RayTek MARATHON FA Operating Instructions Manual

RayTek MARATHON FA Operating Instructions Manual

1-color/2-color fiber optic thermometer
Table of Contents

Advertisement

MARATHON
FA/FR Series
1-Color Fiber Optic Thermometer
2-Color Fiber Optic Thermometer

Operating Instructions

 
 
 
Rev. G 01/2010
53001

Advertisement

Table of Contents
loading
Need help?

Need help?

Do you have a question about the MARATHON FA and is the answer not in the manual?

Questions and answers

Subscribe to Our Youtube Channel

Summary of Contents for RayTek MARATHON FA

  • Page 1: Operating Instructions

    MARATHON FA/FR Series 1-Color Fiber Optic Thermometer 2-Color Fiber Optic Thermometer Operating Instructions       Rev. G 01/2010 53001...
  • Page 3   Worldwide Headquarters  Santa Cruz, CA USA  Tel:  +1 800 227 – 8074  (USA and Canada only)   +1 831 458 – 3900  Fax:  +1 831 458 – 1239  solutions@raytek.com  European Headquarters  Berlin, Germany  Tel:  +49 30 4 78 00 80  raytek@raytek.de  Fluke Service Center  Beijing, China  Tel:  +86 10 6438 691  Tel:  +86 10 4008103435  (Service) info@raytek.com.cn  Internet: http://www.raytek.com/    Thank you for purchasing this Raytek product. Register today at www.raytek.com/register to receive  the latest updates, enhancements and software upgrades!    © Raytek Corporation  Raytek and the Raytek Logo are registered trademarks of Raytek Corporation.  All rights reserved. Specifications subject to change without notice. Contacts      France    info@raytek.fr     ...
  • Page 4: Software Warranty

    The  manufacturer  warrants  this  instrument  to  be  free  from  defects  in  material  and  workmanship  under  normal  use  and  service  for  the  period  of  two  years  from  date  of  purchase.  This  warranty  extends  only  to  the  original  purchaser.  This  warranty  shall  not  apply  to  fuses,  batteries,  or  any  product that has been subject to misuse, neglect, accident, or abnormal conditions of operation. ...
  • Page 5: Table Of Contents

    1 SAFETY INSTRUCTIONS...1 2 PRODUCT DESCRIPTION ...2 2.1 T HEORY OF  PERATION FOR  2.1.1 Partially Obscured Targets ...3 2.1.2 Targets Smaller Than Field of View ...3 2.1.3 Low or Changing Emissivities ...3 3 TECHNICAL DATA...4 3.1 M EASUREMENT  PECIFICATIONS 3.1.1 FA Models ...4 3.1.2 FR Models ...4 3.2 G ENERAL  PECIFICATIONS 3.3 E LECTRICAL  PECIFICATIONS 3.4 D ...7 IMENSIONS 3.5 O PTICAL  PECIFICATIONS 3.5.1 FA Models ...9 3.5.1.1 Standard Focus ...9 3.5.1.2 Close Focus ...10 3.5.2 FR Models ...11 3.5.2.1 Standard Focus ...11 3.5.2.2 Close Focus ...12 3.6 S...
  • Page 6 6 OPERATION... 25 6.1 C ... 25 ONTROL  ANEL 6.2 O ... 26 PERATION  ODES 6.2.1 Temperature Display ... 27 6.2.2 Emissivity (1‐Color) ... 27 6.2.3 Slope (2‐Color)... 27 6.2.4 2C/1C Switch... 28 6.2.5 Peak Hold (PKH) ... 28 6.2.6 Averaging (AVG) ... 28 6.2.7 Valley Hold (VAL)... 29 6.2.8 Overview to Hold Functions ... 29 6.2.9 Setpoints ... 30 6.2.10 Deadband ... 30 6.2.11 Ambient Background Temperature Compensation (FA Models) ... 31 6.3 I ...
  • Page 7 10.4.2.1 Attaching the Fiber Optic Cable to the Optical Head ...51 10.4.2.2 Attaching the Fiber Optic Cable to the Electronics Housing ...51 10.4.3 Fiber Calibration ...52 11 APPENDIX ...54 11.1 D ETERMINATION OF  MISSIVITY 11.2 T YPICAL  MISSIVITY  ALUES 11.3 T ...56 YPICAL  LOPES 11.4 S (FR M IGNAL  EDUCTION  11.5 A TTENUATION  NFLUENCE ON  11.6 T RACEABILITY OF  NSTRUMENT    ...54 ...54 )...57 ODELS ...58 CCURACY ...59 ALIBRATION...
  • Page 9: Safety Instructions

    1 Safety Instructions  This document contains important information, which should be kept at all times with the instrument  during its operational life. Other users of this instrument should be given these instructions with the  instrument.  Eventual  updates  to  this  information  must  be  added  to  the  original  document.  The  instrument can only be operated by trained personnel in accordance with these instructions and local  safety regulations.  Acceptable Operation  This instrument is intended only for the measurement of temperature. The instrument is appropriate  for  continuous  use.  The  instrument  operates  reliably  in  demanding  conditions,  such  as  in  high  environmental  temperatures,  as  long  as  the  documented  technical  specifications  for  all  instrument  components ...
  • Page 10: Product Description

    Product Description 2 Product Description  The  Marathon  FA/FR  fiber  optic  series  of  instruments  are  high‐performance  infrared  thermometers.  Each  has  a  front  end  consisting  of  a  small,  fixed  focus  optical  head  coupled  to  a  rugged  fiber  optic  cable  wrapped  with  a  flexible  stainless  steel  sheath.  The  fiber  optic  cable  attaches  to  an  electronics  enclosure, which can be mounted away from the hot, hostile environment. The electronics enclosure ...
  • Page 11: Partially Obscured Targets

    Another benefit is that 2‐color sensors measure closer to the highest temperature within the measured  spot (spatial peak picking) instead of an average temperature. A 2‐color sensor can be mounted farther  away, even if the target does not fill the resulting spot size. The convenience is that you are not forced  to  install  the  sensor  at  some  specific  distance  based  upon  target  size  and  the  sensor’s  optical  resolution.  2.1.1 Partially Obscured Targets  The  radiated  energy  from  a  target  is,  in  most  cases,  equally  reduced  when  objects  or  atmospheric  materials  block  some  portion  of  the  optical  field  of  view.  It  follows  that  the  ratio  of  the  energies  is  unaffected, and thus the measured temperatures remain accurate. A 2‐color sensor is better than a 1‐...
  • Page 12: Technical Data

    Technical Data 3 Technical Data  3.1 Measurement Specifications  3.1.1 FA Models  Temperature Range  FA1A  FA1B  FA1C  FA1G  FA2A  FA2B  Spectral Response  FA1  FA2  System Accuracy   FA1/FA2  FA1G  Repeatability  Temperature Resolution  Current Output  Display and RS485  Response Time  Temperature Coefficient  Noise Equivalent Temp. (NET)  Emissivity  Signal Processing  3.1.2 FR Models  Temperature Range  FR1A  FR1B  FR1C  Spectral Response                                                                at ambient temperature 23°C ±5°C (73°F ±9°F)  4  475 to 900°C (887°F to 1652°F)  800 to 1900°C (1472°F to 3452°F)  1200 to 3000°C (2192°F to 5432°F)  750 to 1675°C (1382°F to 3047°F) ...
  • Page 13: General Specifications

    System Accuracy   no signal attenuation  up to 95% signal attenuation  up to 95% signal attenuation  Repeatability  Temperature Resolution  Response Time  Temperature Coefficient  Emissivity (1‐color)  Slope (2‐color)  Max. Signal Reduction  Signal Processing  3.2 General Specifications  Display  Environmental Rating  Ambient Temperature  Head / Fiber Cable  Electronics Housing  Storage Temperature  Electronics Housing  Fiber Cable  Relative Humidity  Electromagnetic Interference  Mechanical Shock  Electronics Housing  Vibrations  Electronics Housing                                                                at ambient temperature 23°C ±5°C (73°F ±9°F)  Marathon Series FA/FR  ±(0.3% T  + 2°C)  meas * ±(1% T  + 2°C) for FR1A/FR1B  meas * ±(1.3% T  + 2°C) for FR1C ...
  • Page 14: Electrical Specifications

    Technical Data Warm up Period  Weight  Optical Head  Electronics Housing  3.3 Electrical Specifications  Power Supply  Power Consumption  Output Isolation  Dielectric Withstand Voltage  Outputs  Analog  Digital RS485  Relay  Input  External Reset  6  15 minutes  100 g (3.5 oz)  710 g (9 oz)  24 VDC ±20%, 500 mA (max 100 mV peak to peak of ripple)  max. 12 W  500 V AC or DC provided by manufacturer supplied power  supply accessory  500 V  0 ‐ 20 mA, 4 ‐ 20 mA, 16 bit resolution  max current loop impedance: 500 Ω  networkable to 32 sensors  Baud rate: 300, 1200, 2400, 9600, 19200, 38400 (default)  Adjustable baud rate only available through 2‐way RS485.  Data format: 8 bit, no parity, 1 stop bit,  Software selectable 4‐wire, full‐duplex non‐multidrop, point‐to‐ point or 2‐wire half duplex multidrop  Contacts max. 48 V, 300 mA, response time < 2 ms, (software  programmable)  TTL input, trigger for resetting peak or valley hold  Sensor Trigger   Figure 1: External Reset Wiring Diagram  Marathon Series FA/FR...
  • Page 15: Dimensions

    3.4 Dimensions  Fiber Optic Cable min. bend radius Figure 2: Dimensions of Optical Head(FA Models)  Fiber Optic Cable min. bend radius Figure 3: Dimensions of Optical Head (FR Models)  Mounting hole ∅ 5 mm (0.188) Max. fastener head 8 mm (0.31) Hole diameter: 21 mm (0.83) Figure 4: Dimensions of Electronics Housing  Marathon Series FA/FR  Technical Data      ...
  • Page 16 Technical Data   Figure 5: Adjustable Mounting Bracket for Optical Head  8  Marathon Series FA/FR...
  • Page 17: Optical Specifications

    3.5 Optical Specifications  The sensor comes as a standard focus model or one of two close focus models, see following overview  for available options. For one‐color temperature measurements make sure the target completely fills  the measurement spot.  3.5.1 FA Models  3.5.1.1 Standard Focus  Distancse D to Object [mm] D:S = 20:1 at focus point Figure 6: Standard Focus Spot Size Charts for FA models  Marathon Series FA/FR  [inch] FA1A/FA2A SF Distance D to Object [mm] D:S = 100:1 at focus point Distance D to Object [mm] D:S = 40:1 at focus point Technical Data [inch] FA1B/FA1C/FA1G SF...
  • Page 18: Close Focus

    Technical Data 3.5.1.2 Close Focus  Distance D to Object [mm] D:S = 20:1 at focus point Distance D to Object [mm] D:S = 100:1 at focus point Distance D to Object [mm] D:S = 40:1 at focus point Figure 7: Close Focus Spot Size Charts for FA models  10  [inch] FA1A/FA2A CF1 Distance D to Object [mm] D:S = 20:1 at focus point [inch]...
  • Page 19: Fr Models

    3.5.2 FR Models  3.5.2.1 Standard Focus  Distance D to Object [mm] D:S = 20:1 at focus point Figure 8: Standard Focus Spot Size Charts for FR models  Marathon Series FA/FR  [inch] FR1A SF Distance D to Object [mm] D:S = 40:1 at focus point Distance D to Object [mm] D:S = 65:1 at focus point Technical Data [inch] FR1B SF...
  • Page 20: Close Focus

    Technical Data 3.5.2.2 Close Focus  Distance D to Object [mm] D:S = 20:1 at focus point Distance D to Object [mm] D:S = 40:1 at focus point Distance D to Object [mm] D:S = 65:1 at focus point Figure 9: Close Focus Spot Size Charts for FR models  3.6 Scope of Delivery  The scope of delivery includes the following:  • Marathon FA/FR Documentation and Support CD  •...
  • Page 21: Sensor Location

    4 Sensor Location  Sensor location and configuration depends on the application. Before deciding on a location, you need  to  be  aware  of  the  ambient  temperature  of  the  location,  the  atmospheric  quality  of  the  location  (especially  for  1‐color  temperature  measurements),  and  the  possible  electromagnetic  interference  in  that  location (a  consideration  only  for  the  electronics  enclosure).  If  you  plan  to  use  air  purging,  you  need to have an air connection available. Also, wiring and conduit runs must be considered, including ...
  • Page 22: Sensor Placement (1-Color Mode )

    Sensor Location 4.5 Sensor Placement (1‐Color Mode)  Optical  head  placement  for  one‐color  temperature  measurements  is  more  critical  than  two‐color  measurements. The sensor must have a clear view of the target. There can be no obstructions on the  lens,  window,  or  in  the  atmosphere.  The  distance  from  the  target  can  be  anywhere  beyond  the  minimum requirements, as long as the target completely fills the field of view. The following figure  illustrates proper placement when using the one‐color mode.  best good incorrect Target greater than spot size Target equal to spot size  ...
  • Page 23: Viewing Angles

    Sighting hole smaller than the Figure 11: Sensor Placement in 2‐Color Mode  4.7 Viewing Angles  The optical head can be placed at any angle from the target up to 30° for one‐color mode, or 45° for  two‐color mode.  Marathon Series FA/FR  sensor’s field of view Dirty lens or dirty sighting window Smoke, steam, dust, gas in atmosphere Sensor Location Emitted energy Emitted energy Emitted energy Target smaller than field of view and/or moves or vibrates in and out of field of view (e.g.
  • Page 24 Sensor Location Best 90° to target Good 1-Color Mode: 30° to 90° to target 2-Color Mode: 45° to 90° to target 1-Color Mode: 0° to 30° to target 2-Color Mode: 0° to 45° to target Figure 12: Acceptable Sensor Viewing Angles    16  Acceptable Angles Marathon Series FA/FR  ...
  • Page 25: Installation

    5 Installation  5.1 Mounting the Sensor  After all preparations are complete according to section 4 Sensor Location, page 13 ff., you can install  the sensor.  How and where you anchor the optical head and electronics enclosure depends on the type of surface  and the type of bracket you are using. You can mount the optical head through a hole, on a bracket of  your own design, or on the available bracket accessory.  You  may  need  to  “snake”  the  fiber  optic  cable  through  and  around  any  obstacles,  such  as  beams,  walls, support columns, etc., or, if your installation requires, through conduit, before attaching the end  to  the  electronics  enclosure.  (Do  not  attach  until  you  aim  the  optical  head.)  The  cable  can  be  disconnected ...
  • Page 26: Aiming

    Installation 5.2 Aiming  An  effective  aiming  technique  is  to  adjust  the  head  until  the  highest  reading  is  observed  on  the  internal display. When the highest reading is reached, hold the unit in place and secure the mounting  base. Make sure that the sensor is in 1‐color mode when using this aiming technique!  Another  aiming  can  be  done  by  means  of  a  battery  powered  aiming  light.  Simply  loosen  the  compression  sleeve  holding  the  fiber  optic  cable,  loosen  the  screw  at  the  heater  block,  and  pull  the  cable out of the heater block approximately 7 mm (0.25 in), see Figure 13, p. 17. Raise the fiber optic ...
  • Page 27: Installing The Electronics Housing

    5.4 Installing the Electronics Housing  The distance between the electronics housing and a computer (via RS485 cable) can be up to 1200 m  (4000  feet).  This  allows  ample  distance  from  the  harsh  environment  where  the  sensing  head  is  mounted to a control room or pulpit where the computer is located.  For  reliable  performance  it  is  recommended  that  the  power  supply  be  no  more  than  60 m (200 feet) away!    Following  you  can  see  installation  examples  shown  with  two  representative  cable  types.  A  4‐wire  cable is used to wire the 24 VDC power supply and one output of the electronics housing. A coated ...
  • Page 28 Installation 12-wire cable   +24V (red) GND (black) TxA (purple) TxB (grey) RxA (black) RxB (white) Attention: Do not confuse twisted pair black wire with single black power wire twisted cable pairs Incorrect wiring can damage the sensor and void the warranty! Before applying power,  make sure all connections are correct and secure!      The following figure illustrates how to remove the terminal block.  The electronics box has two compression fittings to provide water sealing for the fiber optics cable and  the electronics cable. The compression fitting must be tightened with a wrench around the cables to  achieve  water  sealing.  To  achieve  sealing  for  the  fiber  optics  cable,  hand  tighten  the  compression  fitting around the cable, and then use a wrench to tighten another 1 1/2 to 2 turns. If the cable is too ...
  • Page 29: Power Supply

    5.5 Power Supply  Connections from a 24 VDC (500 mA or higher) power supply attach to the appropriate terminals on  the electronic enclosure’s terminal strip.  Isolated  power  is  required,  and  this  is  provided  by  the  appropriate  manufacturer  supplied  power  supply  accessory.  Beware  of  use  of  other  power  supplies  which  may    not provide the necessary isolation and could cause instrument malfunction or damage! 5.6 RS232/485 Interface Converter  To connect to a computer’s RS232 port, you need one of the Interface Converter accessories (similar to  the following figure) and the proper RS232 cable. If your computer has an RS485 interface card, you  can connect the sensor directly to its port (using the proper connector) with wiring from the electronic  enclosure’s terminal block.  Connect the interface converter to an available COM port on your computer, either directly or with an  appropriate serial cable (available from computer supply stores). If your computer has a 9‐pin serial  connector,  use  the  supplied  25‐pin  to  9‐pin  cable  between  the  interface  converter  or  cable  and  the  computer. ...
  • Page 30: Multidrop Installation (4-Wire)

    Installation 2.  Install all electronics wiring according to the applicable sections 5.4, 5.7.x, and 5.8!  3.  Plug  the  RS485/RS232  interface  converter  into  your  computer’s  serial  port,  or  attach  it  to  a  serial cable connected to the computer! Use 9 pin to 25 pin converter if necessary!  4.  If the 9 VDC power supply is used, apply power to the RS485/RS232 converter!  5.  Apply power to the FA/FR sensor!  6.  Turn on your computer!  You need to make sure another serial device (e.g. an internal modem) is not using the  identical COM‐port at the same time!    Always make all electrical connections before applying power to the FA/FR sensor! Do  not change RS485 or power connections on the RS485/RS232 converter while the FA/FR    sensor has power applied, as this may cause damage to the Interface converter!  5.7.1 Multidrop Installation (4‐Wire)  In 4‐wire multidrop installations the data can be transferred in both directions, from sensor to PC and  reverse.  To Computer RS232 serial port 9 VDC power supply or ...
  • Page 31: Connecting To Terminal Block

    To Computer RS232 serial port   9 VDC power supply or ... Figure 19: Wiring for 2‐Wire Sensor Setup  5.7.3 Connecting to Terminal Block  If you need to extend the wiring or to have a complete wiring of all inputs/outputs, use the Terminal  Block accessory. Make sure you connect the color‐coded wires correctly.  Interface Converter To Computer RS232 serial port   9 VDC power supply or 24 VDC power supply Figure 20: Connections from Sensor to Computer with the Terminal Block  Marathon Series FA/FR  RS232/485 Interface Converter XXX485CVT… from TxB from TxA Ground +24 VDC (optional)
  • Page 32: Installing Of Multiple Sensors In A Network

    Installation 5.8 Installing of Multiple Sensors in a Network  5.8.1 Wiring  For an installation of two or more sensors in a network, each sensor cable is wired to its own terminal  block. The RS485 terminals on each terminal block are wired in parallel.  The following figure illustrates the wiring of sensors in a 4‐wire multidrop installation. A network as a  2‐wire multidrop installation is to realize according to Figure 19, p. 23.    RS232/485 Interface Converter XXX485CVT… from RxB from RxA from TxB from TxA Ground +24 VDC 9 VDC or ... 24 VDC power supply Figure 21: 4‐Wire Multidrop Wiring in a Network  5.8.2 Addressing  The addressing of a sensor can be done by means of the Multidrop Software (Menu <Sensor Setup>)  that came with your sensor. As alternative the specific interface commands of the sensor can be used  in  conjunction  with  a  standard  terminal  program  (e.g.  Windows  HyperTerminal),  see  section  9.5  Command List, p. 42. ...
  • Page 33: Operation

    6 Operation  Once  you  have  the  optical  head  and  electronics  housing  positioned  and  connected  properly,  the  system is ready for continuous operation.  The operation of the sensor can be done by means of the control panel in the electronics housing or by  means of the software that came with your sensor.  6.1 Control Panel  The  sensor  is  equipped  with  a  control  panel,  which  has  setting/controlling  buttons  and  an  LED  display.  You  can  configure  sensor  settings  with  the  control  panel  or  with  a  computer.  The  panel  is  used ...
  • Page 34: Operation Modes

    Operation The sensor has a remote locking feature that keeps the unit from being accidentally changed from the  control  panel  (locked  by  default  in  multidrop  mode).  This  lockout  mode  denies  access  to  all  the  switches on the control panel. It is available through the RS485 connection and can be unlocked only  by a command from the remote computer.  6.2 Operation Modes  When you first turn the unit on, the display shows the current temperature. Pushing the mode selector  button  will  change  the  figures  on  the  display  to  the  current  setting  for  each  particular  mode.  The  following  figure  illustrates  the  sequence  of  operation  for  the  mode  selector  button  when  in  current  temperature mode. ...
  • Page 35: Temperature Display

    Display current temperature Display/Change emissivity (1-color mode) default: 1.00 Display/Change slope (2-color mode) default: 1.000 Display/Change peak hold setting default = 0 sec / off Display/Change averaging setting default = 0 sec / off Figure 25: Mode Selector Button Sequence (FR Models)  6.2.1 Temperature Display  The  temperature  display  can  be  set  for  either  °C  or  °F  by  pressing  the  C/F  selector  button  (   –  up  arrow), ...
  • Page 36: 2C/1C Switch

    Operation The slope is the deciding parameter for measurements in 2‐color mode! The emissivity  affects only measurements in 1‐color mode.    For information on determining an unknown slope, and for sample slopes, refer to section 11.3 Typical  Slopes, p. 56.  To change the unit’s slope setting, complete the following:  1.  Make sure the 2C LED is lit.  2.  Press the Mode button until the Є LED is lit. The current slope value shows on the display.  3.  Press the  or  button to change the value.  4.  Press  the  Mode  button  several  times  until  the  C  or  F  LED  is  lit.  The  displayed  temperature  will now be based on the new slope value.  6.2.4 2C/1C Switch  To switch between 2‐color and 1‐color temperature measurement push the 2C/1C selector button. A lit  LED indicates the active measurement method. Switching affects the LED display and analog out but  not the RS485 out.  6.2.5 Peak Hold (PKH)  With Peak Hold, the respective last peak value is held for the duration of Hold Time.  To set and activate Peak Hold, do the following: ...
  • Page 37: Valley Hold (Val)

    Hot objects moving on a production line To set and activate Averaging, do the following:  1.  Press the Mode button until the AVG LED is lit.  2.  Press  the   button  to  both  set  and  activate.  The  display  reads  in  0.1  seconds.  Set  Average  anywhere  from  0.1  to  300.0  seconds.  If  Average  is  set  to  0.0  seconds,  the  function  is  deactivated. ...
  • Page 38: Setpoints

    Operation Peak Hold with decay timer Advanced Peak Hold trigger or threshold Advanced Peak Hold timer or threshold Advanced Peak Hold with timer or decay threshold Valley Hold*** timer Valley Hold*** trigger Valley Hold with decay*** timer Advanced Valley Hold*** trigger or threshold Advanced Valley Hold***...
  • Page 39: Ambient Background Temperature Compensation (Fa Models)

    Time Normal State 6.2.11 Ambient Background Temperature Compensation (FA Models)  The  FA  model  is  capable  of  improving  the  accuracy  of  target  temperature  measurements  by  taking  into  account  the  ambient,  or  background,  temperature.  This  feature  is  useful  when  the  target  emissivity  is  below  1.0  and  the  background  temperature  is  not  significantly  lower  than  the  target  temperature. ...
  • Page 40: Factory Defaults

    Operation 6.4 Factory Defaults  To globally reset the unit to its factory default settings, press the   and   buttons at the same time for  approximately 2 seconds. The baud rate will not change from the last value when this is done.  Parameter FA (1-color unit) Display mode °C, TEMP- Display Emissivity 1.00 Slope 0.0 s 0.0 s 0.0 s Baud rate 38400 Relay alarm output controlled by unit Current Output 4 – 20 mA Temperature setting for 4 mA FA1A: FA1B: FA1C:...
  • Page 41: Options

    7 Options  Options are items that are factory installed and must be specified at time of order. The following are  available:  • Fiber optic cable lengths: 1, 3, 6, 10 m (3, 10, 20, 33 ft), 22 m (72 ft) for selected models  • ISO Calibration Certificate, based on NIST/DKD certified probes (XXXFR1CERT)  • High Temperature Fiber Cable (…H), rated to 315°C (600°F), not available on FA2 models  • Laser Sighting (…L) only on FA1A/FA2A and FR1A/FR1B models  • Cooling Platform for Electronics Housing (...W)  The High Temperature Fiber Cable excludes Viton coating and IP65 (NEMA‐4) rating!    7.1 Cooling Platform for Electronics Housing  The  cooling  platform  for  the  electronics  housing  can  be  used  for  ambient  temperatures  up  to  150°C  (302°F).  For  an  efficient  cooling  a  water  flow  of  2  l  (0.53  gallons)  per  minute  is  recommended  at  a  water temperature of 16°C (61°F). ...
  • Page 42: Accessories

    Accessories 8 Accessories  8.1 Overview  A  full  range  of  accessories  for  various  applications  and  industrial  environments  are  available.  Accessories  include  items  that  may  be  ordered  at  any  time  and  added  on‐site.  These  include  the  following:   • Air Purge Collar with protection tube for optical head (XXXFOHAPA)  • Protection Tube (XXXFOSTCA)  • Fitting System  • RS232/485 Interface Converter (XXX485CV…) ...
  • Page 43: Air Purge Collar

    8.2 Air Purge Collar  The  Air  Purge  Collar  accessory  is  used  to  keep  dust,  moisture,  airborne  particles,  and  vapors  away  from the optical headʹs lens. It can be installed before or after the bracket. It must be screwed in fully.  Air flows into the 1/8” NPT fitting and out the front aperture. Air flow should be a maximum of 0.5 ‐  1.5  liters/sec  (1  ‐  3  cfm).  Clean  (filtered)  or  “instrument”  air  is  recommended  to  avoid  contaminants  from settling on the lens. Do not use chilled air below 10°C (50°F). Also provided is a stainless steel  protection tube, 150 mm (6 inches) long by 25 mm (1 inch) diameter that threads onto the front of the  air purge collar.  Figure 31: Air Purge Collar and Protection Tube (XXXFOHAPA)  8.3 Protection Tube  The ...
  • Page 44: Fitting System

    Accessories 8.4 Fitting System  Flexible accessory selections allow you to pick and choose the accessories you need.  Part number XXXFORFQP XXXFORFAP XXXFORFMF XXXFORFMC Figure 34: Dimension for 4‐Bolt Mounting Flange  36  Item 1 Stainless steel air purge with quick release fitting and Sapphire window Air connector: ¼“ NPT Item 2 Stainless steel tube 203 mm (8 in) Item 3 Stainless steel Item 4 Stainless steel  ...
  • Page 45: Rs232/485 Interface Converter

    8.5 RS232/485 Interface Converter  The RS232/485 interface converters have built‐in smart switching and have been designed to be fast,  allowing  for  use  in  either  2‐wire  or  4‐wire  mode,  in  either  multi‐drop  or  stand‐alone  mode.  The  RS232/485 interface converter is required for multi‐drop communications.  Do  not  use  other  commercially  available  converters,  they  do  not  have  the  necessary  features!    Order number XXX485CVT XXX485CVT1 XXX485CVT2 XXX485CV XXX485CV1 XXX485CV2 Table 4: Available RS232/485 Interface Converters ...
  • Page 46: Industrial Power Supply

    Accessories 8.6 Industrial Power Supply  The  DIN‐rail  mount  industrial  power  supply  transforms  an  input  voltage  of  85 – 264 VAC  into  an  output voltage of 24 VDC / 1.25 A. The power supply provides short circuit and overload protection.  To prevent electrical shocks, the power supply must be used in protected environments  (cabinets)!    Technical data:  Protection class  Environmental protection  Operating temperature range  AC Input  DC Output  Figure 35: Dimension of Industrial Power Supply  38  class II as per IEC/EN 61140  IP20  ‐25°C to 70°C (‐13°F to 158°F)  L, N  wire size: 0.5 to 2 mm² (AWG 24 to 12)  +   ‒   wire size: 0.5 to 2 mm² (AWG 24 to 12)    Marathon Series FA/FR  ...
  • Page 47: Programming Guide

    9 Programming Guide  This section explains the sensor’s communication protocol. Use them when writing custom programs  for your applications or when communicating with your sensor with a terminal program.  9.1 Remote versus Manual Considerations  Since  the  sensor  includes  a  local  user  interface,  the  possibility  exists  for  a  person  to  make  manual  changes  to  parameter  settings.  To  resolve  conflicts  between  inputs  to  the  sensor,  it  observes  the  following rules:  • Command precedence: the most recent  parameter change is valid, whether originating from  manual or remote. ...
  • Page 48: Transfer Modes

    Programming Guide Example: Send E=0.90 instead of E=0.9; send P=001.2 instead of P=1.2    After transmitting one command, the host has to wait for the response from the unit before sending  another.  A  response  from  the  sensor  is  guaranteed  within  4  seconds  in  Poll  mode  and  8  seconds  in  Burst mode at 300 baud. The response is faster at higher baud rates.    An  asterisk  *  will  be  transmitted  back  to  the  host  in  the  event  of  an  “illegal”  instruction.  An  illegal  instruction is considered to be one of the following: ...
  • Page 49: Response Time In Setup Mode

    • Sensor Model Type  • Sensor Serial Number  • Relay Control  • Laser status  • Setpoints  • Deadband  • Current Output Mode (0 ‐ 20 mA or 4 ‐ 20 mA)    The following items cannot be polled:  • Poll/Burst Mode  • Baud rate  • Relay control  • Set current output    An example string for command $=UTQEGH<CR>  The default string is as follows: C T1250 Q0400.023 E1.00 G005.5 H1400 <CR><LF>    9.4 Response Time in Setup Mode  The  analog  output  response  time  is  not  guaranteed  while  a  parameter  value  is  being  changed  or  if  there is a continuous stream of commands from the host. ...
  • Page 50: Command List

    Programming Guide 9.5 Command List  In depending from the specific commands, the following characters are used:  ? ...  host (e.g. PC) requests for a parameter value of the unit  ! ...  unit acknowledges a valid parameter request and responses with the parameter value  = ...  host forces the unit to set a certain parameter  # ...  unit informs the host, a parameter was set on the control panel manually  * ...  unit’s error response    Description Char Format (2) Burst string format Ambient radiation correction nnnn (FA only) Measured attenuation Advanced Hold Threshold nnnn Baud rate (5) Emissivity n.nn Valley hold time (FA only) nnn.n Average time (4) nnn.n...
  • Page 51 Description Char Wide Power Narrow Power (FR only) Slope (FR only) Target temperature FR series: 2-color Temperature unit Poll/Burst mode Target temperature FR series: 2-color wide Burst string contents (5) Multidrop address Low temperature limit Deadband (6) Decay rate Restore factory defaults (8) High temperature limit Sensor initialization Laser (optional)
  • Page 52: Command Examples

    Programming Guide 9.6 Command Examples  HOST Description Query Burst string format 001?$ Show list of commands 001? Measured attenuation 001?B Baud rate Emissivity 001?E Average time 001?G Top of mA range 001?H Sensor internal ambient 001?I Switch panel lock 001?J Relay alarm output control Bottom of mA range 001?L Mode –...
  • Page 53: Maintenance

    10 Maintenance  Our  sales  representatives  and  customer  service  are  always  at  your  disposal  for  questions  regarding  application assistance, calibration, repair, and solutions to specific problems. Please contact your local  sales representative if you need assistance. In many cases, problems can be solved over the telephone.  If  you  need  to  return  equipment  for  servicing,  calibration,  or  repair,  please  contact  our  Service  Department before shipping. Phone numbers are listed at the beginning of this document.  10.1 Troubleshooting Minor Problems  Symptom Probable Cause No output No power to instrument Erroneous temperature Faulty sensor cable Erroneous temperature Field of view obstruction Erroneous temperature Window lens...
  • Page 54: Fail -Safe Operation

    Maintenance 10.2 Fail‐Safe Operation  The Fail‐Safe system is designed to alert the operator and provide a safe output in case of any system  failure. Basically, it is designed to shutdown the process in the event of a set‐up error, system error, or  a failure in the sensor electronics.  The  Fail‐Safe  circuit  should  never  be  relied  on  exclusively  to  protect  critical  heating  processes. Other safety devices should also be used to supplement this function!    When  an  error  or  failure  does  occur,  the  display  indicates  the  possible  failure  area,  and  the  output  circuits  automatically  adjust  to  their  lowest  or  highest  preset  level.  The  following  table  shows  the  values displayed on the LED display and transmitted over the 2‐way interface. ...
  • Page 55 The relay is controlled by the temperature selected on the display. If any failsafe code appears on the  display,  the  relay  changes  to  the  “abnormal”  state.  The  exception  is  the  “dirty  window”  condition.  This  causes  the  relay  to  change  state,  leaving  a  normal  numerical  temperature  output.  The  dirty  window is detected in either 1‐color or 2‐color mode.  Error Code no error ECHH ECUU EIHH EIUU EUUU EHHH EAAA...
  • Page 56: Cleaning The Lens

    Maintenance 10.3 Cleaning the Lens  Keep  the  lens  clean  at all times. Any foreign  matter  on  the  window  will affect  1‐color  measurement  accuracy and may affect two‐color accuracy. However, care should be taken when cleaning the lens.  To clean the window, do the following:  1.  Lightly blow off loose particles with “canned” air (used for cleaning computer equipment) or  a small squeeze bellows (used for cleaning camera lenses).  2.  Gently  brush  off  any  remaining  particles  with  a  soft  camel  hair  brush  or  a  soft  lens  tissue  (available from camera supply stores).  3.  Clean  remaining  “dirt”  using  a  cotton  swab  or  soft  lens  tissue  dampened  in  distilled  water.  Do not scratch the surface. ...
  • Page 57: Replacing The Fiber Optic Cable

    10.4 Replacing the Fiber Optic Cable  FA fiber cable assemblies are not field ʺreplaceableʺ without blackbody recalibration!  As such, spare FA fiber cable assemblies are not available!    If the fiber optic cable ever needs to be removed or replaced, it can be removed from both the optical  head and electronics enclosure without demounting them from their brackets.    Please be aware of the following when removing or installing cables:  • Make  sure  cable  connectors  at  the  sensing  head  and  electronics  enclosure  are  clean  before  removing and/or replacing the fiber optic cable.  • Replacement fiber optic cables of the same length can be recalibrated in the field by using the  supplied Fiber Replacement Calibration software. Replacement fiber optic cables of different  lengths require recalibration at the factory, or at a factory‐authorized service center. Contact  your sales representative for details.  Always  clean  the  area  around  the  fiber  optic  cable  connectors  before  disconnecting.  If  any  contaminants ...
  • Page 58: Removing The Fiber Optic Cable From The Electronics Housing

    Maintenance Figure 36: Removing the Fiber optic Cable from the Optical Head  10.4.1.2 Removing the Fiber Optic Cable from the Electronics Housing  Complete the following steps to disconnect the fiber optic cable from the electronics housing:  1.  First loosen the cable connecting sleeve.  2.  Loosen the cable receptacle screw to release the cable.  3.  Pull cable from electronics enclosure, and immediately place a protective cap over the end of  the fiber optic cable. Do not use adhesive tape on the cable end.  Figure 37: Removing the Fiber optic Cable from the Electronics Housing  50  Turn 1.3 mm (0.050“) hex wrench counter clockwise until cable is loose  Put cable out First loosen cable connecting sleeve Then loosen screw and pull cable from coupling. Marathon Series FA/FR  ...
  • Page 59: Mounting The Fiber Optic Cable

    10.4.2 Mounting the Fiber Optic Cable  10.4.2.1 Attaching the Fiber Optic Cable to the Optical Head  Complete the following steps to attach the fiber optic cable to the optical head:  1.  The fiber optic cable ferrule has a key slot on its surface. Insert the ferrule into the rear of the  optical head. Turn the head until the key on the ferrule’s key slot engages the key pin inside  the head.  2.  Make sure cable is pushed in all the way before tightening hex screw! Tighten the hex screw  with the 1.3 mm (0.050”) hex wrench until snug. Do not over tighten!  Figure 38: Attaching the Fiber optic Cable to the Optical Head  10.4.2.2 Attaching the Fiber Optic Cable to the Electronics Housing  Complete the following steps to attach the fiber optic cable to the electronics housing:  1.  Insert  the  tip  of  the  fiber  optic  cable  into  the  mating  receptacle  on  the  electronics  enclosure.  The cable ferrule is keyed and can go in only one way.  2.  Push connecting sleeve in until it stops (approx. 15 mm / 0.6 in), see Figure 13, p. 17.  3.  Tighten the screw (finger tighten only) on the mating receptacle.  4.  Tighten the cable’s compression fitting.  Marathon Series FA/FR  Key pin inside Key slot Maintenance  ...
  • Page 60: Fiber Calibration

    Maintenance Figure 39: Attaching the Fiber Optic Cable to the Electronics Housing  10.4.3 Fiber Calibration  Each  replacement  fiber  optic  cable  is  calibrated  at  the  factory  before  shipping.  The  calibration  constants  are  sent  along  with  a  label  mounted  on  the  cable.  So  you  have  to  enter  them  into  the  appropriate  Fiber  Calibration  software  program.  This  program  sends  the  new  calibration  constants,  through the RS485 connection, to the sensor’s electronics. ...
  • Page 61 Maintenance   Figure 40: Dialog for the Calibration of the Fiber Cable  Marathon Series FA/FR ...
  • Page 62: Appendix

    Appendix 11 Appendix  11.1 Determination of Emissivity  Emissivity is a measure of an object’s ability to absorb and emit infrared energy. It can have a value  between  0  and  1.0.  For  example  a  mirror  has  an  emissivity  of  0.1,  while  the  so‐called  “Blackbody“  reaches an emissivity value of 1.0. If a higher than actual emissivity value is set, the output will read  low, provided the target temperature is above its ambient temperature. For example, if you have set  0.95 and the actual emissivity is 0.9, the temperature reading will be lower than the true temperature.  An object’s emissivity can be determined by one of the following methods:  1.  Determine the actual temperature of the material using an RTD (PT100), a thermocouple, or any  other suitable method. Next, measure the object’s temperature and adjust emissivity setting until  the correct temperature value is reached. This is the correct emissivity for the measured material.  2.  If  possible, apply  flat  black  paint  to  a portion  of  the  surface  of  the  object.  The  emissivity of  the  paint must be above 0.98. Next, measure the temperature of the painted area using an emissivity ...
  • Page 63 Aluminum unoxidized 0.1-0.2 oxidized roughened 0.2-0.8 polished 0.1-0.2 Brass polished 0.35 Burnished 0.65 Chromium Copper polished 0.05 roughened 0.05-0.2 oxidized 0.2-0.8 Gold Haynes Alloy 0.5-0.9 Inconel oxidized 0.4-0.9 sandblasted 0.3-0.4 electropolished 0.2-0.5 Iron oxidized 0.7-0.9 unoxidized 0.35 rusted 0.35 Table 12: Typical Emissivity Values (Metals)  Table 13: Typical Emissivity Values (Non‐Metals) ...
  • Page 64: Typical Slopes

    Appendix 11.3 Typical Slopes  The following slope settings are approximate and will vary depending on the metal alloy and surface  finish, as well as the application. These are supplied here as examples.  Set the slope to approximately 1.000 for measuring the following metals with oxidized surfaces:  • Stainless Steel  • Cobalt  • Iron  • Nickel  Set  the  slope  to  approximately  1.060  for  measuring  the  following  metals  with  smooth,  clean,  unoxidized surfaces:  • Iron  • Nickel  • Stainless Steel  • Rhodium  • Cobalt  • Steel  • Molybdenum  • Platinum  Molten iron also has an approximate slope setting of 1.060.  How to determine slope?  The  most  effective  way  to  determine  and  adjust  the  slope  is  to  take  the  temperature  of  the  material  using a probe sensor such as an RTD, thermocouple, or other suitable method. Once you determine ...
  • Page 65: Signal Reduction (Fr Models )

    11.4 Signal Reduction (FR Models)  The following figures show each sensor model’s typical percentage of allowed signal reduction at all  temperatures. Refer to these graphs to estimate what percentage of target area must be visible to the  sensor at temperatures below the minimum temperature (95% attenuation).  Figure 41: Typical Percentage of Allowed Signal Reduction (FR1A Models)  Figure 42: Typical Percentage of Allowed Signal Reduction (FR1B Models)  Figure 43: Typical Percentage of Allowed Signal Reduction (FR1C Models)  Marathon Series FA/FR    Target Temperature Target Temperature   Target Temperature Appendix  ...
  • Page 66: Attenuation Influence On Accuracy

    Appendix 11.5 Attenuation Influence on Accuracy    The ability of the FR ratio instruments to accurately measure the temperature of targets smaller than  the  field‐of‐view  (FOV)  is  a  key  feature.  As  the  target  size  becomes  smaller  than  the  FOV  (thus  attenuating the signal) this may cause a slight inaccuracy in the reading. The following figure presents  typical measured data for an FR1C unit showing how this degradation in reading accuracy depends  upon both the amount of geometrical attenuation  and the target temperature. Notice that the worst  inaccuracies occur at the highest target temperatures and the highest attenuations.  The worst inaccuracy (at the highest temperature and the highest geometrical attenuation) is the value  guaranteed in our specifications. However, notice that the accuracy of the instrument is approximately  a factor of two or more better than our specification over the majority of the usable temperature and  attenuation combinations, i.e., for all geometrical attenuations less than approximately 80%! Thus, by  choosing  the  sensor‐to‐target  distance  properly  so  that  the  target  fills  at  least  20%  of  the  FOV  (attenuation < 80%) the sensor performance will be significantly improved. ...
  • Page 67: Traceability Of Instrument Calibration

    Appendix 11.6 Traceability of Instrument Calibration    Marathon Series FA/FR ...

Table of Contents