PAS
Photoacoustic Sensor
Description of Module
and Communication for Firmware
Release 2.2

Page 1 of 33

Revision history
Release 1.0
Release 2.0
Release 2.1
Release 2.2

April 2012
February 2018
June 2020
March 2021

Redesign of unit
Change of data stream
User Interface added

Page 2 of 33

CONTENTS
1. General Instructions ..................................................................................................................................... 4
1.1 Indications ......................................................................................................................................................4
1.2 Safety Precautions and Important Instructions for Operation of PAS ...........................................................4
2. Description of Sensor Unit PAS ..................................................................................................................... 6
2.1 Instrument layout...........................................................................................................................................6
2.1.1 Front view ...............................................................................................................................................6
2.1.2 Side view .................................................................................................................................................6
2.1.3. Rear View ...............................................................................................................................................7
2.2 Description of function ..................................................................................................................................7
2.2.1 Description of instrument function .........................................................................................................7
2.2.2 Description of equipment function .........................................................................................................8
2.3 Manufacturer-based configuration ................................................................................................................9
2.4 Technical data ................................................................................................................................................9
3. Mounting and Installation .......................................................................................................................... 10
3.1 Mechanical mounting ..................................................................................................................................10
3.2 Electrical connection ....................................................................................................................................11
3.2.1 Description of connectors .....................................................................................................................11
3.2.2 Electrical Power Connection (X6) ..........................................................................................................123.2.3 Digital Input – Output (X4) ....................................................................................................................123.2.4 Serial UART Interface (X2) .....................................................................................................................13
3.2.5 Direct control of accessory (X3 – X1 – X5).............................................................................................17
3.3 Sample gas connection.................................................................................................................................18
3.4 Example of operation ...................................................................................................................................19
4. Start of operation ....................................................................................................................................... 20
5. Operation ................................................................................................................................................... 21
5.1 Self-test of instrument .................................................................................................................................21
5.2 Warm-up period ...........................................................................................................................................22
5.3 Zero adjustment ...........................................................................................................................................22
5.4 Externally controlled measurement operation ............................................................................................24
5.5 Internally controlled measurement operation ............................................................................................24
5.6 Bypassed measurement operation .............................................................................................................24
5.7 Measurement process .................................................................................................................................25
6. Operational Failures ................................................................................................................................... 26
6.1 Description of error codes – UART-Interface ...............................................................................................26
6.1.1 Failure messages ...................................................................................................................................26
6.2 Communication problems between instrument and external control ........................................................29
6.2.1 Errors caused by external control .........................................................................................................29
6.2.2 Error on digital I/O cable .......................................................................................................................29
6.2.3 Error on PAS- I/O-module .....................................................................................................................29
7. Maintenance .............................................................................................................................................. 30
7.1 General hints ................................................................................................................................................30
7.2 Exchange of sample gas filters (particle filter) .............................................................................................30
7.3 Calibration of Instrument .............................................................................................................................31
8. Options ...................................................................................................................................................... 32
8.1 Analog-outputs.............................................................................................................................................32
8.1.1 Options V218 - analog recorder output 4-20 mA / 0-10 V ....................................................................32
Page 3 of 33

1.

General Instructions

1.1

Indications
This manual contains important information for the operationof PAS photo acoustic sensor.
To assure operator safety and the proper use of the instrument, please read, understand,and follow the contents of this manual.

Non-observance of these instructions can resultin personal injury or death.
Non-observance of these instructions may also lead to the lossof right to claim for damages or warranty!
Meaning of signs used in this instruction manual:
CATCHWORDS:

appear in italics on the right hand margin

Indication of particular importance:Warnings

Please follow the instructions given. Warnings denote a potential hazard
associated with the use of PAS instrument.
Non-observance of warnings can result in personal injury or damages to the
instrument.

:

Avoid actions marked with this sign

Please follow the instructions given. This symbol denotes potential hazard
associated with the use of PAS instrument. Non-observance of the
instructions can result in personal injury or death.
1.2

Safety Precautions and Important Instructions forOperation of PAS

The PAS is designed for monitoring concentration levels of certain gases uponcustomer’s request.

Page 4 of 33

The PAS instrument is not designed for use in potentially explosive
environments. Never place and operate the instrument in areas with apotentially explosive atmosphere!
The instrument should be used only for this field of application and should beinstalled only by qualified personnel.

Page 5 of 33

2.
2.1

Description of Sensor Unit PAS
Instrument layout
2.1.1 Front view1Fig. 1 Front View
1

gas inlet or outlet for fittings with M5 thread

2.1.2 Side view1Fig. 2 Side View
1

hot area, to be cooled with automatic controlled fanPage 6 of 33

2.1.3. Rear View
1

2

3

5 6

4

7

Fig. 3 Rear View
1 Optional circuit board 4-20mA
or 0-10 V analog output
2 Digital I/O-connector
3 Main power supply connector

5 Power connector for external zerogas valve (12V / 500mA)
6 Cooling Fan power connector (12V /200mA)
7 Pump power connector (12V /500mA)

4 Serial communication connector

2.2

Description of function

2.2.1 Description of instrument function
In the PAS a measurement cell is used which operates on the principle ofInfrared - Spectrometry.
PRINCIPLE
The physical quality of many gases to react to electromagnetic waves(for instance infrared rays) is being exploited as they respond to a single(or to several) wave length(s) specific to every kind of gas as well as they
absorb such energy.

Page 7 of 33

This effect is converted into electric signals by a measuring transducer.
The concentration of the gas component is being calculated via calibration functions
filed in the instrument configuration library.

2.2.2

Description of equipment function

The instruments of type PAS are equipped with one gas sampling inlet,
which may be controlled either automatically by the equipment software orby an external control unit (e.g. plant control). Two limiting values (alarmlevels) may be set separately in correspondence to existing requirements.
For measurement of the concentration the gas to be analyzed must be
drawn into the sensor by e.g. a pump (active sample extraction). During themeasuring process a large number of measured values are being integrated.
The resulting values transmitted via the serial interface and compared to
the limiting values set.
A complete measuring cycle takes about 20 seconds.
An evaluation of the comparison: limit values vs. measured values takes
place after a certain delay, preset by the equipment software in order toavoid incorrect readings eventually caused by momentary variations of gas
concentration. Mean values are also built only after this delay.
The 1. Alarm level and the 2. Alarm level can be set individually. The alarm
signal can be defined as “normally open” (NO), which means HIGH active or“normally closed” (NC), corresponding to LOW active alarm signals.
Additionally the two alarm levels can be defined as a window. This function
can be used for surveillance of gas concentrations between a minimum anda maximum level.
All for operation necessary functions can be controlled by the instrument or
partially by a connected PLC. Due to the fact, that all
I/Os and signals are not galvanic isolated, the instrument can optionally beequipped with a galvanic isolated analog output(4-20mA or 0-10V).

Page 8 of 33

2.3

Manufacturer-based configuration
For best possible adaptation of instrument to the envisaged task the following
parameters of the configuration may be determined by the customer and set
at the factory or by authorized service personnel.

2.4

•
•

Alarm thresholds
Cyclic zero value measuring••

Reference temp. and -pressure
Time and date

1. and 2. Alarm (in ppm)
(activated, not activated, timeintervals)
Standard: 0 °C and 1013 mbar
Depending on site

Technical data
All dimensions +/- 1,27 mm = 0,05 inch
Dimensions:Standard slide in box fitting in 19” / 3 RU system
Height (front plate):
127 mm = 5.0 in
Width (on front plate):
96,5 mm = 3.8 in(19 HP)
Depth approx. (excl. analog option): 200 mm = 7.88 in
Depth approx. (incl. analog option): 210 mm = 8.27 in

Weight:approx. 1,4 kg = 3.1 lbs

Power Supply:

External,
12 VDC • 4 Amperes • +/- 1% Stability

Power consumption:

max. 45 Watts

Temperature range:

during storage: -10°C to +60°C
during operation:(+14°F to +140°F)+10°C to +40°C(+50°F to +104°F)

Air moisture range:

0 to 95%, non condensing relative humidity

Measuring principle:

physical, infrared spectrometry, opto-acoustic sensor

Compound:Measuring range:

Upon customer request
Upon customer request

Page 9 of 33

3.

Mounting and Installation

3.1

Mechanical mounting
MOUNTING SITE
In order to assure trouble-free function of the instrument, mounting it as freeof vibrations as possible is of essence. The hot area of the module should be
kept at a safety distance of at least 5 cm away from walls to ensure free
airflow for cooling of the equipment (see also chapter 3.2.2 for reference).
The module should be installed out of direct sunlight in a clean, dry area thatis not subject to temperature or humidity extremes.
The instrument has been specified for an ambient temperature range from
+10°C (+50°F) up to +40°C (+104°F), provided that a proper fan is installed forcooling the hot side surface (see also chapter 2.1.2). Condensation of air
moisture inside the instrument should be avoided. An integrated protection
mechanism will switch off the measuring operation if the maximum permissible internal temperature is exceeding a limit of + 55°C (135°F). In this case theinstrument will issue a malfunction message.
For cooling purposes the instrument must be set up in such a manner that freecirculation of the ambient air is unobstructed. On the other side it must also beprotected from exposure to very dusty environment or to splash-water.
FILTERSFor protection of valves and measuring chamber against pollution the gas
inlet has to be provided with appropriate filter. The filter must be installedright in front of the sample inlets of the instrument.

Suitable filters are of such quality that they will neither absorb molecules of
the gas components to be measured in the filter housing nor in the filter
element itself. Moreover the filtration grade has to be at least 5 micrometersor less. Particle Filters can be ordered from smartGAS Mikrosensorik GmbH.

Page 10 of 33

ELECTRICALCONNECTION
3.2

Electrical connection
3.2.1 Description of connectors

X6

X4

X2

X3
X1
X5

Fig. 12
Electrical connectors / Rear view
X1:
X2:
X3:
X4:
X5:
X6:

Fan connector (12V / 200mA)
UART- and I2C-connector
Valve connector (12V / 500mA)
Digital I/O for PLC
Pump connector (12V / 500mA)
Electrical power input

Page 11 of 33

3.2.2 Electrical Power Connection (X6)
The electrical power supply for PAS must meet the following requirements:
Nominal voltage:
Power consumption:

12 VDC • 4 Ampere • +/- 1%
max. 45 watts

EMC:

EN55014 Class B, FCC Part 15
EN55032 Class B

Connection of the instrument to the power supply should be secured with asafety fuse of proper value. If the instrument is external controlled by PLC,
the power supply of the PLC should be chosen. Securing the power supply
against interfering EM pulses is mandatory!
Always ensure the EMC directive! Unstable power supply or EMC pulses
may cause incorrect behaviour and/or readings on the instrument.

Before connecting instrument to electric power verify the supply voltage
meets those requirements and is fuse protected. Incorrect voltage may
cause the fuse of the instrument to blow or damage the instrument itself.

3.2.3 Digital Input – Output (X4)The I/O’s of PAS are intended for signal handling between the instrument
and a PLC or plant control.
Logic levels meet the following requirements:
IN logic 0 (low) voltage:
IN logic 1 (high) voltage:max. 1.0 Volt • max. 1 µAmpere
min. 4.0 Volt • max. 3 mAmpere

OUT logic 0 (low) voltage:
OUT logic 1 (high) voltage:max. 0.6 Volt • max. 1 µAmpere
min. 4.3 Volt • max. 20 mAmpere

Before connecting instrument to external I/O’s verify PLC or plant control
meets all requirements. Incorrect voltage or high currents may damage
the instrument itself. Level shifters must be used if other input / output
voltages are needed / used! The I/O’s are not galvanic separated!

Description of instrument’s I/O-functions and direction:
Page 12 of 33

Pump (OUTPUT):
Fault (OUTPUT):
Null (OUTPUT):
2. Level (OUTPUT):
1. Level (OUTPUT):
Ready (OUTPUT):
Start (INPUT):

Logic 1 when gas should be drawn
Fault of PAS
Logic 1 when valve switches fromzero gas to sample gas
Second alarm level
First alarm level
PAS is ready for measuringStart of measuring after zeroadjustment (only if instrument is set
to external control, see chapter 5.4
and 5.5)

3.2.4 Serial UART Interface (X2)
3.2.4.1 Electrical Characteristics
The instrument is equipped at the factory with a serial UART interface fordata transfer. The bitstream is a non inverted TTL-Level of 5Volts. Thatmeans, that a logic 1 is represented by a 5V level and therefore a logic 0 isrepresented by a 5V level.
Description of UART I/O-function and direction:
RXD (INPUT):TXD (OUTPUT):UART-GND:

Reception of serial data
Transmission of serial data
Additional ground line for UARTThe length of the connecting cable must not exceed 5 meters (16 feet)!

Page 13 of 33

3.2.4.2 Data Output

The data transfer rate is set to the commonly used 9600 baud, noparity bit, 8 data bit, 1 stop bit (9600,N,8,1).

The data is transmitted without hardware/software handshake!

After each measuring cycle the values are send using the following
format:dd:mm:yy;hh:mm:ss;0000,0;0000,0;(Date;Time;Value1;Value2;

Date / Time
Value1/Value2
PatmtSensorC

E
UNIT;00000;00.0;0;0;9999;

CR;Patm;tSensor;C;E;UNIT;

CR)

Sensor internal date and time
Readout on Value1 in ppm, on Value2 in mg/m³
Atmospheric pressure [mbar]
Sensor temperature [°C]
Code for measurement unit on Value1
1 → ppm
2 → mg/m³
3 → Value1 as ppm and Value2 as mg/m³
Error Code / Status Code
Unit serial number

Concentrations higher than 999,9 (999.9) will be transmitted
without decimal point. Therefore concentrations with more than
three digits will be send as whole numbers without decimals.

The error code is masked by ASCII code, starting with 65, what is an 'A'.
If an error occurs, the Value1 and Value2 will be marked with '999999' andthe E-field will be filled with one of the following codes:

Status codes, translation
H:
Z:'Sensor Heat Up''Zero Point Adjustment'

Page 14 of 33

Error codes, translation
A:
B:
C:
D:
E:
F:
G:
I:
L:

'- not applicable-''Infrared source defective''Chopper motor blocking''Sensor heater out of range''Zero setting unstable''Error Factory Calibration''- not applicable -''Cell Temperature out of range''Error Configuration-Data'

During normal operation the error code is '0' (Zero)
A more detailed description of the error code can be found in Chapter 6.
Example of transmitted values:
01.09.2012;13:45:07;00000.0;00000.0;
01.09.2012;13:45:27;00013.7;00035.5;
01.09.2012;13:45:47;00097.2;00251.9;
01.09.2012;13:46:07;00126.6;00328.1;
01.09.2012;13:46:27;0002455;0006361;
01.09.2012;13:46:27;9999999;9999999;;00963;49.5;3;0;2145; CR;00963;49.6;3;0;2145; CR;00963;49.5;3;0;2145; CR;00963;49.6;3;0;2145; CR;00963;54.4;3;0;2145; CR;00963;55.8;2;I;2145; CRIn the example above the atmospheric pressure is 963 mbar. The
instrument’s temperature is about 49.6 °C. PAS 2540-06 is sending
the concentration data in on Value1 in ppm, on Value2 in mg/m3 andon the last send data a cell temperature fault occurs. The serial
number of the unit is 2145.

3.2.4.3 Data Input

The PAS 2540-06 accepts commands to trigger a zero-point
adjustment or set a factor in case of shifted readout.
Sending an “Z” (without CR and/or LF) will force a zero-point
adjustment. It may take up to 15 seconds until the sensor responds
to the command. The sensor will open the measuring cell valves for
20 seconds to let the sensor cell be flushed with zero gas. Further
more a directly connected pump and/or zero gas valve may be
activated.
The result of the zero-point adjustment will be stored in the internal
memory (see Chapter 5.3 for details of zero-point adjustment)

Page 15 of 33

Example of transmitted values:
String send by user:
Z

Response of sensor:
01.09.2012;13:45:07;;;;00963;49.5;3;Z;2145;

CR

In case the readout of the sensor is shifted compared to a proper
calibration gas, a factor on the internal calibration function can beapplied.
By sending “F?” (without CR and/or LF), the sensor will answer withthe currently set calibration factor. A new factor may be set by
sending “Fx.xxx” (where x is a number, without CR and/or LF).
After transmitting the new factor, the sensor will echo the send string
to confirm the active value.
The factor may be within 0.1 as lowest value and 2.0 as highest value.
Lower or higher values will be ignored and the sensor answers with
“Error”.
Examples of transmitted values:
String send by user:
F?

Response of sensor:
1.000CR

String send by user:
F0.999

Response of sensor:
0.999CR

String send by user:
F2.0

Response of sensor:
2.000CR

String send by user:
F2.1

Response of sensor:
ErrorCR

The factor will be stored in the internal memory and take in effectimmediately.

Page 16 of 33

3.2.5 Direct control of accessory (X3 – X1 – X5)
Direct control of accessory through PAS (see chapter 3.4 – minimum
connection).

X3 (Valve):
X1 (Fan):
X5 (Pump):

2/3-way valve for switching from zero-gas tosample-gas (12V / 500mA)
Fan for cooling the hot area(see chapter 2.1.2)
Pump for gas sampling (12V / 500mA)

Page 17 of 33

SAMPLE GASCONNECTION
3.3

Sample gas connection
The module has one sample gas inlet and one sample gas outlet (refer also
to Chapter 2.1.1.
The sample gas inlet can be equipped with gas tubes of length up to 120
meters without disturbance of the instruments function. On the sample gas
outlet also tubes of length up to 120 meters can be connected (provided
that the tubes have an inner diameter of at least 4 mm [approx. 0.16 inch]).
An appropriate gas pump must be installed at the gas outlet. A maximum
gas flow of approx. 2 liters / minute is recommended. Because of the sensor
principle, the measurement cell must be closed for measurement. During
measurement the pump can be switched off. This may be done by using theconnection X5 for direct control of the pump by the instrument itself (seeChapter 3.2.6). If the pump is running free, a bypass between gas inlet andgas outlet must be provided to assure the uninterrupted function of thepump and allow gas sampling, even when the measurement cell is closed
for measurement.
To avoid clogging of the inlet valves and soiling of the measurement
chamber the sample gas hose must be connected to a particle filter which isinstalled directly in front of the sample gas inlet of the instrument.

Wrong installation of filter and undue extension of maintenance intervals
will inevitably lead to malfunctions or to damages on the instrument!

In order to avoid pollution of valves and of measuring chamber, theinstrument may only be operated with adequate filters. The filters are to
be placed right in front of the sample gas inlet of the instrument.
Applying the filter protects the instrument against pollution. Suitable filters
are of such quality that they will neither absorb measurable gas
components in the filter element nor in the filter housing. As an additionalfeature the filters must permit the filtration of particles size 5 micrometers.
Take utmost care to prevent liquids from penetrating into the measuring
chamber. Equally important is the avoidance of humidity condensation in
the measuring cell. Any such event will immediately lead to thedestruction of the sensor system!
EXAMPLE OF
OPERATION

Page 18 of 33

3.4

Example of operation
PAS can be connected to a PLC or plant control by many ways. Following
two examples show a minimum connection with direct control of accessory
by the instrument itself and a full connection with accessory control via PLC.

Fig. 4 minimum
connection

Fig. 5 PLC or plant connection
FAN1:
P1:
V1:
F1:
PSU:
PLC:

Fan for cooling of hot area
Pump for gas transport
Valve for zero gas / sample gas
Particle filter
Power supply unit
Plant control

Page 19 of 33

4.

Start of operation
Before connecting the instrument to the power supply, make sure that supply voltages
strictly correspond to the requirements detailed in Chapter 3.2.2.
As soon as the instrument is powered up, it will start with normal operation (seechapter 5).

Page 20 of 33

5.

Operation
After the instrument has powered up, it will automatically run through thefollowing routines before starting the regular measuring operation:
Self-Test
Warm-up period
Auto-zero adjustment
During the startup-process the ‘Unit Ready’ signal (see Chapter 3.2.3 ) is logic
zero.

5.1

Self-test of instrument
Immediately after the instrument is powered up, a self-test is performed.
During the warm-up period and also while in normal operation (except while inStand-By-Mode) the instrument will carry out periodically automatic self-tests
to check important instrument functions. In case of any malfunction, thewarm-up period or the actual measurement cycle will be interrupted with afault signal as logic one (see Chapter 6, - Malfunctions). In case of an
instrument malfunction, a restart of the instrument is necessary.

Page 21 of 33

5.2

Warm-up period
The measuring chamber of the instrument is being heated up until 49.3°C(120.7°F) has been reached. This will take approximately 5 minutes at an
ambient temperature of 20°C (68°F).
After 49.3°C (120.7°F) has been reached, leveling of temperature is being
continued a certain time period (‘stabilizing’) in order to make sure that thewhole unit has adopted the desired operating temperature.
The stabilization is an important point for the accuracy of the sensor.
Stabilization-time is set at the factory or by authorized service personnel andcan vary between 2 minutes up to 10 minutes (depending of required accuracy
and compound).
At the end of the stabilization phase the unit starts the zero adjustment
procedure.

5.3

Zero adjustment
Repetitive zero adjustment will compensate possible changes in the sensor
equipment (e.g. aging of infrared source) and eliminates zero drift. Zero gas
must be provided through the sensor and is measured in the cell. An installed
2/3-way valve can be used to switch between zero gas and gas to be analyzed.
The valve can be directly controlled by the instrument (see Chapter 3.2.6).
Alternatively a properly serviced zero filter (e.g. activated carbon) can be used
to supply zero gas. The filter absorbs the measurable substance(s), therefore
concentration of substance(s) in the sensor equals to zero (as long as thesubstance(s) can be absorbed in activated carbon).
A zero measurement in a contaminated atmosphere leads to false measured
values!
To provide error-free zero adjustment, the activated carbon filter must bechanged regularly. Used-up activated carbon filters will lead to incorrect
measurement results or to error condition!
Only under the condition that a predefined amount of consecutive zeroadjustment cycles are within a specified tolerance, the zero value will be
accepted. In case a measured value exceeds the specified tolerance (caused
e.g. by a contaminated measuring chamber or by leaks etc.) the number ofhitherto measured values will be reset to zero. PAS will then renew its effort
for zero adjustment.

Page 22 of 33

If after 50 attempts no values are correct, the instrument will stop zeroadjustment and indicate a failure (see Chapter 6).
DURATION OFZERO
ADJUSTMENT
Duration of zero adjustment for every internal measuring range is approx. 2
minute in a favorable case. In the most unfavorable case this operation may
take up to 15 minutes if e.g. the gas path or the measuring chamber iscontaminated. If no correct zero adjustment is being achieved within this timeframe, then a failure indication will be given (see Chapter 6).
After successful zero adjustment the instrument normally switches to "StandBy-Mode", if neither an automatic measurement channel is configured nor ameasurement is externally requested.
AUTOMATICZERO
ADJUSTMENT
PAS automatically carries out a zero adjustment procedure after every startup.
Additional an automatic zero adjustment can be activated in the instrument
setup. After a fixed time interval PAS automatically performs a zeroadjustment and switches back to measurement by itself. Possible timeintervals for automatic zero adjustment are 1 – 2 – 4 – 8 – 12 – 16 – 24 hoursof measurement.
MANUAL ZEROADJUSTMENT
In those cases where PAS has been in operation over a period of more than 5days without interruption and only low gas concentrations are to bemeasured, a manual zero adjustment is recommended (if no automatic zeroadjustment is configured).
The user may trigger such manual zero adjustment by shutting off the power
supply for a few seconds.

Page 23 of 33

5.4

Externally controlled measurement operation
After successful zero adjustment the instrument switches to ”Stand-By”-mode.
No measuring is being done.
While the most components are fully available at this stage, the infrared
source, the chopper motor and the pump (if connected to the extended outputof the instrument) are switched off for optimization of their service life.
Therefore the instrument will resume measuring about 30 seconds after
receipt of a measurement request. Because of the need for stabilization of theinfrared source, the measurement results may show some little inaccuracy
during the first 2-3 minutes after leaving stand-by mode.
In “Stand-By”-mode PAS is waiting for a measurement request. This request
will be sent to the instrument via the digital I/O-connector (for reference see
Chapter 3.2.3).

5.5

Internally controlled measurement operation
After successful zero adjustment the instrument automatically switches tomeasuring mode.
An installed 2/3-way valve will switch to the channel with the gas to beanalyzed and the pump will periodically start drawing gas.

5.6

Bypassed measurement operation
The sensor can be used in bypass to an existing gas flow. In this setup caremust be taken to not apply too much over- or underpressure on the sensor on
the one hand and still have a sufficient gas flow through the measuring cell on
the other hand.
The user is responsible to only trigger a zero point adjustment if proper zerogas is connected and has sufficient flushed the gas path to remove any
residues of analyzed gas. Otherwise the new zero point may be not correct(see Chapter 5.3).

Page 24 of 33

5.7

Measurement process
REFERENCECONDITIONS
The measuring results for mass concentration are normalized to a reference
temperature of 0°C (+32°F) and to an atmospheric pressure of 1013 mbar
(14.69 psi) by factory setting. Other reference temperatures and -pressures
may be preset in the factory. The actual atmospheric pressure on site is being
measured inside the instrument and used for normalization of the measured
values.
MEASURINGCYCLE
Each measurement cycle consists of the following consecutive steps:
1.

The measurement cell is being flushed with actual measuring gas forabout 5 seconds (depending on settings).
2.
Then the instrument goes on hold for about 3 seconds (depending on
settings) to let gas pulsation calm down.
3.
Now the measurement is carried out. The result of the measurement is amean value over quite a number of single measurements.
4. The measurement result is being compared with the preset alarm
threshold values.
If the result exceeds (or under runs, depending on configuration) the 1.
Alarm level or the 2. Alarm level, the corresponding output is being
activated (please refer to Annex A2 for further information).

Page 25 of 33

6.
6.1

Operational Failures
Description of error codes – UART-Interface
Messages about errors are send through the built-in UART-Interface.
Simultaneously the signal ALARM will be set to alarm condition (level
depending to configuration (NC or NO). In case of a malfunction the operationof the instrument can not be continued right away.
FAILURES
6.1.1 Failure messages
Failure messages indicating that a direct return to normal operation is notpossible. The instrument must be switched off. After successful eliminationof the failure cause the module may be switched on again for normal startup procedure.

WARNING! HIGH VOLTAGE!
Prior to opening up of instrument for any reason, its main power supply
must be unplugged! Non-observance of these instructions can result inpersonal injury or death.

"IR-Source" – Code “B”
Explanation:
Evidently no power consumption at infrared source
Probable causes:- Electronic control defect- Infrared source defect- Transportation damage (filament broken)
Corrective action:- Exchange measuring cell (manufacturer)"Chopper" – Code “C”
Explanation:
Chopper motor blocked or no movement
Probable causes:- Electronic control defect- Motor defect- Transportation damage (chopper wheel bend)
Corrective action:- Exchange measuring cell (manufacturer)
Page 26 of 33

"Sensor heater" – Code “D”
Explanation:
Ambient temperatures lower than 10° C resp. 58°F orambient temperature higher than 40° C resp. 104°F.
Probable causes:- Instrument or ambient temperature is outside of the operating
parameters.
Corrective action:- At occurrence of this error message, it should at first be checked if
external influences are causing this critical situation, and if
applicable, eliminate those negative influences.
- In case error message was not caused by external influences, defectmodule should be send to service (manufacturer).

"Zero setting unstable" – Code “E”
Explanation:
Sensor unable to conform preset value within determined tolerances during
zero setting.
Probable causes:- Zero-gas unstable or filter used-up- Measurement chamber leakage at inlet/outlet gate valve because of
insufficient dust filtration or excessive suction (higher than 50 mbar
= 0.7 psi)
- Excessive suction may also be caused by tube lengths exceeding
permissible length.
Corrective action:
Replace zero-gas or filter. If problem re-occurs, exchange ofmeasuring cell is required (manufacturer).

Incorrect installation of filter and undue extension of maintenanceintervals will cause malfunctions or damages of measuring
instrument.
"Cell temperature" – Code “I”
Explanation:
Sensor temperature higher than 55° C resp. 119°F
Probable causes:- Instrument is directly exposed to external heat sources (inadequate
ventilation, high solar radiation, problematic installation site).
- Blower-fan (or fan control) defect- Electronic control of heater defectPage 27 of 33

Corrective action:- At occurrence of this error message, operator in charge should atfirst check if external influences are causing this critical situation,and if applicable, eliminate those negative influences.
- In case error message was not caused by external influences, defectmodule should be send to service (manufacturer).

"Error CFG-Data" – Code “L”
Probable causes:- Defect in data-/program - memory or manipulated data
Corrective action:- Servicing required. Send instrument for repair

Page 28 of 33

6.2

Communication problems between instrument and external control
Below some malfunctions are listed which may occur during communication
between external control and the PAS.
6.2.1 Errors caused by external control• No reaction of instrument
In case the signal „START“ has not been set by the external control,
instrument will not react to any requests for measurement. This is
only applicable if the instrument is set to external control (seeChapter 5.4, externally control)
6.2.2 Error on digital I/O cable• No reaction of instrument
Broken wires on interface cable or on plug
6.2.3 Error on PAS I/O-module• No reaction of instrument even if results remain below limit
In case the instrument does not evaluate results respectively does
not react on signal, although at control side the control signals arefound to be correct, measuring time should be extended. If situation
is not improved thereby, verify if result signal outputs (Alarm 1 /Alarm 2) are properly connected at control side. If this is found to becorrect, the interface cable should be inspected for possible wiredamage. In case no defect is found on cable either, the interface bus
module has to be replaced (manufacturer).

Page 29 of 33

7.
7.1

Maintenance
General hints
The instrument has been designed for optimum maintainability. A skilled user
may perform all conditioning maintenance work himself if required.
CLEANING
The instrument housing may be cleaned with a smooth cloth which has beenwetted with water and only a few drops of cleansing agent.

Never use organic solvents (e.g. PERC, TRI, Acetone).Organic solvents may be
harmful to the instrument.

7.2

Exchange of sample gas filters (particle filter)
Appropriate sample gas filters are of such nature as they will neither absorb
molecules of the sample gas components in the filter element nor in the filter
housing. Furthermore must they permit filtration of 5 micrometer particle size.
In order to avoid contamination of valves, of sample gas hoses and of themeasuring cell, the instrument should exclusively be operated using genuine
particle filters supplied by smartGAS Mikrosensorik GmbH!
The filters must be installed right in front of the sample inlet of the
instrument.
When changing sample gas filters, proceed as follows:• In order to avoid contamination of sample- gas tubing during changing offilters, switch off instrument.
• Unscrew the dust filter screw caps.
• Insert the new dust filter. A label attached to it is showing an arrow indicating
the flow direction of sample gas.
The arrow must point towards instrument gas inlets!

• Write down actual calendar date on filter label. This allows easy control offilter-change schedule.
We recommend exchanging particle filters every 3 months.

Page 30 of 33

7.3

Calibration of Instrument
The instrument-integrated functions concerning avoidance of zero- drift aredescribed in Chapter 5.3 of this instruction manual.
For re-calibration of the PAS a special software is necessary. For reference get incontact with your local dealer or smartGAS Mikrosensorik GmbH.
In case of availability of adequate equipment the calibration may be done byauthorized service personnel under adherence to the appropriate safety rules.
A factory calibration is required every 24 months. The calibration normally isdone besides complete instrument maintenance.

Page 31 of 33

8.
8.1

Options
Analog-outputs
8.1.1 Options V218 - analog recorder output 4-20 mA / 0-10 V
When option V218 is installed, PAS is equipped with a galvanic separated
current or voltage output circuit board.
Resolution of the output current/voltage is dependent on sensor typeinstalled. During warm-up period and zero adjustment the recorder output
is set to 4 mA. This corresponds to a concentration of 0 ppm (g/m3). During
actual measuring the recorder output is set - prior to every pump cycle - tothe current which corresponds to the actually measured concentration. If
an underflow of the measuring range occurs, the output is set to thecurrent value which corresponds to the lower limit of the measuring range.
The total measuring range is scaled on 4 mA to 20 mA or 0 V to 10 V.

Page 32 of 33

9. 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: © 2020 smartGAS Mikrosensorik GmbH, Heilbronn.

smartGAS Headoffice, Heilbronn, Germany© smartGAS Mikrosensorik GmbHsmartGAS Mikrosensorik GmbH |Huenderstr. 1 | 74080 Heilbronn | Germany
P: +49 7131/797553-0 | F: +49 7131/797553-10 | mail@smartgas.eu |www.smartgas.eu

Edition 08/03_2021

Page 33 of 33

参考和訳

PAS
光音響式ガスセンサ
取扱説明書
Firmware Release 2.2

更新履歴
Release 1.0

2012 年 4 月

Release 2.0

2018 年 2 月

ユニットの再設計

Release 2.1

2020 年 6 月

データストリームの変更

Release 2.2

2021 年 3 月

インターフェイスを追加

目次
１

一般情報
１．１

表示

１．２

センサの操作に関する安全上の注意と重要な指示

２

センサユニットの説明
２．１

センサのレイアウト

２．１．１

正面

２．１．２

側面

２．１．３

背面

２．２

機能説明

２．２．１

センサの機能２．２．２

センサ機能の説明

２．３

メーカ設定

２．４

技術情報

３

取り付けとセッティング
３．１

機械的な取り付け

３．２

電気的接続

３．２．１

コネクタの説明３．２．２

電源接続（Ｘ6）

３．２．３

デジタル入力・出力（Ｘ４）３．２．４シリアル UART インターフェイス（Ｘ２）

３．２．５

アクセサリの直接制御（Ｘ３－Ｘ１－Ｘ５）

３．３

サンプルガスの接続

３．４

運用例

４

使用の開始

５

使用
５．１

センサのセルフテスト

５．２

起動機関

５．３

ゼロ調整

５．４

外部制御の測定

５．５

内部制御の測定５．６

バイパス接続５．７

測定プロセス

６

動作上の不具合
６．１

エラーコードの説明（UART インターフェイス）

６．１．１

エラーメッセージ

６．２

センサと外部制御間の通信不良

６．２．１

外部制御によるエラー

６．２．２

デジタル I/O ケーブルのエラー

６．２．３

センサ I/O モジュールのエラー

７

メンテナンス
７．１

一般的なヒント

７．２

サンプルガスフィルタ（除塵フィルタ）

７．３

センサの校正

８

９

オプション
８．１

アナログ出力

８．１．１

オプション V218（アナログレコーダー 4-20mA/0-10V 出力）

法的情報1. 一般情報
1.1 表示このマニュアルには、PAS 光音響センサの操作に関する重要な情報が含まれています。
オペレータの安全とセンサの適切な使用を保証するために、このマニュアルの内容を読み、理解し、それに従ってください。
指示に従わない場合、怪我や死亡につながる可能性があります。
指示に従わない場合、損害賠償または保証を請求する権利が失われる可能性があります。
本説明書で使用される記号の意味：

見出し 右余白にイタリック体で表示

特に重要な指示

警告
必ず指示に従ってください。
警告は、センサの仕様に関連する潜在的な危険を示します。
警告に従わない場合、怪我をしたり、センサが損傷したりする可能性があります。

回避すべきアクション
指示に従ってください。
この記号は、センサの使用に関連する潜在的な危険を示します。
指示に従わない場合、怪我や死亡につながる可能性があります。

１．２ センサの操作に関する安全上の注意と重要な指示
センサはお客様のご希望に応じて、ガスの濃度レベルを監視するために設計されています。
センサは、爆発の可能性のある環境での使用を想定して設計されていません。
爆発の可能性のある雰囲気のある場所にセンサを置いたり動作させたりしないでください。
このアプリケーション分野にのみセンサを使用し、資格のある担当者のみがセンサを設置してください。

2. センサセンサユニットの説明
2.1 センサのレイアウト
2.1.1 正面

１
Fig. 1 正面
1： ガス入口または出口（M5 ねじ継手）

2.1.2 側面

１

Fig. 2 Side View
1：自動制御ファンで冷却するホットエリア

2.1.3 背面

１

２

３

５

６

４

７

Fig. 3 背面
１：アナログ出力（４－２０ｍA または０－１０V）用 オプション回路基板
２：デジタル I/O コネクタ
３：主要電源供給コネクタ
４：シリアル通信コネクタ
５：ゼロガス外部バルブ用電源コネクタ（１２V/５００ｍA）
６：冷却ファン用電源コネクタ（１２V/2００ｍA）
７：ポンプ用電源コネクタ（１２V/５００ｍA）

2.2 機能説明
2.2.1 センサの機能
センサは、赤外線分光法の原理で動作する測定セルが使用されています。

原理
電磁波に反応する多くのガスの物理的性質(例えば赤外線は、)あらゆる種類のガスが特有の単一(または複数)の波長に反応し、そのエネルギーを吸収する特性を利用しています。
この反応は、測定トランスデューサによって電気信号に変換されます。
ガス成分の濃度は、センサ構成ライブラリに記録された校正関数によって計算されます。

2.2.2 センサ機能の説明
センサには、センサソフトウェアまたは外部制御ユニット(プラント制御など)によって自動的に制御できるガス
サンプリング入口を 1 つ備えています。2 つの制限値(アラームレベル)は、既存の要件に対応して個別に設定できます。 濃度を測定するには、測定ガスをポンプなどでセンサに引き込む必要があります(アクティブサンプ
ル抽出)。測定プロセスでは、多数の測定値が統合されます。結果の値はシリアルインターフェースを介して送信され、設定された制限値と比較されます。
完全な測定サイクルは約 20 秒間です。
比較評価：限界値と測定値は、ガス濃度の瞬間的な変動によって引き起こる誤った読み取り値を回避するた
め、センサソフトウェアによって事前設定された一定の遅延の後に測定されます。平均値も、この遅延の後にのみ構築されます。
第 1 アラームレベルと第 2 アラームレベルは個別に設定できます。アラーム信号は、HIGH アクティブアラームを意味する「ノーマルオープン(NO)」と、LOW アクティブアラームを意味する「ノーマルクローズ(NC)」で定義できます。 さらに、2 つのアラーム レベルをウィンドウとして定義できます。この機能は、最小レベルと最大レベルの間のガス濃度の監視に使用できます。
操作に必要なすべての機能は、センサによって制御することも、接続された PLC によって部分的に制御することもできます。I/O と信号はガルバニック絶縁されておらず、オプションでガルバニック絶縁アナログ出力(420mA または 0-10V)を装備することができます。

2.3 メーカ設定
想定される作業にセンサを最適に適合させるため、次のパラメータはお客様が決定し、工場または認定サービス担当者が設定できます。
● 第１アラームと第 2 アラームの閾値(ppm)● 周期的なゼロ値測定(アクティブ、非アクティブ、インターバル時間)● 参照温度・圧力標準（標準：0°C、1013 mbar）● 日時（場所による）

2.4 技術情報
全ての寸法公差：+/- 1.27 mm = 0.05 inch
寸法19” / 3 RU システムに標準適合
高さ（正面プレート）：127 mm = 5.0 inch
幅（正面プレート）：96.5 mm = 3.8 inch (19HP)
奥行き（アナログオプションを除く）：200 mm = 7.88 inch
奥行き（アナログオプションを含む）：210 mm = 8.27 inch
重量
約 1.4 kg = 3.1 lbs
電源供給

外部 12 VDC、4 A、安定性+/- 1%

消費電力

最大 45W

温度範囲

保管：-10°C～+60°C（+14°F～+140°F）、動作：+10°C～+40°C（+50°F～+104°F）

大気湿度範囲0～95％相対湿度（結露なきこと）

測定原理

物理的な赤外分光法、光音響センサ

混合ガス

仕様による

測定範囲

仕様による

3. 取り付けとセッティング
3.1 機械的取り付け取り付け場所
トラブルのない機能を保証するためには、できるだけ振動のない状態での取り付けが不可欠です。
モジュールのホットスポットは、センサを冷却するための空気の自由な流れを確保するため、壁から少なくとも 5 cm の安全距離を保つ必要があります。(3.2.2 章参照)
モジュールは、直射日光が当たらず、極端な温度や湿度の影響を受けない
清潔で乾燥した場所に設置してください。
センサは、側面のホットスポットを冷却するための適切なファンが取り付けられている場合、+ 10°C(+ 50°
F)から+ 40°C(+ 104°F)までの周囲温度範囲で使用できます(2.1.2 章参照)。センサ内の空気が結露してはいけません。統合された保護機構は、最大許容内部温度が+55°C(135°F)の制限を超えると、測定動作をオフにします。この場合、センサは誤動作メッセージを発します。
冷却のため、周囲空気の自由循環が妨げられないようにセンサは取り付けてください。同時に、ほこりが非常に多い環境や水しぶきにさらされないように保護してください。

フィルタ
バルブと測定セルを汚染から保護するため、ガス入口には適切なフィルタを設けてください。
フィルタは、装置のサンプル入口直前に設置してください。

適切なフィルタとは、フィルタハウジングもフィルターレメントも、測定ガス成分の分子を吸収しないものです。
さらに、濾過グレードは少なくとも 5μｍ以下が必要です。除塵フィルタは、アクセサリとして別売しています。

電気的接続3.2 電気的接続
3.2.1 コネクタの説明

Ｘ6

Ｘ４

Ｘ２

Ｘ３
Ｘ１
Ｘ５

Fig. 12 電気的コネクタ / 背面
X1: ファンコネクタ (12V / 200mA)
X2: UART/I2C コネクタ
X3: バルブコネクタ (12V / 500mA)
X4: PLC 用デジタル I/O
X5: ポンプコネクタ (12V / 500mA)
X6: 電源入力

3.2.2 電源接続 (X6)
センサ用の電源は、次の要件を満たす必要があります。
定格電圧:
消費電力:

12 VDC • 4 A • +/- 1%
max. 45 watts

EMC:

EN55014 Class B, FCC Part 15
EN55032 Class B

センサの電源への接続は、適切な値の安全ヒューズを使用してください。センサが PLC によって外部制御されている場合は、PLC の電源を選択してください。干渉する EM パルスから電源を保護してください。

常に EMC 指令を確認してください。
不安定な電源または EMC パルスは、センサの動作や誤った測定原因となる可能性があります。

センサを電力に接続する前に、電源電圧がこれらの要件を満たし、ヒューズで保護されていることを確認してください。電圧が適切でない場合、センサのヒューズが飛んだり、センサ自体が損傷したりする可能性があります。

3.2.3 デジタル入力・出力（Ｘ４）
センサ I/O は、センサと PLC またはプラント制御間の信号処理を目的としています。
ロジックレベルは、次の要件を満たしています：IN logic 0 (low) voltage:max. 1.0 Volt • max. 1μA

IN logic 1 (high) voltage:min. 4.0 Volt • max. 3 mA

OUT logic 0 (low) voltage:max. 0.6 Volt • max. 1μA

OUT logic 1 (high) voltage: min. 4.3 Volt • max. 20 mA
センサを外部 I/O に接続する前に、PLC またはプラント制御センサがすべての要件を満たしていることを確認してください。誤った電圧または高電流は、センサ自体を損傷する可能性があります。レベルシフタは、他の入力/出力電圧が必要な場合に使用してください。I/O は、ガルバニック分離されていません。
センサの I/O 機能および方向：
Pump (OUTPUT):

Logic 1 ガス吸引のタイミング

Fault (OUTPUT):

センサのエラー

Null (OUTPUT):

Logic 1 バルブがゼロガスからサンプルガスに切り替わるタイミング

2. Level (OUTPUT):

第 2 アラームレベル

1. Level (OUTPUT):

第 1 アラームレベル

Ready (OUTPUT):

センサは測定準備が完了していますStart (INPUT):

ゼロ調整後、測定開始 (外部制御設定時のみ。5.4/5.5 章参照)

3.2.4 シリアル UART インターフェイス（Ｘ２）
3.2.4.1 電気的特性
このセンサは、データ転送用のシリアル UART インターフェイスを装備しています。ビットストリームは 5V の
非反転 TTL レベルです。ロジック 1 は 5V レベルで表され、ロジック 0 は 5V レベルで表されます。
UART I/O 機能と方向の説明：
RXD (INPUT):

シリアルデータの受信

TXD (OUTPUT):

シリアルデータの送信

UART-GND:

UART 用の追加接地線

接続ケーブルの長さは、5 メートル(16 フィート)未満にしてください。

3.2.4.2 データ出力
データ転送速度は、一般的に使用される 9600 ボー、パリティビットなし、8 データビット、1 ストップビット(9600,N,8,1)に設定されます。

データはハードウェア/ソフトウェアのハンドシェイクなしで送信されます。

各測定サイクルの後、値は次の形式で送信されます:
dd:mm:yy;hh:mm:ss;0000,0;0000,0;(Date;Time;Value1;Value2;;00000;00.0;0;0;9999; CR;Patm;tSensor;C;E;UNIT;CR)

Date / Time

センサ内部の日付と時刻

Value1/Value2

値 1 の読み出し (ppm)、値 2 の読み出し (mg/m³)Patm

大気圧 [mbar]

tSensor

センサ温度 [°C]

C

E

Value1 の測定単位のコード
1 → ppm
2 → mg/m³
3 → 値 1 を ppm 、値 2 を mg/m³ として表す
エラーコード/ステータスコード

UNIT

ユニットのシリアル番号

999,9(999.9)を超える濃度は小数点なしで送信されます。
したがって、3 桁を超える濃度は、小数点以下のない整数として送信されます。

エラーコードは、「A(６５)」で始まる ASCII コードでマスクされます。
エラーが発生した場合、Value1 と Value2 は '999999' でマークされ、E フィールドには次のいずれかのコードが入力されます。
ステータスコード変換：Ｈ「センサの加熱」

Ｚ「ゼロ調整」

エラーコード変換：
Ａ「該当なし」

B「赤外線光源に欠陥あり」

C「チョッパーモータが遮断している」

D「センサーヒータが範囲外」

E「ゼロ設定が不安定」

F「工場キャリブレーションのエラー」

G「該当なし」

Ｉ「セル温度が範囲外」

Ｌ「データ構成エラー」

通常動作中は、エラーコードは「0」(ゼロ)です。
エラーコードの詳細については、6 章を参照してください。
送信された値の例：
01.09.2012;13:45:07;00000.0;00000.0; ;00963;49.5;3;0;2145;
01.09.2012;13:45:27;00013.7;00035.5; ;00963;49.6;3;0;2145;
01.09.2012;13:45:47;00097.2;00251.9; ;00963;49.5;3;0;2145;
01.09.2012;13:46:07;00126.6;00328.1; ;00963;49.6;3;0;2145;
01.09.2012;13:46:27;0002455;0006361; ;00963;54.4;3;0;2145;
01.09.2012;13:46:27;9999999;9999999; ;00963;55.8;2;I;2145;

CR
CR
CR
CR
CR
CR

上記の例では、大気圧は 963 mbar、装置内の温度は約 49.6°C です。
PAS 2540-06 は、Value1(ppm)、Value2(mg/m)の濃度データを送信しています
最後のデータ送信時に、セル温度障害が発生しています。ユニットのシリアル番号は 2145 です。

3.2.4.3 データ入力
PAS 2540-06 は、ゼロ調整をトリガするコマンドや、読み出しがずれた場合に係数を設定するコマンドを受け付けます。
「Z」(CR および/または LF なし)を送信すると、ゼロポイント調整が強制されます。センサがコマンドに応答するまでに最大 15 秒かかる場合があります。センサは測定セルバルブを 20 秒間開き、測定セルをゼロガスで洗い流します。直接接続されたポンプおよび/またはゼロガスバルブは作動します。
ゼロ調整の結果は内部メモリに保存されます(ゼロ調整の詳細については 5.3 章参照)
送信値の例:
ユーザが送信した文字列

Ｚ

センサの応答01.09.2012;13:45:07; ; ; ;00963;49.5;3;Z;2145; CR

センサの読み出しが適切な校正ガスと比較してずれている場合は、内部校正機能に係数を適用できます。
「F?」(CR および/または LF なし)、センサは現在設定されているキャリブレーション係数で応答します。新しい係数は、"Fx.xxx" (x は数値で、CR や LF は含まない) を送信することで設定できます。
新しい係数を送信した後、センサは送信文字列をエコーしてアクティブな値を確認します。
係数は、最小値が 0.1、最高値が 2.0 以内です。低い値または高い値は無視され、センサは「エラー」で応答します。
送信値の例:
ユーザが送信した文字列

F?

センサの応答1.000CR

ユーザが送信した文字列

F0.999センサの応答0.999CR

ユーザが送信した文字列

F2.0

センサの応答2.000CR

ユーザが送信した文字列

F2.1

センサの応答ErrorCR

係数は内部メモリに保存され、すぐに有効化されます。

3.2.5 アクセサリの直接制御（ｘ３－ｘ１－ｘ５）
センサを介したアクセサリの直接制御(3.4 章–最小接続を参照)。
X3 (Valve):

ゼロガスからサンプルガスへの切替え用 2/3 方弁(12V/500mA)

X1 (Fan):

ホットスポットを冷却するためのファン（2.1.2 参照）

X5 (Pump):

ガスサンプリング用ポンプ(12V/500mA)

サンプルガス接続

3.3 サンプルガスの接続
センサモジュールには、1 つのサンプルガス入口と 1 つのサンプルガス出口があります(2.1.1 章参照)
サンプルガス入口には、センサの機能を妨げることなく、最大 120 メートルの長さのガスチューブを装備することができます。サンプルガス出口には、最大 120 メートルの長さのチューブを接続することもできます(チューブの内径が 4mm[約 0.16 インチ]以上の場合)。
ガス出口には適切なガスポンプを設置する必要があります。最大値 約 2Ｌ／ｍｉｎのガス流量を推奨します。
センサの原理により、測定のために測定セルを一時的に閉じる必要があります。測定中はポンプのスイッチを切ることができます。その場合、センサによるポンプの直接制御のため、接続 X5 を使用してください。(3.2.6
章参照)。ポンプが独立して動作している場合は、ポンプ電源オフに代わり、測定セルが閉じているときでもガ
スサンプリングを可能にするために、ガス入口とガス出口の間にバイパスを設ける必要があります。
ガス入口バルブの目詰まりや測定チャンバの汚れを防ぐため、サンプルガスホースには、ガス入口直前に除塵フィルタを設置してください。

誤ったフィルタの取り付け方をしたり、メンテナンス間隔を過度に延長したりすると、センサの誤動作や損傷につながります。

バルブと測定室の汚染を避けるために、適切なフィルタを使用してください。
フィルタは、装置のサンプルガス入口の直前に配置してください。

フィルタを適用すると、センサが汚染から保護されます。適切なフィルタとは、フィルタエレメントやフィルタハ
ウジングがガス成分を吸収しない品質のものです。粒子サイズ 5μｍの濾過が可能なフィルタを使用してください。
液体が測定セルに侵入しないよう、十分に注意してください。
同時に、測定セル内の湿度結露を防ぐことも重要です。
液体の侵入や結露は、ただちにセンサシステムの破壊につながります。

運用例

3.4 運用例
センサは、さまざまな方法で PLC またはプラント制御に接続できます。次の 2 つの例は、センサ自体によるアクセサリの直接制御による最小接続と、PLC を介したアクセサリ制御による完全な接続を示しています。

Fig. 4 最小接続

Fig. 5 PLC またはプラント接続
FAN1:

ホットスポットを冷却するためのファン

P1:

ガスサンプリング用ポンプ

V1:

ゼロガス/サンプルガス用バルブ

F1:

除塵フィルタ

PSU:

電源ユニット

PLC:

プラント制御4. 使用の開始
センサを電源に接続する前に、電源電圧が第 3.2.2 章に詳述されている要件に厳密に対応していることを確認してください。
センサの電源を入れるとすぐに、通常動作で起動します(5 章参照)。

5. 使用
センサの電源が入ると、通常の測定動作を開始する前に、次のルーティンが自動的に実行されます。
セルフテスト
起動期間
オートゼロ調整起動プロセス中、「ユニット準備完了」信号はロジックゼロです(3.2.3 章参照)。

5.1 センサのセルフテスト
センサの電源を入れた直後に、セルフテストが実行されます。
ウォームアップ期間中および通常動作中(スタンバイモード中を除く)は、センサが定期的に自動セルフテストを実行して、重要なセンサ機能をチェックします。誤動作が発生した場合、ウォームアップ期間または実際の測定サイクルは、ロジック信号として障害信号で中断されます(6 章参照)。誤動作の場合、センサの再起動が必要です。

5.2 起動期間
センサの測定セルは、49.3°C(120.7°F)になるよう加熱されています。周囲温度 5°C(20°F)の場合、約 68分かかります。
49.3°C(120.7°F)に達した後、ユニット全体が目的の動作温度に達したことを確認するために、温度の平準化が一定期間継続されます(安定化)。
安定化は、センサの精度のために重要です。 安定化時間は、工場または認定されたサービス担当者により、2
分～10 分間の間で設定されます。(必要な精度とコンパウンドによって異なります)。
安定化フェーズの終わりに、ユニットはゼロ調整を開始します。

5.3 ゼロ調整
ゼロ調整を繰り返すことで、センサに起こりうる変化(赤外線源の経年劣化など)を補正し、ゼロドリフトを排除します。ゼロガスはセンサを介して供給され、セル内で測定されます。設置された 2/3 分路バルブを使用して、ゼロガスと測定ガスを切り替えることができます。バルブはセンサで直接制御できます(3.2.6 章参照)。
または、適切なゼロフィルタ(活性炭など)を使用して、ゼロガスを供給することもできます。フィルタは測定されうる物質を吸収するため、センサ内の物質の濃度はゼロに等しくなります(対象物質が活性炭等のゼロフィル
タに吸収される限り)。
汚染された雰囲気でのゼロ測定は、誤った測定値につながります。

エラーのないゼロ調整を行うため、活性炭フィルタを定期的に交換してください。
活性炭フィルタが使用限界を超えた場合、誤った測定結果やエラー状態につながります。
連続したゼロ調整サイクルで測定値が指定された許容範囲内にある場合でのみ、ゼロ値が受け入れられます。
測定値が指定された許容範囲を超えた場合(測定セルの汚染や漏れなど)、それまでの測定値の数はゼロにリセットされます。その後、センサは新たにゼロ調整の動作を始めます。
50 回試行しても正しい値にならない場合、センサはゼロ調整を停止し、故障を示します(6 章参照)。

ゼロ調整の期間
測定値が許容範囲内の場合、ゼロ調整の持続時間は最短で約 2 分です。セル内が汚染されているなど困難な場合、最長 15 分かかることがあります。
この時間内に正しいゼロ調整が行われない場合、エラーが示されます(6 章参照)。
自動測定チャンネルが設定されておらず、外部から測定が要求されていない場合、ゼロ調整が成功すると、測定器は通常「スタンバイ・バイ・モード」に切り替わります。

自動ゼロ調整センサは、起動するたびにゼロ調整手順を自動的に実行します。さらに、自動ゼロ調整は、センサのセットアップ
で有効化することができます。一定時間の動作後、センサは自動的にゼロ調整を実行し、自動的に測定に切り替わります。自動ゼロ調整で設定可能な時間間隔は、1/2/4/8/12/16/24 時間です。

手動ゼロ調整センサが 5 日以上中断することなく稼働し、低ガス濃度のみを測定する場合は、手動ゼロ調整を推奨します(自動ゼロ調整が構成されていない場合)。
ユーザは、電源を数秒間遮断することで、手動ゼロ調整をトリガできます。

5.4 外部制御の測定
ゼロ調整が成功すると、センサは「スタンバイ」モードに切り替わります。
測定は行われていません。
この段階では、ほとんどの部品が完全に利用可能ですが、赤外線光源、チョッパーモータ、ポンプ(直接制御に接続されている場合)は、耐用年数を最適化するためにオフになっています。測定要求を受信してから約 30秒後に測定を再開します。赤外線光源を安定化する必要があるため、スタンバイモードを終了してから最初の2〜3 分間は、測定結果に若干の不正確さが見られる場合があります。
「スタンバイ」モードでは、センサは測定要求を待機しています。このリクエストは、デジタル I/O コネクタを介して測定器に送信されます(3.2.3 章参照)。

5.5 内部制御の測定
ゼロ調整が成功すると、センサは自動的に測定モードに切り替わります。
設置された 2/3 分岐バルブは、サンプルガスのチャンネルに切り替わり、ポンプは定期的にガスのサンプリン
グを開始します。

5.6 バイパス接続
センサは、既存のガス流にバイパスして使用できます。センサに過圧または過小な圧力をかけないよう注意し、測定セルに十分なガスが流れるように注意する必要があります。
ユーザは、適切なゼロガスが接続され、サンプルガスの残留物を除去するためにガス経路を十分に洗浄してから、ゼロ調整をトリガしてください。そうでない場合、誤ったゼロを設定する可能性があります(5.3 章参照)。

5.7 測定プロセス
参照条件
質量濃度の測定結果は、工場出荷時の設定により、基準温度 0°C (+32°F) および大気圧 1013 mbar
(14.69 psi) に正規化されています。（その他の基準温度と圧力を工場で事前設定されている場合もあります。）現場の実際の大気圧は、センサ内で測定され、測定値の正規化に使用されます。

測定サイクル
各測定サイクルは、次の連続したステップで構成されています。
1. 測定セルは、実際のサンプルガスで約 5 秒間洗い流されます(設定によって異なります)。
2. 次に、センサを約 3 秒間閉じて(設定によって異なります)、ガスの変動を落ち着かせます。
3. 測定が実行されます。測定の結果は、複数回の測定の平均値です。
4. 測定結果はプリセットアラームの閾値と比較されます。
結果が超過した場合(または構成に応じて実行不足)、第 1 アラームレベルまたは第 2 アラームレベル、対応する出力がアクティブになります。

6. 動作上の不具合
6.1 エラーコードの説明（UART インターフェイス）エラーに関するメッセージは、内蔵された UART インターフェイスを介して送信されます。 同時に、信号
ALARM はアラーム状態(NC または NO に応じたレベル)に設定されます。故障した場合、すぐにセンサの動作を継続することはできません。

エラー

6.1.1 エラーメッセージ
通常の操作に復帰できないことを示すエラーメッセージです。センサの電源を切ってください。エラー原因を正常に取り除いた後、通常の起動のためにモジュールの電源を再度オンにすることができます。
警告！高電圧！
何らかの理由でセンサを開く前に、主電源のプラグを抜いてください。
この指示に従わないと、怪我や死亡につながる可能性があります。

「赤外光源」 コード「B」
説明：赤外線光源での消費電力がありません。
考えられる原因:- 電子制御の欠陥- 赤外線光源の欠陥- 輸送中の損傷(フィラメントの破損)対応策:- 測定セルの交換(メーカ)「チョッパー」 コード「C」
説明：チョッパーモータが詰まっているか、動きがない。
考えられる原因:- 電子制御の欠陥- モータの欠陥- 輸送中の損傷(チョッパホイールの曲がり)対応策:- 測定セルの交換(メーカ)「センサヒータ」 コード「D」
説明：周囲温度が 10°C または 58°F 未満、または周囲温度が 40°C または 104°F を超えている。
考えられる原因:- センサまたは周囲温度が動作パラメータの範囲外である。
対応策:- このエラーメッセージが表示された場合、まず外部環境が影響しているかどうかを確認し、該当する場合は、それらの悪影響を排除してください。
- エラーメッセージが外部の影響によるものではない場合は、欠陥センサをサービス(メーカ)に連絡の上、返送してください。
「ゼロ設定が不安定」 コード「E」
説明：ゼロ設定中、センサは許容範囲内にプリセット値を設定できません。
考えられる原因:- ゼロガスが不安定、またはフィルタが使い果たされている- 除塵が不十分、ガス入口/出口バルブでのガス漏れ、またはガス吸引が過剰(50 mbar = 0.7 psi 以上)- チューブの長さが許容長さを超えると、過度の吸引が発生することがあります。
対応策:
ゼロガスフィルタや除塵フィルタを交換してください。問題が再発する場合は、測定セルの交換が必要です(メーカ)。

誤ったフィルタの取り付け方をしたり、メンテナンス間隔を過度に延長したりすると、センサの誤動作や損傷につながります。

「セル温度」 コード「I」
説明：センサ温度が 55°C 以上、または 119°F 以上考えられる原因:- センサが外部熱源にさらされている(不十分な換気、高い日射、問題のある設置場所)- 送風ファン(またはファン制御)の欠陥- ヒータの電子制御不良
対応策:- このエラーメッセージが表示された場合、まず外部環境が影響しているかどうかを確認し、該当する場合は、それらの悪影響を排除してください。
- エラーメッセージが外部の影響によるものではない場合は、欠陥センサをサービス(メーカ)に連絡の上、返送してください。
「エラーCFG-データ」 コード「L」
考えられる原因:- データ/プログラムの欠陥 - メモリまたは操作されたデータ対応策：- サービスが必要です。欠陥センサをサービス(メーカ)に連絡の上、返送してください。

6.2 センサと外部制御間の通信不良
以下に、外部制御とセンサの通信中に発生する可能性があるいくつかの誤動作を示します。

6.2.1 外部制御によるエラー· センサからの反応がない
信号「START」が外部制御によって設定されていない場合、センサは測定の要求に反応しません。これは、測定器が外部制御に設定されている場合にのみ適用されます(5.4 章参照)

6.2.2 デジタル I/O ケーブルのエラー· センサからの反応がない
インターフェイスケーブルまたはプラグの断線

6.2.3 センサ I/O モジュールのエラー· 測定結果が限界を下回ってもセンサからの反応がない
センサがそれぞれ結果を評価しない場合
制御側では制御信号が正しいことがわかっているが、信号に反応しない場合、測定時間を延長してください。
それでも状況が改善されない場合は、結果信号出力(アラーム 1/アラーム 2)が制御側に正しく接続されているか確認してください。正しく接続されている場合、インターフェイスケーブルにワイヤの損傷がないか確認してください。ケーブルに損傷が無い場合、インターフェースバスモジュールを交換する必要があります(メーカ)。欠陥センサをサービス(メーカ)に連絡の上、返送してください。

7. メンテナンス
7.1 一般的なヒント
センサは、最適なメンテナンス性を実現するよう設計されています。熟練したユーザは、必要に応じてすべてのコンディショニングメンテナンス作業を自分で行うことができます。

クリーニング
センサのハウジングは、水と数滴の洗浄剤で濡らした滑らかな布で洗浄できます。

有機溶剤(PERC、TRI、アセトンなど)は絶対に使用しないでください。
有機溶剤はセンサに有害である可能性があります。

7.2 サンプルガスフィルタ（除塵フィルタ）
適切なサンプルガスフィルタは、フィルタエレメントやフィルタハウジングがサンプルガス成分の分子を吸収しない性質のものです。さらに、5μｍの粒子サイズの濾過性能が必要です。
バルブ、サンプルガスホース、測定セルの汚染を避けるために、
smartGAS が提供あする純正除塵フィルタを使用してください。
フィルタは、装置のサンプル入口の直前に設置してください。

サンプルガスフィルタを交換する場合は、次の手順に従ってください。
· フィルタ交換時は、サンプルガスチューブの汚染を避けるためにセンサの電源を切ります。
· ダストフィルタのネジキャップを緩めます。
· 新しいダストフィルタを挿入します。ラベルにサンプルガスの流れ方向を示す矢印が表示されています。
矢印はガス入口に向けてください。

· フィルタラベルに交換日を書き留めることにより、フィルタ交換スケジュールを容易に管理できます。
3 か月ごとの除塵フィルタ交換を推奨します。

7.3 センサの校正
ゼロドリフトの回避に関するセンサ内蔵機能は、本書の 5.3 章で説明されています。

センサの再校正には、特別なソフトウェアが必要です。販売店または smartGAS Mikrosensorik GmbH にお問合せください。 適切な機器が利用可能な場合、適切な安全規則を遵守して、認定されたサービス担当者が校正を行うことができます。
工場での校正は 24 か月ごとに必要です。校正は通常、センサの完全なメンテナンスに加えて行われます。

8. オプション
8.1 アナログ出力
８．１．１

オプション V218（アナログレコーダー 4-20mA/0-10V 出力）

オプション V218 により、センサにはガルバニック分離された電流または電圧出力回路基板が装備されます。
出力電流/電圧の分解能は、センサの種類によって異なります。ウォームアップ期間とゼロ調整の間、レコーダ出
力は 4mA に設定されます。これは 0 ppm (g/m3) の濃度に相当します。実際の測定中、レコーダ出力は、各ポンプサイクルの前に、実際に測定された濃度に対応する電流に設定されます。測定範囲のアンダーフローが発生した場合、出力は測定範囲の下限に対応する電流値に設定されます。
総測定範囲は、4 mA〜20 mA または 0 V〜10 V にスケーリングされます。

９. 法的情報
本書で使用されている図や図面は、実際のものとは異なる場合があります。これらは、説明のみを目的として提供されています。 技術仕様を含むすべての情報は、予告なしに変更される場合があります。
All pictures and graphics in this manual: © 2020 smartGAS Mikrosensorik GmbH,
Heilbronn.

smartGAS Headoffice, Heilbronn, Germany© smartGAS Mikrosensorik GmbHsmartGAS Mikrosensorik GmbH |Huenderstr. 1 | 74080 Heilbronn | Germany
P: +49 7131/797553-0 | F: +49 7131/797553-10 | mail@smartgas.eu|www.smartgas.eu
Edition 08/03_2021

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