FLOWEVO

Module and Communication
Description for Firmware Version
5.51

Page 1

Contents
1

2

3

General ............................................................................................................................................ 4
1.1

For your safety......................................................................................................................... 4

1.2

Intended use ............................................................................................................................ 4

1.3

Implementation guidelines ..................................................................................................... 5

1.4

Loss of warranty / liability / disclaimer ................................................................................... 5

Measurement cell with hose connections ...................................................................................... 6
2.1

Hose connection / hose material ............................................................................................ 6

2.2

Gas flow ................................................................................................................................... 6

2.3

Mounting / installation site ..................................................................................................... 6

Assignment and characteristics of the FLOWEVO terminal pins ....................................................... 7
3.1

Current consumption .............................................................................................................. 74

LED status display ............................................................................................................................ 8

5

Data interfaces ................................................................................................................................ 8

6

5.1

Function of the COM signal (communication) ........................................................................ 8

5.2

Data exchange between master and FLOWEVO (slave) ............................................................ 9

Modbus communication ................................................................................................................. 9
6.1

Automatic detection of baud rate, framing format and Modbus dialect ............................. 10

6.2

Structure of Modbus data telegrams .................................................................................... 10

6.3

Modbus communication device ............................................................................................ 11

6.4

Modbus slave ID .................................................................................................................... 11

6.5

Modbus control commands .................................................................................................. 13

6.5.1

Control command 0x03 → Read Holding Register ........................................................ 13

6.5.2

Control command 0x06 → Write Single Register.......................................................... 14

6.6
7

8

Calculating the checksum ...................................................................................................... 16

Register overview .......................................................................................................................... 17
7.1

Meaning of the individual bits in the status bit bar (SYS_Status): ........................................ 18

7.2

Description of the unit code: ................................................................................................. 18

Information on start-up and operation ......................................................................................... 19
8.1

Self-test.................................................................................................................................. 19

8.2

Setting the zero point ............................................................................................................ 19

8.3

Setting the end point ............................................................................................................. 20

8.4

Calculating the correction value for the end point ............................................................... 20

8.5

Restoring the calibration parameters to factory settings ..................................................... 20
Page 2

9Annex ............................................................................................................................................. 21
9.1

Mechanical dimensions [mm] ............................................................................................... 21

9.2

FLOWEVO operation on a microcontroller .............................................................................. 22

9.3

FLOWEVO operation on a PC ................................................................................................... 23

10

Legal information ...................................................................................................................... 24

Page 3

1

GeneralThe FLOWEVO is a further development the tried-and-tested smartMODULFLOW, which has been
improved in many ways. Its convenient interfaces make it quick and easy to integrate into existingmeasuring and control systems.
The most important changes to the FLOWEVO in comparison to the smartMODULFLOW
•
•
•
•
•

Expanded operating voltage range of 3.3 V – 6.0 V DC (+/- 5%)
Status display via 2 LEDs (red/green)
Upgraded firmware, powerful processor
Improved mechanical setup, more aesthetic design
Modbus ASCII (standard and smartGAS-specific) and RTU protocols supported

The FLOWEVO is based on the physical measurement method of infrared absorption and, in addition toits selectivity, it provides the best conditions for reliable and precise measurements.
Its compact design and the low maintenance effort make it ideal for use in difficult conditions.
1.1 For your safety
Meaning of warning signs
The following warning signs are used in this document to indicate the corresponding warning texts.
CAUTION!

Indicates a potential hazardous situation. If this is not avoided, injuries or damage to the productor environment may occur.
Also warns against improper use.
NOTE

Information on the use of the product
Before connecting and using the FLOWEVO, ensure that you have fully ready and understood these
instructions. Please contact our Service department if you have any questions or if anything is unclear.
Warning signs indicate important information.
Keep these instructions in a safe place or give them to the device operator for safe keeping if necessary;
if the device is sold, the instructions must be transferred to the purchaser. When installing andoperating the device, you must follow the statutory requirements and guidelines that relate to thisproduct!
1.2 Intended use
The FLOWEVO is a gas measurement cell with independent measurement capabilities and is used todetermine gas concentrations in accordance with its specifications. It is not suitable for any othermeasurement or testing purposes and must not be used in any other way.

Page 4

CAUTION!

The sensor must not be operated in potentially explosive environments or under harsh conditions(e.g. high, condensing humidity, heavy air flow, in aggressive atmospheres or outdoors without ahousing).
1.3

1.4

Implementation guidelines•

Dry sample gas with less than 5°C dew point – via electric cooler, silica cartridge or similar.

•

Reliable particle filtration, e.g. coalescence filters or similar – needs to be checked andserviced frequently•

Stable gas sample flow rate between 0.1 … 1.0 l/min – pump without pressure fluctuation•

Frequent ZERO point check and adjustment – we recommend to use a small standard N2
bottle and a magnetic valve for SW-controlled automatic zero adjustment•

Frequent SPAN adjustment – requires appropriate test gas•

Before applying any form of adjustment, leave the sensor in operation for at least 30 minutes
under stable environmental conditions•

Data communication via UART (F3 and B3 series) or RS485 (with connect interface) with
Modbus RTU•

Stable sensor temperature insulated from housings or other materials - in the best case theenvironment or the sensor itself is heated to ~ 40°C

Loss of warranty / liability / disclaimer
CAUTION!

Opening the sensor as well as manipulating or damaging the device will invalidate the warranty!
The warranty may also be invalidated if aggressive chemicals are used, contamination occurs,
liquids penetrate the device or the instructions in this module and communication description are
not observed!
smartGAS Mikrosensorik GmbH assumes no liability for consequential loss, property damage or
personal injury caused by failing to observe the the module and communication description.

Page 5

2

Measurement cell with hose connections

The FLOWEVO measuring cell is made of aluminium and gold-plated. It is equipped with hoseconnections which ensure that the measurement gas passes through the measurement process. The
actual measurement cell is located between the gas inlet and gas outlet
2.1 Hose connection / hose material
Hoses must have an inside diameter of 3 mm and an outside diameter of 5 mm to connect to themeasuring cell. Make sure that the hoses are firmly connected to the hose connections.
Please observe the direction of the gas flow, which is indicated by the labels “INLET” and “OUTLET”.
Mixing up the gas flow would result in measurements that could significantly deviate from the factory
calibration.
Ensure that hoses suitable for measurement are used. Certain applications can generate corrosive
gases that could cause problems with the hose material.
2.2 Gas flow
The gas flow should be constant and between 0.1 l/min and 1.0 l/min. The gas must
be dry and free from particles. Corresponding filters can be purchased from smartGAS.
2.3 Mounting / installation site
The FLOWEVO is mounted using M3 screws with the four polyamide spacer bolts that are mounted on
the underside of the cell. When screwing the sensor onto the mounting plate, make sure that no stress
is applied during the mounting.
The smartGAS sensors allow for installation in various positions on the customer's devices. Since thecalibration ex factory cannot cover every installation situation and ambient condition, the zero andend point need to be checked after installation and recalibrated if necessary. In any case werecommend a functional test of every device after final installation in the customer's application aspart of commissioning.
When using different spacer bolts (than those mounted at the factory) or spacer sleeves, ensure aminimum clearance of 3 mm to the mounting plate.

NOTE

Do not use the other (free) threads in the sensor for mounting purposes.

Page 6

3

Assignment and characteristics of the FLOWEVO terminal pins

The grid dimension of the socket is 2 mm. The connector is not supplied as standard but can be orderedseparately. (Designation: 4-pin JST connector, 2 mm contact spacing)

ST1 pin: 1 2 3 4

Figure 1: Position of the connectors

Connector ST1
Pin Assignment
1 +Vcc 3.3 – 6.0 V DC (+/- 5%)
2 GND
3 COM
4 Do not connect
Table 1: ST1 pin assignment

3.1 Current consumption
The following table shows an overview of the current and power consumption. It is strongly
recommended to only use adequately dimensioned and voltage-stabilized supply voltages in order toprevent malfunctions due to voltage dips.
Appropriate cable diameters must be used for long supply lines in order to avoid excessive
voltage drops over the lines!
Supply voltage
3.3 V
6.0 V

Current
consumption
400 mA
240 mA

Table 2: Voltage-dependent power consumption

NOTE

The power consumption can be briefly higher when the FLOWEVO is switched on.

Page 7

4

LED status display

Two LEDs (green/red) are located next to the connector strip. These show the current device status as
per Table 3:
LED1

LED2

Figure 2: Position of the status LEDs

LD1 (green) O LD2 (red) O
flashes
illuminates
flashes
illuminates

Device status
Start phase / self-test (approx. 40 seconds)
Normal operation
Measurement overrange or underrange (OUT_OF_RANGE)
Device error / contact service
Table 3: LED status display

NOTE

Measurement overrange or underrange (OUT_OF_RANGE) can be switched on or off.

5

Data interfaces

5.1 Function of the COM signal (communication)
The FLOWEVO has a semi-duplex UART data interface that supplies and evaluates the non-inverted
UART signals. The semi-duplex operation also means that only one communication signal (COM) is
required. The level on the COM line is between 0 V and +3.3 V. It may therefore be necessary to include
a level adjustment system depending on the communication partner (master) that is connected.

CAUTION!

The COM connection is designed as an open-collector connection with an internal pull-up resistorof 10 kOhm at 3.3 V. It is wired to GND and may be loaded with a maximum of 30 mA. Under nocircumstances may the voltage exceed 7 V DC. The use of protective resistors, EMC filters, electricalisolation and other electrical or electronic measures may cause communication problems and must
therefore be carefully considered by specialist personnel.

Page 8

5.2 Data exchange between master and FLOWEVO (slave)
Figure 3 shows a possible scenario between master and FLOWEVO (= slave).
The following times refer to Modbus ASCII and a baud rate of 2400 Bd.

Figure 3: Time diagram – Data exchange between master and FLOWEVO (slave)

The duration of a query string is 70 – 73 ms. A short pause may then follow (max. 400 ms). The module
response then occurs. This depends on the number of bytes being read out. If only one byte is readout, the module response is around 70 ms. When multiple bytes are read out, the response phase isextended accordingly.
Basically, it can be said the FLOWEVO sensor responds to a query within 400 ms. The character string isthen sent immediately without a response pause.

CAUTION!

At higher baud rates (> 2400 Bd), significantly faster response times can be expected.

NOTE

The cable used for wiring should be twisted and shielded (twisted pair cable).

6

Modbus communication

The FLOWEVO supports the Modbus protocol in ASCII and RTU mode thanks to its serial semi-duplex
interface. In ASCII mode, in addition to the standard variant, there is a smartGAS-specific derivativethat has a different checksum calculation.
In principle, Modbus communication functions on the basis of a query/response mechanism. The
master sends the query to one of possibly several slaves (subscribers). Each connected subscriber
therefore receives a subscriber address that is unique in the network. Only the subscriber that has
found its address in the query from the master will respond.

Page 9

The type of query is determined by a control command (function code). This can, for example, be about
writing data or reading data to/from the subscriber. Depending on the control command, there is adata portion for both the query and the response.
Each query and each response must be clearly identified by its beginning and by its end. The use of acheck field (=check word / CRC) is envisaged in the protocol to enable any possible communication
errors to be detected. The Modbus derivatives implement this in different ways.
You can obtain detailed information about the Modbus protocol at www.modbus.org
6.1 Automatic detection of baud rate, framing format and Modbus dialect
The FLOWEVO firmware is provided with automatic configuration detection. This means that the sensor
automatically detects the baud rate, the framing as well as the Modbus dialect used when it is switchedon for the first time and interacts on the bus line for the first time in the system.
The framing formats and Modbus baud rates listed in Table 4 harmonise with each another and can be
freely combined among each other.
Framing formats and Modbus baud rates
Data bits
ParityStop bit
Baud rates 
7E
1
2400Bd7E24800Bd7O
19600Bd7
O
2
9200Bd7N238400Bd
8E
157600Bd
8N
1115200Bd
8
N
2
8
O
1
Table 4: Freely combinable framing formats / baud rates

NOTE

A framing format of 8 data bits must be used for the communication via Modbus RTU.
6.2 Structure of Modbus data telegrams
As previously mentioned elsewhere, smartGAS Mikrosensorik recommends creating a data telegramwith Modbus RTU. It is also possible to create a data telegram with Modbus ASCII, but this is not
explained here. The following tables show the basic structure of an RTU data telegram:
Dialect
Modbus
RTU

Start

Slave ID
1 bytee.g.:0xA0

Function
1 bytee.g.:0x03

Data
0 to 1x252 bytes
e.g.:0x00,0x05, 0x00,0x02

CRC
2 bytese.g.:0xA4, 0xD3

End

Communic
ation:

Pause
3.5
character
s

0xA0

0x03

0x00,0x05,0x00,0x02

0xA4, 0xD3

Pause
3.5
characters

In RTU mode, each byte is transferred unchanged. This necessarily means that UART frames with 8
data bits need to be used in RTU mode. The advantage of RTU mode is the more effective utilisationof the interface: Only around half of the data volume needs to be transmitted compared to ASCII mode.

Page 10

6.3 Modbus communication device
Figure Figure 4 shows the state diagram of the transmission and receiving devices in principle,
regardless of whether master or slave:
Receive ‘:’ (0x3A) / empty
receive buffer
Receive ’:’ (0x3A)

Wait(ready to send or
receive)

Receive

RequestReceive ‘LF’ (0x0A) / checkreceived telegram (LRC, parity,
slave address, etc.)

Receive characters / setcharacters in the receive
bufferStart
sending

Send’:’ (0x3A)

Receive CR(0x0D)
Send all characters

Send

Send ’CR’,‘LF‘(0x0D, 0x0A)

Sending end

Receive ‘:’ (0x3A) / empty
receive buffer

Wait for end oftelegram

Figure 4: State diagram of a Modbus subscriber (ASCII operating mode)

If an incomplete query is sent to the FLOWEVO, it does not return a response. The module behaves thesame when at least one register in the register area being queried does not exist. Error-free telegrams
are processed. Faulty telegrams are not answered.
6.4 Modbus slave ID
With the FLOWEVO sensor, the as-delivered device address (slave ID) corresponds to the last two
numbers of the serial number on the type plate.
In individual operation:
If only one device is connected with the Modbus master, the sensor module can be queried via the
global slave ID 248.
In multiple operation:
If several devices are connected to the Modbus master, the sensor modules must be queried via theirslave ID. The sensor modules cannot be queried via the global slave ID 248.

Page 11

NOTE

Example for calculating the Modbus address:
Device address = #35 decimal → 0x23 hex
If the serial number ends with “00”, the address is always #100 decimal =0x64 hexadecimal.
The address “0” must never be used!
Figure 5 is a flow diagram that shows how unknown Modbus module addresses can be determined.
Any register (e.g. serial number) can be queried via all module addresses (1 – 247) with a timeout of
one second. If a module is queried with the correct address, it reacts by sending a response. The
module address is included in this response. Thus, at the end of the search cycle, module responses
can be used to analyse which module addresses are presently connected to the bus system. When theserial numbers are queried, it is then possible to conclude which address is assigned to which module.
The permitted address range for the FLOWEVO is between 1 and 247. According to the Modbus
specification, the addresses 248 – 255 are reserved. Address 0 stands for broadcast and must not beused!
Connect module

START

Timeout := 1 s:

Query telegram for reading out the serial number
Addr.
03
0086
0004
LRC
CRLF

Addr.: = 1 to 247 STEP 1
Calculate LRC

Send query

Timeout?

Yesno
Valid response

Ye
s

no
no
Output serial no.
and addressYes

Figure 5: Flow diagram – Determination of module addresses

Page 12

6.5 Modbus control commands
Communication with the FLOWEVO sensor is supported by only two function codes:• 0x03 – Read Holding Registers (multiple)• 0x06 – Write Single Register (single)
One register is 16 bits wide and thus consists of 2 bytes:
Register…

15
High Order Byte - Hi

0
Low Order Byte - Lo

All the FLOWEVO data that the user can access is shown on registers that are each 16 bits wide.
6.5.1 Control command 0x03 → Read Holding Register
This control command allows you to read values from the FLOWEVO sensor. Notethat only the registers defined in these instructions can be read. Therefore, thismust be checked especially when multiple registers are queried.
Query

Response

Meaning of the data(according to ASCII table)

Field
Modbus address

(hex)
0xXX

Field
Modbus address

(hex)
0xXX

Function

0x03

Function

0x03

Start Register Hi

0x00

Byte count

0x08

Start Register Lo

0x80

Register value Hi (128)

0x53

‘S’

Register count Hi

0x00

Register value Lo (128)

0x4D

‘M’

Register count Lo

0x04

Register value Hi (129)

0x46

‘F’

Checksum Lo

0xXX

Register value Lo (129)

0x43

‘C’

Checksum Hi

0xXX

Register value Hi (130)

0x4F

‘O’

Register value Lo (130)

0x32

’2’

Register value Hi (131)0x20‘ ’ = Empty characters

Register value Lo (131)0x20‘ ’ = Empty characters

Checksum Lo

0xXX

Checksum Hi

0xXX

Example 1: Reading out the 4 registers for “Device Type”

In this example, four registers of the FLOWEVO sensor were read starting from the register start address
0x0080 (decimal 128). The response consisted of a payload of 8 bytes that can be resolved with the aidof the ASCII table. Example: Response HEX 53 → to ASCII table → letter S
The response is now “SMFCO2”. Thus, it is a FLOWEVO sensor (SMF)
for the measuring gas carbon dioxide (CO2).

Page 13

QueryField
Modbus address
FunctionStart Register Hi
Start Register Lo

(hex)
0xXX
0x03
0x00
0x0A

Response
Field
Modbus address
Function
Byte countRegister value Hi (14)

(hex)
0xXX
0x03
0x02
0x01

Meaning of the data

Register count Hi

0x00

Register value Lo (14)0xC8Register count Lo

0x01

Checksum Lo

0xXX

Checksum Lo

0xXX

Checksum Hi

0xXX

Checksum Hi

0xXX

456

Example 2: Reading out the “Conc” register (for displaying the gas concentration)

In this example, one register was queried starting from the register start address 0x0A (decimal 10).
The two data bytes were transmitted combined as a hexadecimal value. If this value (01C8) isconverted to a decimal number, the result is a concentration value of 456.
Query
Field
Modbus address
FunctionStart Register Hi
Start Register Lo

(hex)
0xXX
0x03
0x00
0x4F

Response
Field
Modbus address
Function
Byte countRegister value Hi (14)

(hex)
0xXX
0x03
0x02
0x00

Register count Hi

0x00

Register value Lo (14)0x03

Register count Lo

0x01

Checksum Lo

0xXX

Checksum Lo

0xXX

Checksum Hi

0xXX

Checksum Hi

Meaning of the data

3, means ppm x 1

0xXX

Example 3: Reading out the “Unit” registerIn this example, one register was queried starting from the register start address 0x004F (decimal 79).
The two data bytes were transmitted combined as a hexadecimal value. If this value (0x0003) isconverted to a decimal number, the result is “3”. This stands for the unit ppm with the scaling x 1.
Combined with the data from examples 1 and 2, the FLOWEVO sensor that was read has therefore
measured a gas concentration of 456 ppm CO2.

6.5.2 Control command 0x06 → Write Single Register
This command enables a new value to be systematically written to an addressed register. However, it
is only possible to write to those registers intended for this purpose.
Query
Field
Modbus address
FunctionStart Register Hi
Start Register Lo

(hex)
0xXX
0x06
0x00
0xC0

Response
Field
Modbus address
FunctionStart Register Hi
Start Register Lo

(hex)
0xXX
0x06
0x00
0xC0

Meaning of the data

Register count Hi

0x00

Register count Hi

0x00

Register count Lo

0xA0

Register count Lo

0xA0

Checksum Lo

0xXX

Checksum Lo

0xXX

Checksum Hi

0xXX

Checksum Hi

0xXX

The new address of themodule (160)

Example 4: Writing to the “Modbus_address” register

Page 14

In this example, a new Modbus address 0xA0 (hex) = 160 dec. was assigned to the FLOW EVO sensor.
Once this communication sequence is complete, the device is only responsive at this new address!
NOTE

The address 0 as well as addresses > 247 must not be assigned!
Query
Field
Modbus address
FunctionStart Register Hi
Start Register Lo

(hex)
0xXX
0x06
0x00
0x47

Response
Field
Modbus address
FunctionStart Register Hi
Start Register Lo

(hex)
0xXX
0x06
0x00
0x47

Meaning of the data

Register count Hi

0x00

Register count Hi

0x00

Register count Lo

0x01

Register count Lo

0x01

Checksum Lo

0xXX

Checksum Lo

0xXX

Checksum Hi

0xXX

Checksum Hi

0xXX

The zero point has been
reset

Example 5: Writing to the IR_4tagneu register (setting the zero point)

In this example, the zero point has been reset for the FLOWEVO sensor. This was done by writing thevalue 1 to register 0x0047 (decimal 71). The device subsequently internally calculated and saved thecurrent correction value for the zero point. The value of the correction is then shown when the sameregister is read out.
NOTE

The zero point must only be set when zero gas has been applied and the concentration value
subsequently remains stable.
Query
Field
Modbus address
FunctionStart Register Hi
Start Register Lo

(hex)
0xXX
0x06
0x00
0x54

Response
Field
Modbus address
FunctionStart Register Hi
Start Register Lo

(hex)
0xXX
0x06
0x00
0x54

Meaning of the data

Register count Hi

0x27

Register count Hi

0x27

Register count Lo

0x10

Register count Lo

0x10

Checksum Lo

0xXX

Checksum Lo

0xXX

Checksum Hi

0xXX

Checksum Hi

0xXX

Correction value has been
set to 10000

Example 6: Writing to the SPAN register (end point correction comparison)In this example, a new end point correction was set for the FLOWEVO sensor. A value of 2710 (hex) =10000 (decimal). This is also the delivery condition. A value of 11000 would mean, for example, thatthe concentration value displayed is 10% higher than internally measured. This register therefore
makes it possible to correct deviations in the concentration display of the FLOWEVO sensor.

NOTE

The end point must only be set in this way when a suitable test gas is applied and the concentration
value subsequently remains stable!
Before the end point is set, the zero point must have previously been set correctly.

Page 15

6.6 Calculating the checksum
The calculation of the checksum CRC specifically for the RTU operating mode will now be explained
based on an example. How the calculation of the LRC checksums in ASCII standard works is describedthoroughly in the documentation of the Modbus standard.
The checksum is calculated via the slave ID, the function and the associated data (start register andregister count). As an example, we generate a query for reading out the Conc register from the
FLOWEVO sensor with the address 14 (decimal) = 0E (hex.)
Query
Field
Modbus address
FunctionStart Register Hi
Start Register Lo

(hex)
0x0E
0x03
0x00
0x0A

Register count Hi

0x00

Register count Lo

0x01

Checksum Lo

0xXX

Checksum Hi

0xXX

Therefore, in hexadecimal format, the resulting byte string is 0x0E, 0x03, 0x00, 0x0A, 0x00, 0x01. The
checksum is now created; here is an example code for calculating the CRC checksum:
C# example to calculate modbus RTU checksum:/// <summary>/// Calculates the checksum of an modbus RTU message and adds it to the end(last 2 bytes).
/// </summary>/// <param name="Databytes"></param>/// <returns></returns>
private void Calculate_CRC(ref byte[] Databytes){
UInt16 v_CRC = 0xFFFF;
for (int x = 0; x < Databytes.Length - 2; x++){v_CRC ^= (UInt16)Databytes[x];// XOR byte into least sig.
byte of crc
for (int y = 8; y != 0; y--){// Loop over each bit
if ((v_CRC & 0x0001) != 0){// If the LSB is set
v_CRC >>= 1;
v_CRC ^= 0xA001;}
else
v_CRC >>= 1;}// Shift right and XOR 0xA001// Else LSB is not set// Just shift right}}

Figure 6: Code example for creating CRC checksums

After the calculation of the checksum and the end code, the following data string would then be sent:
0xF7A4

Page 16

QueryField
Modbus address
FunctionStart Register Hi
Start Register Lo

(hex)
0x0E
0x03
0x00
0x0A

Register count Hi

0x00

Register count Lo

0x01

Checksum Lo

0xA4

Checksum Hi

0xF7

The checksum is included each time data is sent and is then recalculated by the recipient again. If thedata set is corrupted or adulterated, the checksum calculated by the recipient would deviate from theone that was sent. The data set would then be unusable.

7

Register overview

All of the registers listed below are holding registers.
Address
Name
R/W
Data
Function / description
type
0x0003 T_m
R/--- signed
Measured value for internal temperature (x0.1°C)
number0x0009 Sys_status
R/--- number
Status bit bar, see page 18 for details
0x000A Konz
R/--- signed
Measured value for gas concentration in ppm,
numbervol.% or %LEL (Please note unit code!)
0x0047 IR_4tagneu
R/W number
Zero point reference value.
0x004F Einheit
R/--- number
Unit code and scaling factor for the concentration.
Details and calculation example later in thisdocument.
0x0051 Konz_fs
R/--- number
Upper range value (full scale) of theconcentration.
0x0054 SpanR/W number
End point reference value.
Value must be between 5000 and 15000;
otherwise it is reset to 10000.
0x0059 fab_zero_value R/--- signed
Correction factor for
numberzero point calibration ex works
0x005A fab_span_value R/--- signed
Correction factor for
numberspan calibration ex works
0x0080- DeviceType
R/--- string
Indicates the type of the connected device
0x00830x0084- SW-Version
R/--- string
Firmware version of the connected device
0x00850x0086- SerialNr
R/--- string
Serial number of the connected device
0x00890x00C0 Modbus_
R/W number
Modbus address of the FLOWEVO. Once thisaddress
address has been changed, communication with
the FLOWEVO can continue only via the new
address.
Table 5: Modbus register table•

R – Read Holding Registers (multiple)
Page 17

•

W – Write Single Register (single)

NOTE

All other registers not described here must not be changed under any circumstances.
7.1 Meaning of the individual bits in the status bit bar (SYS_Status):
Faults and error messages can be identified with the aid of the SYS_Status register according to thefollowing table.
Bit
Name
00
---01
WARMUP
02
SYS_ERR
03
---04
---05
STARTUP
06
KORR
07
MW_ok
08
---09
---10
---11
MW_aktiv
12
EEP_ERR
13
WDG_WRN
14
POWER_ON
15 OUT_OF_RANGE

Value → Message
Without function (reserved)
1 → FLOWEVO is in the warm-up phase (approx. 10 s)
1 → System fault
Without function (reserved)
Without function (reserved)
1 → FLOWEVO is in the boot phase (approx. 40 s)
1 → Correction active (always)
1 → The zero point has been set
Without function (reserved)
Without function (reserved)
Without function (reserved)
1 → Averaging for drift correction is active
1 → EEPROM error
1 → After watchdog reset
1 → Supply voltage switched on
1 → when “0x000A Conc” < -10% FS
or “0x000A Conc” > 110% FS

Table 6: Allocation of the error messages in the status bit bar SYS_Status

FS= (Full scale) upper range value
NOTE

The value 0 always stands for the (error-free) normal state.
The two bits 6 (CORR) and 7 (MW_ok) are internal flags set during the manufacturing process of
the individual FLOWEVO. They are also used for quality control purposes and are set to the value “1”if the respective FLOWEVO has been temperature-compensated and calibrated.
7.2 Description of the unit code:
The Conc register (0x000A) provides a numerical value with a varying scaling and unit depending on
the FLOWEVO version. The Unit register (0x004F) can be used to correctly calculate the concentration
value. The meaning of the numerical value in the Unit register (0x004F) is therefore displayed asfollows:

Page 18

Register value
0
1
2
3
4
5
6
7
8

→
→
→
→
→
→
→
→
→
→

Unit / scaling
Unassigned, for special applications
ppm x 0.01
ppm x 0.1
ppm
Vol.% x 0.001
Vol.% x 0.01
Vol.% x 0.1
LEL x 0.01 %LEL x 0.1 %Table 7: Allocation of register value to the measuring unit and multiplier

NOTE

Partial quantities of < 1 vol.% are mostly specified as a ppm value. The following table shows therelationship of vol.% to ppm:
Vol.%
ppm
100
1,000,000
10
100,000
1
10,000
0.1
1000
0.01
100
0.001
10
0.0001
1
Table 8: Relationship of vol.% to ppm

8

Information on start-up and operation

NOTE

We recommend the smartGAS Calibration Tool for setting the zero point and the end value. Thiscan be downloaded free of charge from the smartGAS homepage.

8.1 Self-test
After the FLOWEVO sensor is switched on, an internal self-test is carried out and the green LED flashes.
After that, the sensor supplies measured values, and system errors are evaluated.

NOTE

Correct measurement values are not output during the self-test.
8.2 Setting the zero point
It is advisable to set the zero point• after reinstallation of the sensor or measuring system• at regular intervals (must be adapted to the application)
Page 19•after repairs / maintenance work on the sensor or measuring system

NOTE

Before the zero point is adjusted, the sensor must be in operation for at least 30 minutes and a zerogas (e.g. N2 – 100 vol.%) must flow through the sensor until the indicator for the gas concentration
has reached a stable value.
If the aforementioned requirements are met, the value 1 is written in the register IR_4tagneu (0x0047)
and the zero point is thus reset.

8.3 Setting the end point
Setting the end point (also called final value or span calibration) requires the use of a test gas, whichshould correspond as accurately as possible to the upper range value of the sensor to be calibrated.
The same preconditions apply here as when setting the zero point: the sensor must be in operation for
at least 30 minutes and the test gas must flow through it until a stable value has been reached in theConc register (0x000A).
If all requirements have been met, the correction value for the respective measurement channel iswritten in the Span register (0x0054).
8.4 Calculating the correction value for the end point
Let us assume that a sensor indicates a concentration of only 978 ppm (called “Conc_old” here) whena test gas is applied which has the value 1003 ppm (called “Conc_cal” here).
Reading the Span register yields the value 9985 (called “Span_old” here).
The new calculation of the correction value for the Span register then takes place as follows:
Span_new = Conc_cal x Span_old / Conc_old
Span_new = 1003 x 9985 / 978 = 10240
The new value of 10240 is now written in the Span register (0x0054) and the process is complete!
NOTE

Always carry out a zero point adjustment with your smartGAS sensor first and then an end point
adjustment.
8.5 Restoring the calibration parameters to factory settings
To restore the calibration parameters to the factory settings, the registers “IR_4tagneu” and “Span”
can be rewritten. For this purpose, the register value from “fab_zero_value” must be written to“IR_4tagneu” and “fab_span_value” to “Span”.

Page 20

9

Annex

9.1

Mechanical dimensions [mm]Design type I:

Cell length
45 mm
85 mm
105 mm
125 mm
205 mm
305 mm

A
30
70
90
110
190
290

B
73.2
113.2
133.2
153.2
233.2
333.2

Design type II:

Design type III:

Page 21

9.2 FLOWEVO operation on a microcontroller
For the FLOWEVO to communicate with a microcontroller, the level of the signals at the module COM
pin must be adapted to the microcontroller. The easiest method is via an RS485 interface module thatmust be selected according to the microcontroller voltage supply.
The UART signals TXD (transmit data), RXD (receive data) and a signal for activating the transmitter
TXEN (transmitter enable) must be provided at the microcontroller. The following figure shows thecircuit:Figure 7: FLOWEVO on a microcontroller

The circuit is designed for a microcontroller with 5 V operating voltage. When operating at 3.3 V, usean ADM3075 (or equivalent types) rather than the ADM4850 (or equivalent types). All othercomponents are unaffected.
Up to 16 FLOWEVO can be operated in parallel with this circuit. This requires the devices to havedifferent Modbus addresses.
NOTE

It should be noted that FLOWEVO must be connected to a power supply in addition to thecommunication connection shown above.

Page 22

9.3 FLOWEVO operation on a PC
Operating exactly one FLOWEVO on a PC requires a special USB adapter incl. software; this can bepurchased from smartGAS as an accessory (article no. Z6-000025). The FLOWEVO is powered via theUSB port; an additional power supply is not necessary. The following figure shows one such adapter:

Figure 8: USB adapter for operating a FLOWEVO on the PC

Page 23

10 Legal information
The figures and drawings used in this description may differ from the originals; they are provided solely
for illustrative purposes.
All information – including technical specifications – is subject to change without notice.
All pictures and graphics in this manual: © 2021 smartGAS Mikrosensorik GmbH, Heilbronn, Germany.

©2021 smartGAS Mikrosensorik GmbHsmartGAS Mikrosensorik GmbH |Hünderstr. 1 | 74080 Heilbronn | Germany
Phone: +49 7131/797553-0 | fax: +49 7131/797553-10 | www.smartgas.eu|mail@smartgas.eu
Edition 03/07_21

Page 24

参考和訳

NDIR ガスセンサ
EVO

FLOW
取扱説明書
Firmware Version 5.51
JP Version 2.0

株式会社アイ・アール・システム

https://www.irsystem.com〒206-0041 東京都多摩市愛宕 4-6-20
TEL： 042-400-0373 FAX： 042-400-0374 e-mail： office@irsystem.com

目次
１

はじめに

３

1.1 安全のために

３

1.2 使用目的

３

1.3 実装ガイドライン

３

1.4 保証の損失・責任・免責

３

2

ガスセルとガスチューブの接続

４

2.1 チューブの接続/材質

４

2.2 ガス流量４2.3 取付け・設置場所

４

端子ピンの配置

５３3.1 消費電流

５４ステータス表示（LED）

５

５

データインターフェイス

６

5.1 COM 信号の機能(通信)６5.2 Master 機器とのデータ交換（Slave）

６

６Modbus通信

７７

レジスタ概要15

7.1 ステータス ビット バー (SYS_Status) のビット

１６

7.2 単位コード

１６

８

セットアップと操作方法

１７

8.1 セルフテスト

１７

8.2 zero pointの設定

１７

8.3 end point（span point）の設定

１７

8.4 end point（span point）補正値の計算

１７

8.5 キャリブレーションパラメータを工場出荷時の設定に復元

18

9

資料

１８

9.1 機械寸法[mm]１８9.2 マイクロコントローラでの制御

１９９.3 PCでの制御（USB接続キット）

１９

10

法的情報

２０

2

１ はじめに
1.1 安全のために
警告サインと意味
本書では、安全のために注意が必要な項目について次の警告サインを使用しています。

CAUTION! 危険な使用方法・状況
製品または環境に対する損傷や損傷が発生する可能性があります。

NOTE 製品の使用に関する情報
FLOWEVO を接続して使用する前に、これらの指示をよく確認してください。

1.2

使用目的

FLOWEVO は独立した測定機能を備えたガス濃度センサモジュールです。各型番の仕様に応じたガス濃度を測定します。他の測定や試験目的では使用しないでください。
爆発の可能性がある環境や過酷な条件下(例えば、高湿度、凝縮湿度、高い流量、衝撃のかかる環境、ハウジングのない屋外環境など)では使用しないでください。

1.3 実装ガイドライン●測定対象ガスは、露点 5°C 以下の乾燥状態にしてください。
ガスクーラ、シリカフィルタ等を用いて前処理を行ってください。
●除塵フィルタを用いて粉塵を取り除いてください。
●ガス流量 は、0.1～1.0 L/min の範囲内にし、圧力変動がないようにしてください。
※圧力変動がある場合、別売アクセサリを用いることで圧力補償が可能です。
●定期的に zero point のチェックとキャリブレーションを行ってください。
必要に応じて、小型のＮ２標準ガスと磁気バルブを用いた自動ゼロキャリブレーションの実行も推奨されます。
●定期的に span キャリブレーションを行ってください。
適切な濃度の標準ガスを用意してください。
●キャリブレーションの際には、事前に安定した環境条件下で少なくとも 30 分間、センサを動作させてください。
●Modbus RTU を使用して UART または RS485(別売アクセサリを使用)を介してデータ通信を行うことができます。
●センサ本体がハウジングや他の材料から絶縁され、安定した温度になるようにしてください。
環境/センサ自体の推奨温度は 40℃以下です。
※別売のヒータモジュールを用いることで、温度の安定性向上が可能です。

1.4 保証の損失・責任・免責
センサの分解・部品の交換や損傷をした場合、製品保証が無効になります。
また、有害な化学物質を使用して内部の汚染が生じた場合、浸水が発生した場合、出力が確認できない場合、保証は無効となる可能性があります。smartGAS Mikrosensorik
GmbH は、モジュールおよび通信の説明に記載した指示を遵守しなかったり、製品を不適切に

3

取り扱ったりすることによって生じる損失、財産の損害、または人身傷害に対して責任を負いません。

2 測定セルとガスチューブの接続
FLOWEVO 測定セルはアルミニウムまたは金めっき加工され、測定ガスは必ず測定プロセスを通過するよう設計されています。ガス入口とガス出口の間に測定セルがあります。

2.1

ガスチューブの接続、チューブ材質

測定セルに接続するチューブは、内径 3mm、外径 5mm 対応品を用意してください。チューブ
がコネクタに正しく接続できていることを確認してください。
※注文前の相談により、チューブコネクタを内径 4mm、外径 6mm に変更可能です。
「INLET」（ガス入口）と「OUTLET」（ガス出口）のラベルの表示を確認してください。ガスの流れが指定と異なる場合、正しく測定ができない可能性があります。
測定に適した材質のチューブを使用してください。特定のアプリケーションでは、腐食性ガスがチューブ材料に問題を引き起こす可能性があります。

2.2 ガス流量
ガス流量は「0.1 L/min～1.0 L/min」の範囲の安定した一定値で使用してください。
また、測定ガスは乾燥状態で粉塵を含まない状態にしてください。必要に応じて、別売の除湿用
ガスクーラや除塵フィルタを使用してください。

2.3 取付け・設置場所
FLOWEVO は、4 つのポリアミド製スペーサ（脚）がセルの下側に M3 ネジを使用して取り付けられています。センサを取り付けプレートにねじ込む場合は、取り付け時にストレスが加わらないよう注意してください。
FLOWEVO は、様々な位置での取付けが可能ですが、工場出荷時にはポリアミドスペーサが底面に位置する状態でのみキャリブレーションをしています。センサをこれ以外の向きで取り付ける場合は、使用前に zero point と end point を確認し、必要に応じて再度キャリブレーションを行ってください。
いかなる取付け方法であっても、全ての部品の取付け完了後にセンサの機能テストを推奨します。 異なるスペーサーボルト(工場で取り付けられているものよりも)またはスペーサースリーブを使用する場合は、取り付けプレートに 3mm の最小のクリアランスを確保してください。
センサ本体には、付属スペーサーが取り付けられている箇所以外にもねじ穴があります
が、取付けの際にこれらのねじ穴は使用しないでください。

4

3 端子ピンの配置
ソケットのグリッド寸法は 2mm です。コネクタケーブルは付属していませんが、別売しています。
(指定:4 ピン JST コネクタ、2mm 接触間隔)
Pin ST1 コネクタ
ST1 pin: 1 2 3 4

１+Vcc 3.3 – 6.0 V DC (+/- 5%)

２

GND

３

COM

４

接続なし

図 1: コネクタの位置

表１: ST1 ピン割り当て

3.1 消費電流
表２は、消費電流を表しています。 電圧ディップによる誤動作を防ぐために、適切な寸法の定電圧電源のみを使用することを推奨します。 一定以上の過度な電圧降下を避けるために、長い電源ラインの場合適切な直径のケーブルを使用してください。
供給電圧
3.3 V

消費電流
400 mA

6.0 V

240 mA

表 2: 各電圧での消費電流
FLOWEVO の電源を入れた直後には、一時的に消費電力が高くなります。

4 ステータス表示（LED）
コネクタソケットの横に２色の LED（緑/赤）が配置されています。
表３の通りにセンサの状態を表示します。
LED1

LED2

図２: ステータス表示 LED の位置
LED1（緑）点滅

LED2(赤)―センサのステータス（状態）
起動中/自己テスト(約 40 秒)

点灯

―

通常動作中

―

点滅

測定範囲外（下限/上限を超えた状態）―

点灯

エラー（お問合せください）表 3: LED 表示の意味
55 データインターフェイス
5.1 COM 信号の機能(通信)FLOWEVO には、非反転（non-inverted）UART 信号を供給および評価する半二重（semiduplex）UART データ インターフェイスが搭載されています。半二重操作には、1 つの通信信号 (COM)が必要です。 COM 回線のレベルは 0 V ～+3.3 V の間です。 したがって、接続されている通信相手(Master)に応じてレベル調整システムの組込みが必要な場合があります。
COM 接続は、内部プルアップ抵抗を持つオープン コレクタ接続として設計されています（3.3 V で 10kOhm）。GND に配線し、最大 30 mA の電流が流れる可能性があります。 いかなる状況下でも、電圧が 7 VDC を超えるようにしてください。保護抵抗、EMC フ
ィルタ、電気絶縁、その他の電気的または電子的な手段を使用すると、通信の問題が発生する可能性があるため注意してください。

5.2 Master 機器とのデータ交換（Slave）
図３は Master 機器と FLOWEVO（Slave）のデータ交換の流れを表しています。
横軸（time）は「MODBUS ASCII and a baud rate of 2400 Bd」を参照します。

図 3: タイムダイアグラム – Master 機器と FLOW EVO(Slave)間のデータ交換
クエリ文字列の継続時間は 70～73mｓであり、短い停止期間が続く可能性があります(最大400ｍｓ)。その後、センサ応答が続きます。これは、読み出すバイト数によって異なり、1 バイト
のみ読み出す場合、モジュール応答は約 70ｍｓです。バイト数が多い場合応答フェーズが長くなります。
基本的に FLOWEVO センサは 400ｍｓ以内にクエリに応答します。クエリ文字列は、応答の一時停止なしですぐに送信できます。
ボーレートが高い場合(> 2400 Bd)、応答時間が大幅に短縮できます。
配線にはツイストペアケーブルを使用してください。
66 Modbus 通信
FLOWEVO は、シリアル半二重インターフェイスにより、ASCII および RTU モードでModbus プロトコルをサポートします。ASCII モードでは、標準バリアントに加えて、チェック
サム計算の観点から標準とは異なる smartGAS の固有値を有します。
原理的には、Modbus 通信は問合せ/応答メカニズムに基づいて機能します。 Master は、いくつかの Slave (サブスクライバ) のいずれかにクエリを送信します。したがって、接続した各サ
ブスクライバは、ネットワーク内で一意のサブスクライバ・アドレスを受け取ります。Master からのクエリでアドレスを見つけたサブスクライバだけが応答します。
クエリの種類は、制御コマンド (関数コード) によって決まります。たとえば、データの書き込みや、サブスクライバとの間でのデータの読み取りなどが考えることもできます。 制御コマンドに応じて、照会と応答の両方にデータ部分があります。
各クエリと各応答は、その最初の最後に明確に識別する必要があります。プロトコルでは、チェック・フィールド (=check ワード/CRC) の使用を想定し、通信エラーの検出が可能になります。
Modbus の派生物は、これをさまざまな方法で実装します。
Modbus プロトコルに関する詳細情報は、www.modbus.org を参照してください。

6.1 Baud rates、Framing formats、Modbus dialect の自動検出FLOWEVO ファームウェアには、自動構成検出機能があり、センサが自動的にボーレート、フレー ミ ン グフ ォ ーマ ッ ト 、お よ び シス テ ムで 初 めて オ ン に な ったと き に 使 用 す る Modbus
dialect を検出できます。
表 4 は、フレーミングフォーマットと MODBUS ボーレートが自由に結合できることを示しています。
フレーミングフォーマットと MODBUS ボーレート
Data bits
ParityStop bit
Baud rates
7E

12400 Bd

7E

24800 Bd

7O

19600 Bd

7O

29200 Bd

7N

2

38400 Bd

8E

157600 Bd

8N

1115200 Bd

8

N

2

8

O

1

表 4: 自由に結合可能な framing formats と baud rates
8 データ ビットのフレーミング形式は、MODBUS RTU 経由の通信に使用する必要が
あります。

7

6.2 Modbus データテレグラムの構造
Modbus RTU でのデータテレグラム作成を推奨します。
RTU データテレグラムの基本的な構造は次の通りです。
Dialect

Start

Address

Modbus
RTU
通信：

Control

1 byte1 bytee.g.: 0xA0 e.g.: 0x03
Pause
3.5 文字

0xA0

0x03

Data

CRC

End

0 to 1x252
bytes e.g.:
0x00, 0x05,
0x02
0x00, 0x05
0x00, 0x02

2 bytes
e.g.:
0xA4,
0xD3
0xA4,
0xD3

Pause
3.5 文字RTU モードでは、各バイトを変更せずに転送します。8 つのデータ ビットを持つ UART フレー
ムを RTU モードで使用してください。RTU モードでは、インターフェイスのより効果的な利用できる利点があります。ASCII モードと比較して約半分のデータ量で通信が可能です。

6.3 Modbus 通信デバイス
図 4 は、Master か Slave かに関わらず、原則的な送信/受信デバイスの状態図を示しています。
「：」（0x3A）を受信/空の受信バッファ
待機中（受信/送信準備完了）「：」（0x3A）を受信
受信「 LF 」 （ ０ｘ０A） を受信/受信テレグ
ラムを確認(LRC,
parity,slave
address など)

リクエスト

送信開始

/セット文字を受信

CR（０ｘ０D）
を受信「：」（0x3A）を送信

送信

受信バッファ内の文字

全文字を送信「：」（0x3A）を受信/空の受信バッファ

CR（０ｘ０D）、「LF」（０ｘ０A）を受信
テレグラムの送信終了

終了を待機

図 4: Modbus サブスクライバのステートダイアグラム(ASCII 動作モード)
不完全なクエリを FLOWEVO に送信した場合、応答は返りません。照会対象のレジスタ領域に少なくとも 1 つのレジスタが存在しない場合、センサは同じように動作します。 エラーのないテ
レグラムを処理し、他のものは廃棄します。
8

6.4 Modbus Slave アドレス
FLOWEVO センサを使用すると、出荷時のデバイスアドレス (Modbus アドレス) は、型番シリアル番号の末尾２桁に対応します。
Modbus Master 機器に接続しているデバイスが、
1 つの場合、センサはグローバル Slave ID 248 を介して照会可能です。
複数の場合、センサは Slave ID を介して照会してください。
Modbus アドレスを計算する例:
デバイスアドレス = #35 10 進数 → 0x23 16 進数
シリアル番号が "00" で終わる場合、アドレスは常に #100 100 100 = 16 進数 0x64
アドレス "0" （ブロードキャスト）は決して使用しないでください。
FLOWEVO の許可アドレス範囲は 1 から 247 の間です。 Modbus の仕様によりア
ドレス 248 ～255 は予約されているため使用できません。
図 5 は、不明なアドレスを特定する方法を示すフロー図です。
すべてのレジスタ(シリアル番号など)は、タイムアウトが 1 秒の全アドレス(1~247)を介して照会できます。正しいアドレスで問合せられたセンサは、アドレスを含む応答を送信します。このセンサ応答を利用することで、現在 bus システムに接続しているセンサアドレスを紹介できます。
シリアル番号を照会すると、どのアドレスがどのセンサに割り当てられているかを確認できます。
センサに接続スタート

タイムアウト（１秒）

シリアル番号を読み出すテレグラムを照会
:

Addr.

03

0086

0004

LRC

CRLF

Addr.: = 1 to 247 STEP 1
Calculate LRC

クエリ送信

Yes

タイムアウト？
no

Yes
有効な応答

no
no

シリアルナンバーとアドレスを出力Yes

図 5: フロー図 – センサアドレスの照会
96.5 Modbus コントロールコマンド
次の 2 つのコマンド・コード (機能コード) を FLOWEVO センサとの通信に使用できます。
• 0x03 – レジスタを読み取り・保持(複数)• 0x06 – レジスタの書き込み（１つのみ）
1 つのレジスタは 16 ビット幅であり、2 バイトで構成されます。
15
High order byte – Hi

レジスタ
…

０
Low order byte – Lo

ユーザがアクセス可能な全てのデータはそれぞれ 16 ビット幅のレジスタで表示されます。

6.5.1 コントロールコマンド 0x03 →読み取り(複数)レジスタ
この制御コマンドを使用すると、FLOWEVO センサから値を読み取ることができます。これらの命令で定義したレジスタのみが読み取り可能で、特に複数のレジスタを照会する場合に重要
です。
クエリ
項目

レスポンス
(hex)

項目

(hex)

Modbus address

0xXX

0x03

Function

0x03

Start Register Hi 0x00

Byte count

0x08

Modbus address 0xXX
Function

データの意味(ASCII table 参照)

Start Register Lo 0x80 Register value Hi (128) 0x53 ‘S’Register count Hi 0x00 Register value Lo (128) 0x4D ‘M’Register count Lo 0x04 Register value Hi (129) 0x46 ‘F’
Checksum Lo

0xXX Register value Lo (129) 0x43 ‘C’

Checksum Hi

0xXX Register value Hi (130) 0x4F ‘O’Register value Lo (130) 0x32 ’2’Register value Hi (131) 0x20 ‘ ’ = 空文字
Register value Lo (131) 0x20 ‘ ’ = 空文字
Checksum Lo

0xXX

Checksum Hi

0xXX

例 1: 「装置タイプ」ごとの 4 つのレジスタの読み取り
この例では、FLOWEVO センサの 4 つのレジスタが、レジスタ開始アドレス 0x0080 (10 進数 128) から読み取られます。応答は、ASCII テーブルに基づき解読できる 8 バイトのペイロードで構成されています。 例: Response HEX 53 → according to ASCII table →letter S→応答は現在「SMFCO2」であり、これは二酸化炭素(CO2)を測定する FLOW EVO センサ(SMF)を示します。
10

クエリ
レスポンス
データの意味
項目
(hex)
項目
(hex)
Modbus address
0xXX
Modbus address
0xXX
Function
0x03
Function
0x03
Start Register Hi
0x00
Byte count
0x02
Start Register Lo
0x0A Register value Hi (14) 0x01
456
Register count Hi
0x00 Register value Lo (14) 0xC8
Register count Lo
0x01
Checksum Lo
0xXX
Checksum Lo
0xXX
Checksum Hi
0xXX
Checksum Hi
0xXX
例 2:「Conc」レジスタの読み出し(ガス濃度を表示する場合)
例２では、レジスタ開始アドレス 0x0A から始まる 1 つのレジスタが読み取られます (10 進数)。2 つのデータ バイトを、16 進値として結合して送信します。
→この値 (01C8) を 10 進数に変換した場合、結果は濃度値 456 になります。
クエリ

レスポンス

データの意味(hex (7.2 単位コード参照)
)
0xX

項目

(hex)

項目

Modbus address

0xXX

Modbus address

Function

0x03

FunctionX
0x03

Start Register Hi

0x00

Byte count

0x02

Start Register Lo

0x4F Register value Hi (14) 0x00

Register count Hi

0x00 Register value Lo (14) 0x03

Register count Lo

0x01

Checksum Lo

Checksum Lo

0xXX

Checksum Hi

Checksum Hi

0xXX

3 (= ppm x 1)

0xX
X
0xX
X

例 3: 「Unit」レジスタの読み出し
例３では、レジスタ開始アドレス 0x004F(10 進数 79)から 1 つのレジスタが読み取られます。
2 つのデータ バイトを、16 進値として結合して送信します。この値 (0x0003) を 10 進数に変換した場合、結果は 「3」の濃度になります。
→これは、スケーリング x 1 を持つユニット ppm を表します。
→例 1 と例 2、例３のデータと組み合わせることで、「FLOWEVO センサは 456ppm CO2のガス濃度を測定した」と読み取ることができます。

11

6.5.2 コントロールコマンド 0x06 → レジスタの書き込み（１つのみ）書き込み可能なレジスタに新たな値を設定することができます。
クエリ

レスポンス

データの意味

項目

(hex)

項目

(hex)

Modbus address

0xXX

Modbus address

0xXX

Function

0x06

Function

0x06

Start Register Hi

0x00

Start Register Hi

0x00

Start Register Lo

0xC0

Start Register Lo

0xC0

Register count Hi 0x00

Register count Hi 0x00

Register count Lo 0xA0

Register count Lo 0xA0

Checksum Lo

0xXX

Checksum Lo

0xXX

Checksum Hi

0xXX

Checksum Hi

0xXX

センサの新しいアドレス(160)

例 4: 「Modbus_address」レジスタへの書き込み
この例では、新しい Modbus アドレス A0 (16 進数)=160 dec. がセンサに割り当てられます。
この通信シーケンスが完了すると、デバイスはこの新しいアドレスでのみ応答します。
アドレス 0 とアドレス 247 以上 は割り当てられません。
クエリ

レスポンス

データの意味

項目

(hex)

項目

(hex)

Modbus address

0xXX

Modbus address

0xXX

Function

0x06

Function

0x06

Start Register Hi

0x00

Start Register Hi

0x00

Start Register Lo

0x47

Start Register Lo

0x47

Register count Hi

0x00

Register count Hi

0x00

Register count Lo

0x01

Register count Lo

0x01

Checksum Lo

0xXX

Checksum Lo

0xXX

Checksum Hi

0xXX

Checksum Hi

0xXX

zero point をリセットしました

例 5: IR_4tagneu レジスタへの書き込み (zero point の設定)
この例では、FLOWEVO センサの zero point をリセットしています。これは、0x0047(10進数 71)を登録する値 1 を書き込む方法で行われます。その後、デバイスはゼロ点の現在の補正値を内部的に計算して保存しています。 同じレジスタを読み出して、修正の値を表示します。
ZERO ガスを流し、濃度値が安定したことを確認した後に zero point の設定を行って
ください。

12

クエリ
項目

レスポンス
(hex)

データの意味項目(hex)

Modbus address

0xXX

Function

0x06

Start Register Hi 0x00

Start Register Hi

0x00

Start Register Lo 0x54

Start Register Lo

0x54

Register count Hi 0x27

Register count Hi

0x27

Register count Lo 0x10

Register count Lo

0x10

Modbus address 0xXX
Function

0x06

Checksum Lo

0xXX

Checksum Lo

0xXX

Checksum Hi

0xXX

Checksum Hi

0xXX

end point 補正値を
１００００に変更しました

例 6: SPAN レジスタへの書き込み (end point 補正値の変更)
この例では、FLOWEVO センサの end point 補正を新しく設定しています。2710 (16 進)= 10000 (10 進数) の値。これは、配信条件でもあります。11000 の値は、例えば、表示する濃度値が内部で測定するものより 10% 高いことを意味します。 したがって、このレジスタは、濃度表示における FLOWEVO センサの偏差を補正することを可能にします。
適切なテストガスを流し、濃度値が安定したことを確認した後に end point の設定を行ってください。end point の設定は、zero point を正しく設定後に行ってください。

6.6 Checksum の計算
RTU 動作モード専用の Checksum CRC の計算については次の例を確認してください。
ASCII 標準での LRC Checksum の計算のしくみは、後章で解説します。
Checksum は、SlaveID、関数、および関連データ(開始レジスタとレジスタカウント)を介して計算します。
例として、14 (10 進数) = 0E (16 進数) のアドレスを持つ FLOWEVO センサから Conc
レジスタを読み出すクエリを生成します。
クエリ
項目

(hex)

Modbus address

0x0E

Function

0x03

Start Register Hi

0x00

Start Register Lo

0x0A

Register count Hi

0x00

Register count Lo

0x01

Checksum Lo

0xXX

Checksum Hi

0xXX

13

16 進形式では、結果のバイト文字列は「x0E、0x03、0x00、0x0A、0x00、0x01」となり、Checksum を作成します。CRC Checksum を計算するためのコード例は次の通りです。

図 6: CRC チェックサムを作成するコード例
Checksum と終了コードの計算が終了すると、「0xF7A4」を送信します。
クエリ
項目

(hex)

Modbus address

0x0E

Function

0x03

Start Register Hi

0x00

Start Register Lo

0x0A

Register count Hi

0x00

Register count Lo

0x01

Checksum Lo

0xA4

Checksum Hi

0xF7

Checksum は、データを送信するたびに含まれ、受信者が再計算します。データ セットが破損しているか、または整体化されている場合、受信者が計算した Checksum は送信した
Checksum とは異なります。その場合、データ・セットは使用できなくなります。

14

7 レジスタ概要
Address

Name

0x0003T_m

0x0009Sys_status

0x000AConc

0x0047IR_4tagneu

0x004F

R/W

データの
種類
R/--- 単位付きの数値

説明
内部温度の測定値(x0.1°C)

R/---

数値

ステータス ビット バー（詳細は 18 ページ参照）
R/--- 単位付きの ppm、vol%または%LEL のガス濃度測定値
数値(単位コードを要確認)
R/W
番号
Zero point 参照値

Unit

R/---

数値

0x0051

Conc_fsR/---

数値

0x0054

Span

R/---

数値

0x00840x0085

SW version

R/W

文字列

接続したデバイスのファームウェアバージョン

0x00860x0089

Serial No

R/W

文字列

接続したデバイスのシリアル番号

0x00C0Modbus_address

R/W

数値

接続したデバイスの Modbus_address（変更後は、新しいアドレスでのみ接続可能）濃度の 単位とスケーリング係数(詳細と計算例は以降のページ参照)
濃度測定範囲の終了値(full scale)End point 参照値（値は 5000～15000 の範囲。範囲外の値は10000 にリセットされます。）
0x0059 fab_zero_value R/--- 単位付きの Zero point キャリブレーションの補正係数
数値
0x005A fab_span_value R/--- 単位付きの Span point キャリブレーションの補正係数
数値
0x0080- Device Type R/W
文字列
接続しているデバイスの種類
0x0083

表 5: Modbus レジスタ一覧
R= (Read) 読み取り専用
W= (Write) 書き込み可能

表５に記載のないレジスタの値は絶対に変更しないでください。

15

7.1 ステータス ビット バー (SYS_Status) のビット
障害/エラーメッセージは、次表の通り SYS_Status レジスタから識別できます。
Bit

Name

数値→メッセージ内容

01

WARMUP

1 → FLOWEVO がウォームアップ中(約 10 s)

02

SYS_ERR

1 → システム障害

05

STARTUP

1 → FLOWEVO が起動中 (約 40 s)

06

CORR

1 →補正アクティブ(常時)

07

MW_ok

1 → zero point を設定しています11

MW_aktiv

1 → ドリフト補正の平均化が有効

12

EEP_ERR

1 → EEPROM エラー

13

WDG_WRN

1 → ウォッチドッグリセット後

14

POWER_ON

1 → 電源電圧スイッチオン

15

OUT_OF_RANGE 1 →「0x000A Conc」< -10% FS
または「0x000A Conc」>110% FS
表６： ステータス ビット バー (SYS_Status) のビット意味
FS= (Full scale) 測定範囲終了値
値 0 は常に通常状態(エラーなし)を表します。
2 ビット 6 (CORR) と 7 (MW_ok) は、個々の FLOWEVO の製造プロセス中に設定する内部フラグです。品質管理のために使用され、それぞれの FLOWEVO を温度補償し、較正している場合は、値「1」に設定されます。

7.2 単位コード
Conc レジスタ (0x000A) は、FLOW EVO のバージョンに応じて、スケーリングと単位の観点から変わる数値を提供します。単位レジスタ(0x004F)を使用して、濃度値を正しく計算することができます。
レジスタ値

単位/

０

割り当てなし、特殊アプリケーション用

1

ppm x 0.01

2

ppm x 0.1

3

ppm

4

Vol.% x 0.001

5Vol.% x 0.01

6Vol.% x 0.1

7

LEL x 0.01%

8

LEL x 0.1%

表 7:測定ユニットと乗数へのレジスタ値の割り当て

16

100

ppm
1,000,000

１０
1
0.1
0.01
0.001
vol.%
0.0001

100,000
10,000
1,000
100
10
1

表 8: vol.% と ppm の換算

8 起動と操作方法
ゼロ点とエンド点を設定する場合は、smartGAS キャリブレーションツールの使用を推奨します。smartGAS 社の Web サイトから無料でダウンロードできます。PC との接続には、別売のUSB キットが必要です。

8.1 セルフテスト
FLOWEVO センサの電源が入ると、内部セルフテストが行われ、緑色の LED が点滅します。 その後、センサは測定値を供給し、システムエラーを評価します。
セルフテスト中は、正しい測定値を出力しません。

8.2 zero point の設定
次のタイミングで、zero point を再設定してください。
• センサまたは測定システムの再組込み後• 定期的に(アプリケーションに合わせて定期設定をしてください)• センサまたは測定システムの修理/メンテナンス作業後Zero point を調整する際には、センサを少なくとも 30 分間作動させ、ZERO ガス（乾燥 N2 １００vol.%など）を流して測定値が安定したことを確認してから設定を行ってください。
上記の要件を満たす場合、値 1 をレジスタ IR_4tagneu (0x0047) に書き込み、Zeropoint をリセットします。
レジスタには 1 以外の値を書き込まないでください。センサが正しく測定できなくなる可能性があります。

8.3 end point の設定
end point (span キャリブレーション)を設定するには、センサ測定範囲内の任意の濃度で可能な限り正確なテストガスを使用する必要があります。
センサを少なくとも 30 分間作動させ、テストガスを流して Conc レジスタ(0x000A)
で測定値が安定したことを確認してから設定を行ってください。
すべての要件を満たす場合、それぞれの測定チャンネルの補正値を Span レジスタに書き込みます (0x0054)。

8.4 end point 補正値の計算センサでテストガス 1003 ppm(Conc_cal)を測定した際に、測定値が978ppm(Conc_old)を示していると仮定します。Span レジスタの読み取り値は、値 9985
(Span_old) となります。
このような場合、Span レジスタの補正値計算は、次のように行われます。
Span_new = Conc_cal x Span_old / Conc_old Span_New= 1003 x 9985 / 978= 1024017

新しい値 10240 が Span レジスタ (0x0054) に書き込み、補正値の設定を完了してください。
Zero point の正しい設定が完了してから end point 補正値を設定してください。

8.5 キャリブレーションパラメータを工場出荷時の設定に復元
キャリブレーションパラメータを工場出荷時の設定に戻すには、レジスタ「 IR_4tagneu」と「Span」を書き換える必要があります。「fab_zero_value」からのレジスタ値を「IR_4tagneu」に、「fab_span_value」からのレジスタ値を「Span」に書き込んでください。

9 資料
9.1 機械寸法 [mm]
セル長
45 mm

A
30

B
73.2

85 mm
105 mm
125 mm
205 mm
305 mm

70
90
110
190
290

113.2
133.2
153.2
233.2
333.2

Design type I:

Design type II:

Design type III:18

9.2 マイクロコントローラでの制御
FLOWEVO がマイクロコントローラと通信するには、モジュール COM ピンの信号レベルがマイクロコントローラに適合する必要があります。最も簡単な方法は、RS485 を介して行う方法です（別売アクセサリが必要です）。
UART 信号 TXD(データ送信)、RXD(受信データ)、および TXEN(送信機有効)センダを起動するための信号は、マイクロコントローラで提供する必要があります。次の回路図を確認してください。

図 6: マイクロコントローラ上の FLOW EVO
回路は 5 V 動作電圧のマイクロコントローラ用の設計です。3.3 V で動作する場合は、
ADM4850 (または同等のタイプ) ではなく ADM3075 (または同等のタイプ) を使用してください。 その他のコンポーネントに変更はありません。
この回路と 並列に 16 の FLOWEVO ま で操作できま す。 そ の場合デバイス が異なる
Modbus アドレスを持つ必要があります。
FLOWEVO は、上記の通信接続に加えて電源に接続する必要があります。

9.3 PC での制御
PC 上で FLOWEVO を制御する場合、ソフトウェアと別売の USB キットが必要です。PC 接
続の場合、FLOWEVO は USB ポートを介して電源を供給するため追加の電源は必要ありません。

図７： USB 接続キット（別売）1910. 法的情報

smartGAS Heilbronn
メーカ：© smartGAS Mikrosensorik GmbHsmartGAS Mikrosensorik GmbH |Huenderstr. 1 | 74080 Heilbronn |Germany
Phone: +49 7131/797553-0 | fax: +49 7131/797553-10
www.smartgas.eu| | mail@smartgas.eu

販売代理店：
株式会社アイ・アール・システム〒206-0041 東京都多摩市愛宕 4-6-20
TEL： 042-400-0373、FAX: 042-400-0374、Email： office@irsystem.com
https://www.irsystem.com/

本取扱説明書に記載している図と表は、説明目的にのみ使用され、実物とは異なる場合があります。ご了承ください。 技術仕様を含むすべての情報は、予告なく変更される場合があります。
All pictures and graphics in this manual: © 2021 smartGAS Mikrosensorik
GmbH, Heilbronn, Germany.

Edition 03/07_21
20