background image

SERIES IOS-320 I/O SERVER MODULE                                     12-BIT HIGH DENSITY ANALOG INPUT BOARD 
__________________________________________________________________________________________

 

- 11 - 

Acromag, Inc.  Tel:248-295-0310  Fax:248-624-9234  Email:solutions@acromag.com  http://www.acromag.com 

Calibration Programming Example 2 

 

Assume that the input range is 0 to +1.25 volts.  Channel 39 

is connected single-ended, and corrected input channel data is 
desired.  From Tables 3.4 and 3.5, several calibration parameters 
can be determined: 
 

Gain                   = 8 (From Table 3.4) 
VoltCALHI          = 1.2250 volts (CAL2; From Table 3.4) 

VoltCALLO         = 0.6125 volts (CAL3; From Table 3.4) 

Ideal_Volt_Span = 10.0000 volts (From Table 3.5) 
Ideal_Zero          = 0.0000 volts (From Table 3.5) 

 

The calibration parameters (CountCALHI and CountCALLO) 

remain to be determined before uncorrected input channel data 
can be taken and corrected. 
 
1.   To prepare to measure CountCALLO, write to the Control 

Register (@Base + 00H) to setup the CAL3 acquisition mode 
and PGA gain = 8 by writing 00D7H.  Note that "not used" 
bits are set to zero.  

2.   Delay to allow for input settling. 
3.   Execute ADC Convert Command (@Base + 10H). 
4.   Execute Read ADC Data Command (@Base + 20H).  Note 

that the 12-bit data is left-justified within the 16-bit word. 

5.   Repeat steps 3 and 4 several times (e.g. 16) and take the 

average of the ADC results.  Save this number as 
CountCALLO. 

6.   To prepare to measure CountCALHI, write to the Control 

Register (@Base + 00H) to setup the CAL2 acquisition mode 
and PGA gain = 8 by writing 00D6H.  Note that "not used" 
bits are set to zero. 

7.   Delay to allow for input settling. 
8.   Execute ADC Convert Command (@Base + 10H). 
9.   Execute Read ADC Data Command (@Base + 20H).  Note 

that the 12-bit data is left-justified within the 16-bit word. 

10. Repeat steps 8 and 9 several times (e.g. 16) and take the 

average of the ADC results.  Save this number as 
CountCALHI. 

11. Calculate m = actual_slope from equation 2, since all 

parameters are known. 

 

It is now possible to correct input channel data from any input 
channel using the same input range (i.e. 0 to +1.25 volts with 
a PGA gain = 8).  Repeat steps 1-11 periodically to re-
measure the calibration parameters (CountCALHI and 

CountCALLO) as required. 

 

12. To prepare to measure channel 39 single-ended, write to the 

Control Register (@Base + 00H) to setup the single-ended 
input channel 39 acquisition mode and PGA gain = 8 by 
writing 02D3H.  Note that "not used" bits are set to zero. 

13. Delay to allow for input settling. 
14. Execute ADC Convert Command (@Base + 10H). 
15. Execute Read ADC Data Command (@Base + 20H).  Note 

that the 12-bit data is left-justified within the 16-bit word.  This 
data represents the uncorrected "Count_Actual" term in 
equation 1.  Since all parameters on the right hand side of 
equation 1 are known.  Calculate the calibrated value 
"Corrected_Count".  This is the desired, corrected value for 
input channel 39. 

16. Repeat steps 12-15 to re-measure channel 39's data as 

desired. 
 

Error checking should be performed on the 

"Corrected_Count" value to make sure that calculated values 
below 0 or above 4095 are restricted to those end points.  Note 
that the software calibration cannot recover signals near the end 
points of each range which are clipped off due to the uncalibrated 
hardware (e.g. PGA and ADC). 
 

The maximum corrected (i.e. calibrated) error is summarized 

in Table 3.6 as the worst case accuracy possible for each range.  
It is the sum of error components due to ADC quantization of the 
low and high calibration signals, PGA and ADC linearity error, 
and the absolute errors of the recommended calibration voltages 
at 25oC.  Typical accuracies are significantly better. 
 

Table 3.6:  Maximum Overall Calibrated Error @25 C 

Input Range 

(Volts) 

PGA 

Gain 

ADC Range 

(Volts) 

Max Error 

 LSB(% 

Span) 

-5 to +5 

-5 to +5 

1.8 (0.044) 

-2.5 to +2.5 

2.1 (0.051) 

-1.25 to +1.25 

2.5 (0.061) 

-0625 to +0.625 

2.9 (0.071) 

-10 to +10 

-10 to +10 

2.8 (0.069) 

-5 to +5 

1.8 (0.044) 

-2.5 to +2.5 

2.1 (0.051) 

-1.25 to +1.25 

2.5 (0.061) 

0 to +10 

0 to +10 

3.2 (0.078) 

0 to +5 

2.2 (0.055) 

0 to +2.5 

3.1 (0.076) 

0 to +1.25 

5.1 (0.125) 

 
 

4.0 THEORY OF OPERATION 

 

This section describes the functionality of the IOS-320 

circuitry.  Refer to the IOS-320 block diagram on page 15 as you 
study the following paragraphs. 
 

ANALOG INPUTS 

 

The field I/O interface (via the carrier board) is through 

connector P2.  Field analog inputs are non-isolated.  This means 
that the field analog return and logic common have a direct 
electrical connection.  Care must be taken to avoid ground loops 
and excessive common mode voltage (see Section 2 for 
connection recommendations).  These can cause measurement 
error, and with extreme abuse, circuit damage. 
 

Analog inputs and calibration voltages are selected via 

CMOS analog multiplexers (MUX's).  A software programmable 
control register contains gain, acquisition mode (e.g. single-
ended or differential) and channel selection information to control 
the multiplexers.  Up to 40 single-ended inputs can be monitored, 
where each channel's +input is individually selected along with a 
single sense lead for all channels.  Up to 20 differential inputs 
can be monitored, where each channel's + and - inputs are 
individually selected.  Single-ended and differential channels 
cannot be mixed (i.e. they must all be single-ended or 
differentially wired).  A Programmable Gain (Instrumentation) 
Amplifier (PGA) takes as input the selected channel's + and - 
inputs (or + and sense) and outputs a single-ended voltage 
proportional to it.  The gain can be 1, 2, 4, or 8, and is selected 
through the control register. 
 

Summary of Contents for IOS-320

Page 1: ...ACROMAG INCORPORATED Tel 248 295 0310 30765 South Wixom Road Fax 248 624 9234 P O BOX 437 Wixom MI 48393 7037 U S A solutions acromag com Copyright 2009 Acromag Inc Printed in the USA Data and specifi...

Page 2: ...f control or monitoring system This is especially important where economic property loss or human life is involved It is important that the user employ satisfactory overall system design It is agreed...

Page 3: ...ING AND INSPECTION Upon receipt of this product inspect the shipping carton for evidence of mishandling during transit If the shipping carton is badly damaged or water stained request that the carrier...

Page 4: ...Selections Pins of J1 and J2 Power Supply Selection J1 J2 1 2 J1 J2 2 3 12 Volt Internal P1 IN OUT 15 Volt External P2 OUT IN Internal and external supplies should not be mixed e g do not use 12 Volt...

Page 5: ...ever caution must be exercised since the single sense lead references all channels to the same common which will induce noise and offset if they are different The IOS 320 is non isolated since there i...

Page 6: ...ted by 32 Hex I O SPACE ADDRESS MAP This board is addressable in the I O Server Module space to control the acquisition of analog inputs from the field The I O space may be as large as 64 16 bit words...

Page 7: ...it 5 Not used if read will return data written to the bit position Bit 4 The SEL HIGH bit acts as the MSB for analog input channel selection As such its action is grouped with that of bits 3 0 see fol...

Page 8: ...r to configure the acquisition mode gain and channel selections for the next acquisition if they are different This may be done while the conversion is in progress because the ADC is in the hold mode...

Page 9: ...ate calibration of the IOS 320 can be accomplished by using calibration voltages present on the board The four voltages and the analog ground reference are used to determine the endpoints of a straigh...

Page 10: ...CALLO 0 0000 volts Auto Zero From Table 3 4 Ideal_Volt_Span 20 0000 volts From Table 3 5 Ideal_Zero 10 0000 volts From Table 3 5 The calibration parameters CountCALHI and CountCALLO remain to be deter...

Page 11: ...rm in equation 1 Since all parameters on the right hand side of equation 1 are known Calculate the calibrated value Corrected_Count This is the desired corrected value for input channel 39 16 Repeat s...

Page 12: ...se in calibration These provide considerable flexibility in obtaining accurate calibration for any desired ADC range and gain combination when compared to fixed hardware potentiometers for offset and...

Page 13: ...per European Norm EN50082 1 Electric Fast Transient Immunity EFT Complies with EN61000 4 4 Level 2 0 5KV at field I O terminals and European Norm EN50082 1 Radiated Emissions Meets or exceeds Europea...

Page 14: ...s a bipolar input range should be selected 3 These ranges can only be achieved with 15 Volt external power supplies The input ranges will be clipped if 12 Volt supplies are used typically to 9 Volt ma...

Page 15: ...LE 12 BIT HIGH DENSITY ANALOG INPUT BOARD __________________________________________________________________________________________ 15 Acromag Inc Tel 248 295 0310 Fax 248 624 9234 Email solutions ac...

Page 16: ...LE 12 BIT HIGH DENSITY ANALOG INPUT BOARD __________________________________________________________________________________________ 16 Acromag Inc Tel 248 295 0310 Fax 248 624 9234 Email solutions ac...

Reviews: