IR termometer za spanje: 5 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:02

Tako je ta Lazy Old Geek (L. O. G.) nedavno kupil IR termični modul, MLX90614 pri AliExpress.com. Oglejte si slike

To je isti tip senzorja, ki se uporablja pri tistih termometrih za čelo in ušesa, prikazanih na tretji sliki. Imenujejo se brezkontaktni, ker se dejanski senzorski element v resnici ne dotika kože.

To sem hotel poskusiti izmeriti temperaturo kože med spanjem. Mislim, da je splošno soglasje, da se telesna temperatura med spanjem zniža, nato pa se zbudi.

Tukaj je zanimiv članek:

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

"Dokler ne doseže najnižje točke nekaj ur, preden se zjutraj zbudiš."

"Ker je temperatura tako pomemben del pri določanju, kdaj zaspimo, je zanimivo, da se med spanjem s hitrim gibanjem oči (REM) celice za uravnavanje temperature v možganih izklopijo in omogočajo, da se telesna temperatura določi glede na to, kako toplo ali hladno je vaša spalnica."

Tukaj je še eno:

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

»Od najvišje telesne temperature v zgodnjih večernih urah do najnižje točke tik pred prebujanjem doživite znižanje telesne temperature za 2 stopinji Fahrenheita.

Temperatura možganov in telesa med spanjem NREM pade. Dlje ko traja epizoda NREM-spanja, bolj se temperatura znižuje. Nasprotno pa se temperatura možganov med spanjem REM poveča. Nadzor telesne in možganske temperature je tesno povezan z uravnavanjem spanja."

Tako sem želel celo noč meriti telesno temperaturo.

Korak: Oblikujte IR termometer

Moja zasnova je, da uporabim IR senzor temperature MLX90614 z distančnikom, tako da razdalja od kože ostane konstantna. Zato nosim masko CPAP za spanje in nanjo bom pritrdil IR senzor. (Verjetno bi lahko uporabili le naglavni trak). Idealna lokacija je (očitno) časovna arterija, vendar me bolj kot dejanska temperatura zanima sprememba temperature.

IR senzor bo shranjeval informacije v določenih intervalih vso noč (začel sem s 30 sekundami, zdaj pa uporabljam 5 minut). MLX90614 meri tudi temperaturo okolice senzorja.

Za spremljanje sobnih razmer v okolju bom uporabil tudi senzor temperature/vlažnosti DHT22. Podatki bodo shranjeni na kartici microSD.

DS3231 RTC (ura v realnem času) bo spremljala čas.

PODATKI O NAPRAVI:

MLX90614 IR temperaturni senzor

Napetost: 3V (obstaja tudi različica 5V)

Vmesnik: I2C (SCL/SDA)

Knjižnica Arduino: Knjižnica Adafruit

Ura za realni čas DS3231 RTC

Napetost: 3.3-5.5V

Vmesnik: I2C (SCL/SDA)

Lastnosti: varnostna kopija baterije

Knjižnica Arduino:

adapter microSD

Napetost: 3,3 V (spremenjeno)

Vmesnik: SPI (SCK/MISO/MOSI/CS)

Lastnosti: pretvornik nivoja IC

Knjižnica Arduino: SPI

DHT22

Napetost: 3.3-6V

Vmesnik: digitalno enožično vodilo

Lastnosti:

Knjižnica Arduino: knjižnica adafruit/DHT-sensor

3.3V Micro Pro Arduino

Napetost 3.3V

Lastnosti: mikrokrmilnik ATmega32U4

SPREMEMBA: DS3231

Modul AliExpress, ki sem ga kupil, naj bi bil zasnovan za uporabo akumulatorske baterije LIR2032. Polnilni tokokrog ne deluje. Poskusil sem. Po približno enem dnevu se je baterija izpraznila.

Po nekaj iskanju po internetu sem našel ta članek:

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

Strinjam se s to analizo, vendar sem mislil, da se bo LIR2032 polnil ustrezno, vendar ne pretirano. Motil sem se. Moj DS3231, čeprav tudi označen kot ZS-042, je bil v članku nekoliko drugačen od njegovega, vendar skoraj enak. Zato sem odpakiral diodo, prikazano na sliki, in namestil baterijo CR2032. Brez diode modul ne bo poskušal napolniti baterije. Zdaj DS3231 drži pravi čas tudi pri izklopljenem napajanju, baterija pa bi morala biti dobra več let.

SPREMEMBA: adapter microSD

Zato sem kupil ta adapter microSD pri AliExpress.com. Zasnovan je tako, da deluje s 5V mikrokrmilnikom in vključuje celo IC preklopnik nivoja. Za svojo uporabo uporabljam moč 3,3 V, zato sem vhod skrajšal na izhod regulatorja napetosti. (Zdi se, da menjalnik nivojev deluje s 3.3V signali). 3.3V pretvorbe označujem z rumenim lakom za nohte. Shema je priložena.

2. korak: Strojna oprema

STROJNA OPREMA:

Trenutno menim, da je to bolj študija izvedljivosti, zato sem shemo zasnoval in shemo pripravil na shemo. Druga slika prikazuje glavne dele.

3. korak: IR in maska

Za IR senzor, MLX90614, sem zgradil 4 -žilni kabel za povezavo z matično ploščo. Na IR senzor sem vroče prilepil distančnik. Senzor je oddaljen približno 2 mm od roba distančnika.

Na zadnjo stran IR senzorja sem pritrdil lepilni Velcro kos. Na stran maske CPAP sem pritrdila lepilni trak za parjenje. Sedaj je IR senzor pritrjen z Velcro. Maska CPAP jo drži ob koži.

Opomba: Od teh slik sem senzor premaknil na desno stran, saj na splošno ležim na levi strani in mi je bilo neprijetno.

Lokacija: Termometer za čelo, včasih imenovan termometer za časovno arterijo, naj bi potegnil čez čelo:

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

Priložena slika je s te spletne strani.

Zdaj ugibam, da je moj IR senzor bolj na lokaciji 12 ali 14, vendar za moje namene me ne zanima dejansko temperatura. Zanimajo me predvsem temperaturne spremembe skozi čas, zato lokacija ne sme biti kritična.

4. korak: Programska oprema Arduino

Skica uporablja DS3231 za določanje časa. Skica ima začetni čas (začetek snemanja), čas ustavitve in interval snemanja. Zapisuje datum, uro (decimalno), temperaturo DHT22, RH, temperaturo okolja MLX90614 in temperaturo IR v datoteko CSV (vrednost, ločena z vejicami). (Za branje te datoteke uporabljam Microsoft Excel)

Poletni čas mi je bil problem. JChristensen sem naletel na naslednje:

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

github.com/JChristensen/Timezone

Če želite to uporabiti, morate najprej nastaviti RTC na UTC (usklajen univerzalni čas), to je čas v Greenwichu v Angliji. No, nisem vedel, kako to storiti, vendar sem našel ta članek:

www.justavapor.com/archives/2482

Prepisali smo ga za čas v gorah (priloženo) UTCtoRTC.ino

S tem nastavite DS3231 na UTC -čas 6 ur kasneje od gorskega časa

Nato sem časovni pas vključil v svojo skico. Če sem iskren, ga nisem preizkusil, zato samo domnevam, da deluje.

Namestitev programske/strojne opreme

Potrebne so dodatne knjižnice:

github.com/PaulStoffregen/DS1307RTC

github.com/JChristensen/Timezone

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

github.com/adafruit/DHT-sensor-library

Namestite baterijo CR2032 v DS3231 RTC. Povežite se z 3.3V Arduino Pro Micro.

Zaženite UTC na RTC.ino. S tem nastavite DS3231 na UTC (Greenwich Mean Time).

Formatirajte kartico microSD. Uporabljam Windows, format je FAT32. Vstavite ga v adapter za kartico microSD.

Nastavite in priključite IR senzor.

Naloži skico, Infrared.ino

Po noči lahko kartico microSD odstranite in jo priključite v računalnik.

Night.csv lahko odprete z Excelom (obstaja način, da ga odprete z Libre Office (brezplačno))

5. korak: Preizkus in zaključek

Kartico microSD sem prebral z MS Excelom. V preglednici naredim še en stolpec z imenom Razlika, ki je IRTemp -96. To kaže na temperaturno nihanje okoli 96F. Nato ustvarim grafikon z uporabo ure v decimalnih mestih v primerjavi z razliko. Tabela prikazuje temperaturne spremembe čez noč (ne dejanske temperature).

18. avgusta sem datoteko in grafikon vključil s komentarji.

Nekateri menijo, da je tipična noč, ko temperatura pade do nekaj ur, preden se zbudi, ko ponovno začne naraščati. Zdi se, da tabela sledi temu vzorcu.

Zanimivi so mi časi, ko se začne vzpenjati, kar je dejansko lahko REM spanje. Imam podatke o spanju iz spalne preproge Withings za isto noč, ki pravi, da sem bil v stanju REM spanja od 3:15 do 4:50 zjutraj. To zelo ustreza IR grafikonu, ko se je nekoliko povečal. Withing prikazuje tudi REM od 1:30 do 2, ki ni tako širok, kot prikazuje IR.

Pozor: To se nikakor ne strinja z mojim Fitbit ali prstanom Go2Sleep.

Za avgust 19 sem vključil tabelo s komentarji. To je bila nenavadna noč, saj sem imel odprta okna, vendar je okoli 10 milj daleč divjal ogenj, ki je pihal v dim in pepel. Ko sem šel spat, sem bil na topli strani in nisem spal prav dobro.

SKLEP:

Tako se zdi, da moja nastavitev dela tisto, kar sem želel.

Še posebej sem vesel, da vidim možno povezavo med IR temperaturo in REM spanjem in nameravam narediti dodatne teste.