EFFICIENT CAPACITANCE SENSING FOR WIRELESS HEALTH MONITORING SYSTEMS

Nurul Arfah, Che Mustapha, A Zahirul Alam, Sheroz Khan, Amelia Wong Azman
2016 IIUM Engineering Journal   unpublished
This paper presents a low power capacitance to voltage converter (CVC) circuit using two differential amplifier circuits, two Schottky rectifier diodes constructed in a symmetrical manner and combined with instrumentation amplifier circuits. The differential capacitance to voltage simulation work has been realized with inexpensive discrete components. Energy from a combination of solar, vibration and heat sources is expected to charge the capacitance circuit. A constant DC voltage of 3 V has
more » ... ltage of 3 V has been used to power the CVC circuit in this work. Simulation has shown that the converter circuit consumes 3.9 mW of total power, and operates at 40 kHz using a 400 mV excitation signal. The circuit is able to detect changes of capacitance from 4-12.5 pF using a reference capacitance of 5 pF. A sensitivity of 0.132 mV for 1 fF capacitance change has been observed in the circuit. Using discrete components with same component values as in previous work, this circuit has shown more sensitivity in capacitance detection with less power consumption. ABSTRAK: Kertas kerja ini membentangkan berkenaan litar penukar kapasitor voltan (CVC) berkuasa rendah dengan menggunakan dua litar penguat pembezaan, dua diod Schottky, dibina secara simetri dan digabungkan dengan litar instrumen penguat. Kerja simulasi litar pembezaan kapasitor voltan ini telah dibangunkan dengan menggunakan komponen diskrit murah. Kombinasi tenaga dari solar, getaran dan haba digunakan untuk memberi sumber tenaga kepada litar kapasitor. Voltan DC tetap sebanyak 3 V telah digunakan sebagai sumber tenaga CVC kerja ini. Menerusi simulasi, didapati litar penukaran ini menjana 3.9 mW daripada jumlah tenaga, beroperasi pada kadar 40 kHz dengan menggunakan 400 mV signal pemula. Litar ini mampu mengesan penukaran kapasitan dari 4-12.5 pF menggunakan kapasitan rujukan 5 pF. Tahap kepekaan pada 0.132 mV bagi tiap 1 fF perubahan kapasitan telah dikesan menggunakan litar ini. Dengan menggunakan komponen diskrit dan nilai komponen yang sama seperti kerja sebelumnya, litar ini telah berhasil menunjukkan tahap kepekaan yang lebih sensitif dalam mengesan perubahan kepekaan dengan nilai penggunaan kuasa yang berkurangan.
fatcat:s7kajzsbivfvbkjak2dhug5dy4