IR termometar za spavanje: 5 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:32

Tako je ovaj Lazy Old Geek (L. O. G.) nedavno kupio IR termalni modul, MLX90614 od AliExpress.com. Pogledajte slike

Ovo je isti tip senzora koji se koristi u onim termometrima za čelo i uho prikazanim na trećoj slici. Zovu se beskontaktni jer stvarni senzorski element zapravo ne dodiruje kožu.

Htjela sam ovo probati za mjerenje temperature kože dok spavam. Mislim da je opći konsenzus da se vaša tjelesna temperatura smanjuje dok spavate, a zatim se povećava kad se probudite.

Evo zanimljivog članka:

www.sleep.org/does-your-body-temperature-c…

“Sve dok ne dosegne svoju najnižu točku nekoliko sati prije nego što se ujutro probudite. “

“Budući da je temperatura tako važan dio određivanja kada zaspimo, zanimljivo je da se tijekom sna pri brzom kretanju očiju (REM) stanice u mozgu isključuju stanice koje reguliraju temperaturu i dopuštaju da se tjelesna temperatura određuje prema tome koliko je vaša spavaća soba topla ili hladna.”

Evo još jednog:

www.tuck.com/thermoregulation/#:~:text=Wha…

“Od vašeg vrhunca tjelesne temperature u ranim večernjim satima do najniže točke neposredno prije buđenja, osjetite smanjenje tjelesne temperature za 2 stupnja Fahrenheita.

Temperatura i mozga i tijela pada tijekom NREM spavanja. Što je epizoda NREM-sna dulja, temperatura više pada. Nasuprot tome, temperatura mozga raste tijekom REM spavanja. Kontrola tjelesne i moždane temperature usko je povezana s regulacijom sna.”

Tako sam htio mjeriti tjelesnu temperaturu tijekom noći.

Korak 1: Dizajnirajte IR termometar

Moj dizajn je korištenje IC osjetnika temperature MLX90614 s odstojnikom tako da udaljenost od kože ostane konstantna. Zato nosim CPAP masku za spavanje i na nju ću pričvrstiti IR senzor. (Vjerojatno biste mogli koristiti samo traku za glavu). Idealno mjesto je (očito) temporalna arterija, ali više me zanima promjena temperature nego stvarna temperatura.

IR senzor će pohranjivati informacije u određenim intervalima tijekom noći (počeo sam s 30 sekundi, ali sada koristim 5 minuta). MLX90614 također mjeri temperaturu okoline senzora.

Također ću koristiti DHT22 osjetnik temperature/vlažnosti za praćenje okolnih sobnih uvjeta. Podaci će biti pohranjeni na microSD kartici.

DS3231 RTC (sat u stvarnom vremenu) će pratiti vrijeme.

PODACI O UREĐAJU:

MLX90614 IR osjetnik temperature

Napon: 3V (postoji i verzija od 5V)

Sučelje: I2C (SCL/SDA)

Knjižnica Arduino: Knjižnica Adafruit

DS3231 RTC sat u stvarnom vremenu

Napon: 3.3-5.5V

Sučelje: I2C (SCL/SDA)

Značajke: sigurnosna kopija baterije

Arduino knjižnica:

microSD adapter

Napon: 3,3 V (izmijenjeno)

Sučelje: SPI (SCK/MISO/MOSI/CS)

Značajke: IC pretvarač razine

Arduino knjižnica: SPI

DHT22

Napon: 3.3-6V

Sučelje: digitalna jednožilna sabirnica

Značajke:

Arduino knjižnica: adafruit/DHT-sensor-library

3.3V Micro Pro Arduino

Napon 3.3V

Značajke: mikrokontroler ATmega32U4

IZMJENA: DS3231

Modul AliExpress koji sam kupio trebao bi biti dizajniran za korištenje punjive baterije, LIR2032. Krug punjenja ne radi. Isprobala sam. Nakon otprilike jednog dana, baterija se ispraznila.

Pa nakon nekog pretraživanja na internetu, pronašao sam ovaj članak:

www.onetransistor.eu/2019/07/zs042-ds3231-…

Slažem se s ovom analizom, ali mislio sam da će se LIR2032 puniti adekvatno, ali ne pretjerano. Bio sam u krivu. Moj DS3231 iako je također označen kao ZS-042 kao u članku bio je nešto drugačiji od njegovog, ali gotovo isti. Tako sam raspajkao diodu prikazanu na slici i ugradio bateriju CR2032. Bez diode modul neće pokušati napuniti bateriju. Sada DS3231 drži točno vrijeme čak i s isključenim napajanjem, a baterija bi trebala biti dobra dugi niz godina.

IZMJENA: Adapter za microSD karticu

Pa sam kupio ovaj adapter za microSD karticu sa AliExpress.com. Dizajniran je za rad s 5V mikrokontrolerom, pa čak uključuje i IC promjenjivač razine. Za svoju primjenu koristim napajanje od 3,3 V pa sam spojio ulaz na izlaz regulatora napona. (Čini se da mjenjač razina radi dobro sa signalima od 3,3 V). Pretvaranje 3.3V konverzije označavam žutim lakom za nokte. Shema je u prilogu.

Korak 2: Hardver

HARDVER:

Trenutno ovo smatram više studijom izvedivosti pa sam osmislio shemu i shemu napravio prema shemi. Druga slika prikazuje glavne dijelove.

Korak 3: IR i maska

Za IC senzor, MLX90614, sagradio sam 4 -žični kabel za njegovo spajanje na matičnu ploču. Na IR senzor sam vruće zalijepio odstojnik. Senzor je udaljen oko 2 mm od ruba odstojnika.

Na stražnju stranu IC senzora pričvrstio sam ljepljivi komad čičak. Na stranu CPAP maske pričvrstio sam ljepljivu traku za parenje. Sada je IR senzor pričvršćen na čičak. CPAP maska drži je uz kožu.

Napomena: Od ovih slika pomaknuo sam senzor na desnu stranu, budući da općenito ležim na lijevoj strani i bilo mi je neugodno.

Mjesto: Termometar za čelo, koji se ponekad naziva i termometar temporalne arterije, trebao bi se prenijeti preko čela:

www.researchgate.net/figure/Scanning-the-t…

Priložena slika je s ove web stranice.

Sada pretpostavljam da je moj IR senzor više na mjestu 12 ili 14, ali za moje potrebe ne brinem se zapravo o temperaturi. Uglavnom me zanimaju promjene temperature s vremenom pa lokacija ne bi trebala biti kritična.

Korak 4: Arduino softver

Skica koristi DS3231 za određivanje vremena. Skica ima vrijeme početka (početak snimanja), vrijeme zaustavljanja i interval snimanja. On zapisuje datum, sat (decimalni), temperaturu DHT22, RH, temperaturu okoline MLX90614 i IC temperaturu u datoteku CSV (vrijednost razdvojena zarezima). (Za čitanje ove datoteke koristim Microsoft Excel)

Ljetno računanje vremena mi je predstavljalo problem. JChristensen sam naišao na sljedeće:

forum.arduino.cc/index.php?topic=96891.0

github.com/JChristensen/Timezone

Da biste to koristili, najprije morate postaviti RTC na UTC (koordinirano univerzalno vrijeme), to je vrijeme u Greenwichu u Engleskoj. Pa, nisam znao kako to učiniti, ali pronašao sam ovaj članak:

www.justavapor.com/archives/2482

Prepisao ga za planinsko vrijeme (u privitku) UTCtoRTC.ino

Time se DS3231 postavlja na UTC vrijeme 6 sati kasnije od vremena na planini

Zatim sam uključio vremensku zonu u svoju Skicu. Da budem iskren, nisam ga isprobao pa samo pretpostavljam da radi.

Postavljanje softvera/hardvera

Potrebne su dodatne biblioteke:

github.com/PaulStoffregen/DS1307RTC

github.com/JChristensen/Timezone

github.com/adafruit/Adafruit-MLX90614-Libr…

github.com/adafruit/DHT-sensor-library

Umetnite bateriju CR2032 u DS3231 RTC. Spojite se na 3.3V Arduino Pro Micro.

Pokrenite UTC na RTC.ino. Time se DS3231 postavlja na UTC (Greenwich Mean Time).

Formatirajte microSD karticu. Koristim Windows, format je FAT32. Umetnite ga u adapter za microSD karticu.

Postavite i spojite IC senzor.

Skica za učitavanje, infracrveno.ino

Nakon noći možete izvaditi microSD karticu i priključiti je na računalo.

Night.csv se može otvoriti pomoću programa Excel (postoji način da ga otvorite pomoću Libre Officea (besplatno))

Korak 5: Testiranje i zaključak

Čitao sam microSD karticu s MS Excelom. U proračunskoj tablici napravim drugi stupac pod nazivom Razlika koji je IRTemp -96. To pokazuje varijaciju temperature oko 96F. Zatim izrađujem grafikon pomoću sata u decimalnom obliku u usporedbi s razlikom. Grafikon prikazuje promjene temperature tijekom noći (ne stvarne temperature).

Za kolovoz 18, uključio sam datoteku i grafikon sa svojim komentarima.

Neki sugeriraju da je tipična noć kada temperatura pada do nekoliko sati prije buđenja, kada ponovno počinje rasti. Čini se da grafikon slijedi taj obrazac.

Ono što mi je zanimljivije su vremena kada se počne penjati i koja bi zapravo mogla biti REM spavanje. Imam podatke o spavanju s Withings prostirke za spavanje za istu noć u kojima se kaže da sam bio u REM spavanju od 3:15 do 4:50 ujutro. To blisko odgovara IR grafikonu kad se blago povećao. Withing također prikazuje REM od 1:30 do 2 što nije tako široko kao što pokazuje IR.

Upozorenje: Ovo se uopće ne slaže s mojim Fitbit -om ili mojim prstenom Go2Sleep.

Za 19. kolovoza uključio sam grafikon s komentarima. Ovo je bila neobična noć jer sam imao otvorene prozore, ali oko 10 milja daleko je požar puhao u dimu i pepelu. Kad sam išao spavati, bio sam na toploj strani i nisam spavao baš dobro.

ZAKLJUČAK:

Čini se da moja postavka radi ono što sam htjela.

Posebno sam sretan što vidim moguću vezu između IR temperature i REM spavanja te planiram napraviti daljnja ispitivanja.