IR termometar za spavanje: 5 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:04

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

Ovo je isti tip senzora koji se koristi u onim termometrima za čelo i uvo prikazanim na trećoj slici. Nazivaju se beskontaktnim jer element senzora zapravo ne dodiruje kožu.

Htjela sam ovo isprobati 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 tačku 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) ćelije u mozgu koje reguliraju temperaturu isključuju 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 tačke neposredno prije buđenja, osjetite smanjenje tjelesne temperature za 2 stepena Fahrenheita.

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

Zato sam htio mjeriti svoju tjelesnu temperaturu tokom noći.

Korak 1: Dizajnirajte IR termometar

Moj dizajn je korištenje IC senzora temperature MLX90614 s odstojnikom tako da udaljenost od kože ostane konstantna. Zato nosim CPAP masku za spavanje i na nju ću pričvrstiti IC senzor. (Vjerovatno biste mogli koristiti samo traku za glavu). Idealna lokacija je (očigledno) temporalna arterija, ali mene više zanima promjena temperature nego stvarna temperatura.

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

Također ću koristiti DHT22 senzor temperature/vlažnosti za nadziranje sobnih uslova u prostoriji. Podaci će biti pohranjeni na microSD kartici.

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

INFORMACIJE O UREĐAJU:

MLX90614 IR senzor temperature

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

Sučelje: I2C (SCL/SDA)

Arduino biblioteka: biblioteka Adafruit

DS3231 RTC sat u realnom vremenu

Napon: 3.3-5.5V

Sučelje: I2C (SCL/SDA)

Karakteristike: rezervna kopija baterije

Arduino biblioteka:

microSD adapter

Napon: 3,3 V (izmijenjeno)

Sučelje: SPI (SCK/MISO/MOSI/CS)

Karakteristike: IC pretvarač nivoa

Arduino biblioteka: SPI

DHT22

Napon: 3.3-6V

Sučelje: digitalna jednožilna sabirnica

Karakteristike:

Arduino biblioteka: biblioteka adafruit/DHT-senzora

3.3V Micro Pro Arduino

Napon 3.3V

Karakteristike: ATmega32U4 mikrokontroler

IZMJENA: DS3231

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

Nakon nekog pretraživanja na internetu, pronašao sam ovaj članak:

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

Slažem se s ovom analizom, ali smatrao sam da će se LIR2032 puniti adekvatno, ali ne pretjerano. Pogriješio sam. Moj DS3231 iako je također označen kao ZS-042 kao u članku bio je nešto drugačiji od njegovog, ali gotovo isti. Tako sam odspojio diodu prikazanu na slici i ugradio bateriju CR2032. Bez diode modul neće pokušati napuniti bateriju. Sada DS3231 drži ispravno vrijeme čak i kad je napajanje isključeno, a baterija bi trebala biti ispravna dugi niz godina.

IZMJENA: microSD adapter

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

Korak 2: Hardver

HARDVER:

Trenutno ovo smatram više studijom izvodljivosti pa sam osmislio shemu i opružio krug po shemi. Druga slika prikazuje glavne dijelove.

Korak 3: IR i maska

Za IC senzor, MLX90614, izgradio 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 trake. Sa strane CPAP maske pričvrstio sam ljepljivu traku za parenje. Sada se IC senzor drži na mjestu pomoću čičak trake. CPAP maska drži je uz kožu.

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

Lokacija: 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 sa ove web stranice.

Sada pretpostavljam da je moj IC senzor više na lokaciji 12 ili 14, ali za moje svrhe me ne zanima zapravo temperatura. 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 infracrvenu temperaturu u CSV datoteku (vrijednost razdvojena zarezima). (Koristim Microsoft Excel za čitanje ove datoteke)

Ljetno računanje vremena mi je predstavljalo problem. Naišao sam na sledeće od JChristensena:

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

github.com/JChristensen/Timezone

Da biste to koristili, prvo 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 prilogu) UTCtoRTC.ino

Ovo postavlja DS3231 na UTC vrijeme 6 sati kasnije od planinskog vremena

Zatim sam uključio vremensku zonu u svoju Sketch. 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. Povežite se sa 3.3v Arduino Pro Micro.

Pokrenite UTC na RTC.ino. Ovo postavlja DS3231 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, Infrared.ino

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

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

Korak 5: Testiranje i zaključak

Čitao sam microSD karticu u MS Excelu. U proračunskoj tablici napravim drugu kolonu pod nazivom Razlika koja je IRTemp -96. Ovo pokazuje varijaciju temperature oko 96F. Zatim kreiram grafikon koristeći Sat u decimalnim brojevima u odnosu na razliku. Grafikon prikazuje promjene temperature tokom noći (ne stvarne temperature).

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

Neki sugeriraju da je tipična noć kada temperatura pada do nekoliko sati prije buđenja, kada ponovo 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 sa Withings prostirke za spavanje za istu noć koji govore da sam bio u REM spavanju od 3:15 do 4:50 ujutro. Ovo blisko odgovara IR grafikonu kada je blago porastao. Withing također prikazuje REM od 1:30 do 2 koji nije tako širok kao što pokazuje IR.

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

Za 19. avgust uključio sam grafikon sa komentarima. Ovo je bila neobična noć jer sam imao otvorene prozore, ali oko 10 milja daleko je izbio požar koji je puhao u dimu i pepelu. Kad sam zaspao, 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.