技术参数

8. 工作原理：闭环张力控制联动原理。

传感器输出的0~10V模拟张力信号，传输至Montalvo张力控制器，控制器持续对比实际张力数值和操作人员设定的目标张力值。当卷材实际张力低于设定值，控制器输出信号，调节制动器或者伺服电机，增大卷材阻力，提升张力；当实际张力高于设定值，控制器输出信号降低制动扭矩，减小张力。ES-L-F2-6-750N-ER-19持续不间断采集张力，形成实时反馈，构建完整闭环控制，把卷材张力稳定维持在设定区间，抵消卷材厚薄波动、辊径变化、加减速惯性带来的张力扰动。

9. 零点校准原理。

传感器长期使用，受到温度、蠕变影响，零点会出现漂移，设备支持零点校准。在卷材脱离活辊，无载荷状态下执行零点标定，此时弹性体不受卷材张力，应变电桥输出归零。控制器记录零点基准，后续所有张力测量数值都是基于该零点计算。如果不做零点校准，空载状态下就会存在读数，造成全程张力测量值整体偏移。传感器内部电路支持远程零点校准，可在控制器端完成操作，不需要现场拆卸传感器。

10. 工况适配原理。

该活辊式结构适合卷材连续走料场景，卷材和辊筒之间依靠摩擦力带动辊筒自由旋转，卷材不会发生滑动划伤。辊筒随卷材同步转动，传感器只承受垂直方向的合力，不承受卷材走向的轴向摩擦力，因此对卷材表面友好，适合薄膜、箔材这类易划伤的材料。传感器只负责检测张力，不参与制动，张力调节由后端的制动器、电机完成。传感器可以捕捉瞬态张力冲击，卷材断带瞬间张力消失，传感器信号快速跌落，控制器可以利用该信号触发断带报警，实现产线安全停机。

11. 配套使用与选型限制说明。

该型号为成对使用传感器，单支传感器只能承受单侧载荷，整套活辊需要两支ES-L-F2-6-750N-ER-19分别支撑辊筒两端，两支传感器的信号相加得到总合力，再换算卷材张力。选型时卷材最大工作张力换算后的合力不能超过750N量程，一般推荐实际工作载荷控制在量程20%~80%区间，这个区间传感器线性度、稳定性最好，尽量避免长期满量程运行。如果长期工作载荷低于量程10%，信噪比变差，微小张力波动很难识别。

12. 维护相关参数与性能衰减特性。

弹性体金属材料存在蠕变特性，长期持续承受载荷，零点会缓慢漂移，需要定期校准，常规工况推荐每3个月做一次零点校准，高负荷连续产线缩短至每月一次。应变片和内部电路板设计寿命，在额定载荷、正常环境下，可达到千万次载荷循环。传感器不能承受侧向冲击载荷，侧向力会直接破坏弹性体，造成测量失效。电缆弯折次数存在上限，避免电缆反复弯折拉扯，防止内部信号线断裂。

13. 使用限制参数。

传感器不允许承受冲击超载，卷材突然断带、辊筒撞击会产生瞬时冲击载荷，冲击载荷极易超出150%过载范围，损坏传感器。禁止在强腐蚀、强酸碱、高盐雾环境直接使用，这类工况需要额外增加防护外壳。信号电缆不能和大功率动力电缆并行近距离敷设，并行敷设会引入电磁干扰，造成张力读数跳变。传感器底座不允许焊接，焊接高温会传导到弹性体，破坏应变片，损坏传感器。

14. 补充参数与信号特性。

传感器信号响应时间小于5ms，可以快速捕捉卷材高速生产过程中的张力瞬时变化，适配高速生产线。温度补偿范围覆盖-20~70℃，在这个区间内温度带来的测量误差被电路补偿。传感器不自带显示功能，张力数值需要在配套Montalvo张力控制器上读取。输出信号为单极性0~10V，载荷为0时输出0V，满量程750N对应输出10V。