Siargo FS4100 Series User Manual
  1. Manuals
  2. Brands
  3. Siargo Manuals
  4. Accessories
  5. FS4100 Series
  6. User manual

Siargo FS4100 Series User Manual

Mems mass flow sensors
Hide thumbs
Table of Contents

Advertisement

Quick Links

Download this manual
 
 
 
 
 
 
 
 
 
FS4100 User Manual
 
VA.0
MEMS mass flow sensors
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
©2021  Siargo Ltd.

Advertisement

Table of Contents
loading
Need help?

Need help?

Do you have a question about the FS4100 Series and is the answer not in the manual?

Questions and answers

Related Manuals for Siargo FS4100 Series

Summary of Contents for Siargo FS4100 Series

  • Page 1                   FS4100 User Manual   VA.0 MEMS mass flow sensors                                     ©2021  Siargo Ltd.
  • Page 2   User Manual Document No.  08‐2021‐FSN1 EN  Issue date:     2021.08  Revision:     VA.0             Siargo Ltd.   3100 De La Cruz Boulevard, Suite 210   Santa Clara, CA 95054  USA    Tel: +1(408)969.0368   Email: info@siargo.com          ©  Copyright 2021 by Siargo Ltd.   Siargo Ltd. and its subsidiaries reserve the right to change the specifications and/or descriptions  without prior notice. For further information and updates, please visit: www.Siargo.com        www.Siargo.com                                                               FS4100 User Manual                                                            1 | P a g e    ...
  • Page 3  Only the trained or qualified personnel shall be allowed to perform    product services.                                    Use with caution!                Be cautious for the electrical safety, even it operates at a low voltage,  any electrical shock might lead to some unexpected damages.         The gas to be measured should be clean and free of particles. Do not apply    this meter for liquid medium.       Do not apply for any unknown or non‐specified gases that may     damage the product.       For remote data, please be sure the meter is properly configured.          www.Siargo.com                                                               FS4100 User Manual                                                            2 | P a g e    ...

  • Page 4: Table Of Contents

      5.1 Check the product specifications ................ 11  5.2 Check the leakage .................... 11  5.3 Power the product and digital data connection ............ 11  5.4 RS485 Modbus communication protocol .............. 12  .4.1  Hardware connection .................. 12  5.4.2  Communication parameters .................. 12  .4.3  Frame ...................... 13  .4.4  Function codes  .................... 13  .4.5  Registers ...................... 13  5.5 Analog output (0.5 ~ 4.5 Vdc) ................. 16  5.6 Pressure loss  ...................... 16  Product selection and order information  ........... 18     6.1 Product selection .................... 18  6.2 Order contact and customer support  ............... 18  Technical specifications ................19       www.Siargo.com                                                               FS4100 User Manual                                                            3 | P a g e    ...
  • Page 5 8.2.3  Apply to a different gas medium .................. 21  Troubleshooting ..................  2 2     Warranty and Liability  ................  2 3     Service contact ..................  2 5     Appendix I: Product evaluation kit  .............. 26   Appendix II: Document history  ...............  2 7             www.Siargo.com                                                               FS4100 User Manual                                                            4 | P a g e    ...

  • Page 6: Overview

    The products are designed with an easy change of mechanical connectors. The standard connectors  are BSPT 1/4” or one‐touch connector, and other customized ones are available upon request.   The  products  are  operated  with  Siargo’s  proprietary  MEMS  thermal  time‐of‐flight  sensing  technology  together  with  smart  control  electronics.  The  sensor  surface  is  passivated  with  silicon  nitride  ceramic  materials  together  with  a  water/oil  proof  nano‐coating  for  performance  and  reliability.  Compared  to  the  previous  calorimetric  flow  sensing  technology,  this  unique  sensing ...

  • Page 7: Receipt / Unpack Of The Products

    This  user  manual  shall  also  either  be  included  in  the  packing  box  or  via  an  online  request for an electronic version. In most cases, this manual shall be made available to the customer  before the actual order.  The  standard  cable  (part  number:  SN5‐50)  has  an  AMPMODU  MTE  (5  positions)  compatible  connector with a length of 0.5 meters.          www.Siargo.com                                                               FS4100 User Manual                                                            6 | P a g e    ...

  • Page 8: Knowing The Products

      4  Black  Ground  5  Yellow  A (RS485) / SCL(I C)    Figure 3.2:  FS4100 connection and cable    Note:     1.  The  standard  cable  (part  number:  SN5‐50)  has  an  AMPMODU  MTE  (5  positions)  compatible  connector with a length of 0.5 meters.    2. The RS485 Modbus is asynchronous, half‐duplex communication. When the data are transmitted  or received from the product, the other pin is serving as the ground.         www.Siargo.com                                                               FS4100 User Manual                                                            7 | P a g e    ...

  • Page 9: Mechanical Dimensions

        3.3. Mechanical dimensions      Figure 3.3:  FS4100 dimensions with BSPT 1/4” (R 1/4”) connectors          Figure 3.4:  FS4100 dimensions with one‐touch connectors    Note:   *  Other threads or compressive types can be customized.                      ** The mounting screw length <4mm;  and the suggested mounting torque <0.25 N∙m.      www.Siargo.com                                                               FS4100 User Manual                                                            8 | P a g e    ...

  • Page 10: Installation

    (i.e., 8  ~ 24  VDC) and power supply polarization.   If an adapter is used, make sure the  adapter meets industrial standards and has all safety certifications.  Alternatively, this product  can also be powered by a 9Vdc battery.  f) For the data communication wire connection, please follow the description in Table 3.1 and make  sure that the wires are correctly connected to the proper ports on your data device/equipment.   Please make sure the data cable meets industrial standards with proper shielding.    g)  Slowly  open  the  valve(s)  of  the  gas  supply  if  any,  upstream  or  downstream,  or  both  of  the  pipeline. the product should then start to measure the flow in the pipeline.     Note: because the meter has a large dynamical measurement range, it could be normal if  you see the small instant flow rate even if there is “no‐flow” in the pipeline.  If the  value consistently present, double‐check the pipe leakage and then reset the offset if  you are sure there is no leakage or flow.   h) This will conclude the installation.    www.Siargo.com                                                               FS4100 User Manual                                                            9 | P a g e    ...
  • Page 11     Cautions  a) Don't alter any parts of the product.  b) Ensure the electrical connection is properly done per the instructions.  c) Make sure no mechanical stresses in the connections.    d)  The  strong  electromagnetic  interference  sources  close  by  or  any  mechanical  shocks  at  the  pipeline may also create malfunctioning of the product.  e) Slowly open/close valves at the gas supply piping to prevent abrupt pulse flow impact.      www.Siargo.com                                                               FS4100 User Manual                                                            10 | P a g e    ...

  • Page 12: Operation

    A  higher  voltage  may  lead  to  irrecoverable  damage,  and  a  lower voltage will not power the product for any desired functions.  For the best performance of the product, it is advised that the gas to be measured must be clean and  free of particles or other foreign materials.      5.2 Check the leakage     Check gas leakage before any measurement.  If it is needed, the pressurized nitrogen or air can be  used for the leakage check.    5.3 Power the product and digital data connection    Although this product complies with the CE‐required EMC regulations, it also requires the product to  be used according to the standard electrical device practice.  Before connecting the product with  external DC power or an AC‐DC adapter, make sure the supply voltage is within the range of the  specified ones in Section 7.  Be cautious that the standard electrical device precautions such as EDS  (electrostatic  discharge)  and  DC  voltage  are  observed.  Excessive  electrostatic  discharge  may  damage the product.    The manufacturer‐supplied power and data cable have a locking fixture.  Lock the cable and make  sure it is properly engaging and will not be accidentally got unplugged.     Half‐duplex RS485 Modbus is used for digital data communication. Make sure the wires are properly  connected to the receiver side.  www.Siargo.com                                                               FS4100 User Manual                                                            11 | P a g e    ...

  • Page 13: Rs485 Modbus Communication Protocol

    5.4.1 Hardware connection  The RS485 hardware layer is TIA/EIA‐485‐A, as illustrated below.  In this configuration, the product  (FS4100) is a slave.      Figure 5.1:  RS485 hardware 5.4.2 Communication parameters    The PC UART communication parameters are listed in table 5.1.         Table 5.1: PC UART communication parameters  Protocol  Parameters  RTU  Baud rate (Bits per second)  38400 bps  Start bits  1  Data bits  8  Stop bits  1  Even/Odd parity  None  Bits period  104.2 µsec  Bytes period  1.1458 msec  Maximum data length  20  Maximum nodes  254    www.Siargo.com                                                               FS4100 User Manual                                                            12 | P a g e    ...

  • Page 14: Frame

    The  Modbus  function  codes  applied  for  the  product  are  the  sub‐class  of  the  standard  Modbus  function codes.  These codes are used to set or read the registers of the product:    Table 5.3:  function codes Code  Name  Functions  0x03  Read register  Read register(s)   0x06  Set single register  Write one single 16‐bit register  0x10  Set multiple registers  Write multiple registers    5.4.5 Registers    The product (FS4100) has multiple registers available for the assignment of the various functions.  With these  functions, the user can obtain the data from the products, such as product address and flow rates from the  registers, or set the product functions by writing the corresponding parameters.  The currently available registers are listed in the following table, and the registers may be customized upon  contact the manufacturer.  Where R: read; W: write‐only; W/R: read and write.  Note: At the time of shipping, the write protection function is enabled except for address and baud rate.   Once the user completes the register value change, the write protection will be automatically enabled  once again to prevent incidental data loss.       www.Siargo.com                                                               FS4100 User Manual                                                            13 | P a g e    ...
  • Page 15 SN= value(0x0030), value(0x0031),….,value (0x0035);  Notes  Receiving 12 bits as: 2A 2A 41 31 42 32 33 34 35 36 2A 2A , the corresponding  Serial Number is **A1B23456**.     Write  N  Flow rate  0x003A ~ 0x003B  Read  Y  Description  Current flow rate  Value type  UINT 16  Flow rate = [Value (0x003A) * 65536 + value (ox003B)] / 1000  Notes  e.g.:  When the user reads “0” from register 0x003A and “20340” from register  0x003B, current flow rate = (0 * 65536 + 20340) / 1000 = 20.340 SLPM    Write  Y  Baud rate  0x0082  Read  Y  Description  Communication baud rate  Value type  UINT 16  0: baud rate=4800; 1: baud rate=9600; 2: baud rate=19200; 3 baud rate=38400.  Notes  The default value is 3.   e.g.: When the user reads “3” from register 0x0082, the baud rate is 38400.  www.Siargo.com                                                               FS4100 User Manual                                                            14 | P a g e    ...
  • Page 16 Write  Y  Offset calibration  0x00F0  Read  N  Description  Reset or calibrate the offset  Value type  UINT 16, Fixed value 0xAA55  To reset or calibrate the offset, write 0xAA55 to register 0x00F0.  Notes  Note: When you execute this function, make sure there is NO flow in the  flow channel.    Write  Y  Write protection  0x00FF  Read  N  Description  Write protection disabler for a set value to a specific register.  Value type  UINT 16, Fixed value 0xAA55  This function is enabled at the time of product shipment.  To enable the write  function of a specific parameter, such as GCF, offset, the user needs to send  Notes  0xAA55 to the register 0x00FF, and then the write function will be enabled  (write protection is disabled).  After the write execution is completed, the  firmware will automatically re‐enable the write protection.        www.Siargo.com                                                               FS4100 User Manual                                                            15 | P a g e    ...

  • Page 17: Analog Output (0.5 ~ 4.5 Vdc)

    100 % F.S.  4.50  110 % F.S.  4.90  120 % F.S.  4.90    Figure 5.2:  FS4100 analog output   5.6 Pressure loss    The product is designed for low‐pressure loss.  The major drop of the pressure is at the manual valve  structure.  The following graph illustrated the pressure losses of the selected models.    Table 5.6:  FS4103 pressure loss  Flow rate  Pressure loss   (SLPM)  (Pa / PSI)  0.0  0 / o  1.0  6 / 0.001  2.0  15 / 0.002  3.0  30 / 0.004  4.0  55 / 0.008  5.0  95 / 0.014                          Figure 5.3:  FS4103 pressure loss      www.Siargo.com                                                               FS4100 User Manual                                                            16 | P a g e    ...
  • Page 18     Table 5.7:  FS4108 pressure loss  Flow rate  Pressure loss   (SLPM)  (Pa / PSI)  0.0  0 / o  5.0  8 / 0.001  10.0  25 / 0.004  20.0  90 / 0.013  30.0  200 / 0.029  40.0  370 / 0.054  50.0  580 / 0.084                                                                                            Figure 5.4:  FS4108 pressure loss          www.Siargo.com                                                               FS4100 User Manual                                                            17 | P a g e    ...

  • Page 19: Product Selection And Order Information

      Maximum full scale flow rate (for the value refer to  the table below).  If the unit is not SLPM, the unit    needs to be specified here.    DN (pipe diameter: 03 or 08)       6.2 Order contact and customer support    The sales offices and the sales distributors/representatives are listed at the end of this document. For  small quantities, the order can be placed either through the Siargo website: www.siargo.com or the  sales office. For large quantities, please contact the sales office, distributors, or sales representatives.  Siargo  is  making  every  effort  to  ensure  the  quality  of  the  products.  In  case  of  questions  and/or  product supports, please contact the customer service listed at the end of the document.    www.Siargo.com                                                               FS4100 User Manual                                                            18 | P a g e    ...

  • Page 20: Technical Specifications

    C    Max. overflow  30 (FS4103) / 200 (FS4108)  SLPM  Max. flow change  4 (FS4103) / 30 (FS4108)  SLPM/sec  Electrical connector  AMPMODU MTE 5 positions    Mechanical connection  BSPT or 4mm/6mm/8mm One‐touch     Protection  IP40    Storage temperature  ‐20 ~ 70  °C  Reference conditions  20°C, 101.325 kPa, air    Fluid compatibility  Non‐corrosive    CE  EN61000‐2; ‐3; ‐4    RoHS/REACH  Certified        www.Siargo.com                                                               FS4100 User Manual                                                            19 | P a g e    ...

  • Page 21: Technical Notes For The Product Performance

    Another  key  point  to  compare  the  different  flow  meter  is  that  as  long  as  the  fluidic  flow  is  a  continuous  flow  without  pulsation,  then  the  fluidic  dynamic  will  have  the  system  following  the  Bernoulli equation:     where ρ is the fluid density; g is the acceleration due to gravity; P1  is the pressure of the reference  meter; P2 is the pressure at the test meter;  v1 is the velocity of the reference meter, and v2 is the  www.Siargo.com                                                               FS4100 User Manual                                                            20 | P a g e    ...

  • Page 22: Particle Contamination And Fluidic Cleanness

      Gases  that  can  be  applied include air, N2, O2, Ar, CO2 and N2O.  This  innovative  product  operates  also  follows  the  basic  sensing  principle  described  in  the  international standard for thermal mass flow meters (ISO 14511:2001 ‐ Measurement of fluid flow in  closed conduits — Thermal mass flowmeters).  For gases with different diffusivities, a gas conversion  factor could be applied.  But due to the meter assembled procedure, the head loss value from the  meter to the meter would not be 100% identical, and at the large dynamic measurement range, the  thermal  response would  also  have some  deviations and  nonlinearity  from  gas to gas.    Therefore,  measurement by the sensor for a gas medium with a substantially different diffusivities compared to  that of the calibration gas would bear larger measurement errors, particularly at the low Reynold  number range where the laminar flow has a sensitive flow profile.            www.Siargo.com                                                               FS4100 User Manual                                                            21 | P a g e    ...

  • Page 23: Troubleshooting

    Phenomena  Possible causes  Actions  Power not connected; battery  Connect the power, check the  empty  cable  Cable connection incorrect  Check cable  No signal   No flow or clogging  Check flow and contamination  Power regulator failure  Return to factory  Sensor failure  Return to factory  Large errors or unexpected  Particles, fluid type  Check system  flow rate  Erroneous or large noise  Vibration, unstable flow  Check system  Valve not work  Wire connection, valve  Return to factory  Offset unstable  Circuitry instability  Check system, power off  No digital interface  Wrong address, software  Check commands, connection      www.Siargo.com                                                               FS4100 User Manual                                                            22 | P a g e    ...

  • Page 24: Warranty And Liability

    Siargo makes no warranty, representation, or guarantee and shall not assume any liability regarding  the suitability of the products described in this manual for any purposes that are not specified in this  manual. The users shall be held for full responsibility for validating the performance and suitability  of the products for their particular design and applications. For any of the misusage of the products  out  of  the  scope  described  herein,  the  user  shall  indemnify  and  hold  Siargo  and  its  officers,  employees, subsidiaries, affiliates, and sales channels harmless against all claims, costs, damages,  and expense or reasonable attorney fee from direct or indirect sources.      Siargo  makes  no  other  warranty,  express  or  implied,  and  assumes  no  liability  for  any  special  or  incidental damage or charges, including but not limited to any damages or charges due to installation, ...
  • Page 25 (2) Products  that  have  been  subject  to  chemical  attacks,  including  exposure  to  corrosive  substances  or  contaminants.  In  the  case  of  battery  usage,  long  term  discharge  or  leakage  induced damages;  (3) Products that have been opened or dismantled for whatever reasons;  (4) Products that have been subject to working conditions beyond the technical specification as  described by this manual or related datasheet published by the manufacturer;   (5) Any damages incurred by the incorrect usage of the products;  (6) Siargo does not provide any warranty on finished goods manufactured by others. Only the  original manufacturer's warranty applies;  (7) Products that are re‐sold by unauthorized dealers or any third parties.      www.Siargo.com                                                               FS4100 User Manual                                                            24 | P a g e    ...

  • Page 26: Service Contact

        11. Service contact     Siargo Ltd. is making every effort to ensure the quality of the products. In case of questions, and or  product supports, please contact customer service at the address listed below. We will respond to  your request in a timely fashion and will work with you toward your complete satisfaction.    Customer service and all orders should be addressed to           Siargo Ltd.        3100 De La Cruz Boulevard, Suite 210,      Santa Clara, California 95054, USA     Phone: +01(408)969‐0368       Email: info@Siargo.com       For orders, please provide an accurate and full postal address. Siargo will not ship to P.O. Boxes or  via a third party.    For further information and updates, please visit www.Siargo.com.      www.Siargo.com                                                               FS4100 User Manual                                                            25 | P a g e    ...

  • Page 27: Appendix I: Product Evaluation Kit

        The  USB  Cable to connect  cable connected to the PC is also included.   to the product  For  most of the  products,  the power from  the  PC via the USB cable will be sufficient to power  the  sensor  product,  no  external  power  will  be  USB cable to  required.  However, for multiple sensors in serial,  connect to PC   the power via the USB cable may not be enough,  an external power adapter with 8 ~ 24 Vdc will  External power  be required.     adapter (optional)             www.Siargo.com                                                               FS4100 User Manual                                                            26 | P a g e    ...

  • Page 28: Appendix Ii: Document History

        Appendix II: Document history    Revision A.0 (August 2021)  First release. Sales Europe : IDENTIC GmbH In der Siedlerruh 24 69123 Heidelberg /Germany Phone: +49 6221 7509 777 Email: info@identic.de     www.Siargo.com                                                               FS4100 User Manual                                                            27 | P a g e    ...

This manual is also suitable for:

Fs4103Fs4108

Table of Contents