Termometer IR untuk Tidur: 5 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:07

Oleh itu, Lazy Old Geek (L. O. G.) ini baru-baru ini membeli modul termal IR, MLX90614 dari AliExpress.com. Lihat gambar

Ini adalah jenis sensor yang sama yang digunakan pada termometer dahi dan telinga yang ditunjukkan pada gambar ketiga. Mereka dipanggil tidak bersentuhan kerana elemen sensor sebenarnya tidak betul-betul menyentuh kulit.

Saya ingin mencuba ini untuk mengukur suhu kulit saya ketika saya tidur. Saya rasa konsensus umum adalah bahawa suhu badan anda turun ketika anda tidur, kemudian naik ketika anda bangun.

Inilah artikel yang menarik:

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

"Sehingga mencapai titik terendah beberapa jam sebelum anda bangun pada waktu pagi."

"Oleh kerana suhu adalah bahagian yang sangat penting dalam menentukan kapan kita tertidur, sangat menarik bahawa semasa tidur gerakan mata cepat (REM), sel-sel pengatur suhu otak anda mati dan membiarkan suhu badan anda ditentukan oleh seberapa hangat atau sejuknya bilik tidur anda.."

Inilah yang lain:

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

Dari puncak suhu badan anda pada awal malam hingga titik terendah sebelum bangun tidur, anda mengalami penurunan suhu badan inti 2 darjah Fahrenheit.

Suhu otak dan badan jatuh semasa tidur NREM. Semakin lama episod tidur NREM, semakin tinggi suhu. Sebaliknya, suhu otak meningkat semasa tidur REM. Pengendalian suhu badan dan otak sangat terkait dengan peraturan tidur."

Oleh itu, saya mahu mengukur suhu badan saya sepanjang malam.

Langkah 1: Reka bentuk Termometer IR

Reka bentuk saya adalah menggunakan sensor suhu IR MLX90614 dengan spacer sehingga jarak dari kulit tetap berterusan. Oleh itu, saya memakai topeng CPAP untuk tidur dan akan memasang sensor IR padanya. (Anda mungkin hanya menggunakan ikat kepala). Lokasi yang ideal adalah (nampaknya) arteri temporal tetapi saya lebih berminat dengan perubahan suhu daripada suhu sebenar.

Sensor IR akan menyimpan maklumat pada selang waktu yang tetap sepanjang malam (saya bermula dengan 30 saat, tetapi sekarang saya menggunakan 5 minit). MLX90614 juga mengukur suhu persekitaran sensor.

Saya juga akan menggunakan sensor Suhu / Kelembapan DHT22 untuk memantau keadaan bilik sekitar. Data akan disimpan pada kad microSD.

DS3231 RTC (Jam Masa Sebenar) akan mengesan masa.

MAKLUMAT PERANTI:

Sensor Temp IR MLX90614

Voltan: 3V (Terdapat juga versi 5V)

Antara muka: I2C (SCL / SDA)

Perpustakaan Arduino: Perpustakaan Adafruit

Jam Masa Nyata DS3231 RTC

Voltan: 3.3-5.5V

Antara muka: I2C (SCL / SDA)

Ciri-ciri: sandaran bateri

Perpustakaan Arduino:

penyesuai microSD

Voltan: 3.3V (diubah suai)

Antara muka: SPI (SCK / MISO / MOSI / CS)

Ciri-ciri: IC penukar tahap

Perpustakaan Arduino: SPI

DHT22

Voltan: 3.3-6V

Antara muka: bas satu wayar digital

Ciri-ciri:

Perpustakaan Arduino: perpustakaan adafruit / DHT-sensor

3.3V Micro Pro Arduino

Voltan 3.3V

Ciri-ciri: mikrokontroler ATmega32U4

MODIFIKASI: DS3231

Modul AliExpress yang saya beli sepatutnya dirancang untuk menggunakan bateri yang boleh dicas semula, LIR2032. Litar pengecasan tidak berfungsi. Saya mencubanya. Selepas kira-kira sehari, bateri mati.

Selepas beberapa carian di Internet, saya dapati artikel ini:

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

Saya setuju dengan analisis ini tetapi berpendapat bahawa LIR2032 akan dikenakan dengan cukup tetapi tidak berlebihan. Saya salah. DS3231 saya walaupun juga ditandai sebagai ZS-042 seperti dalam artikelnya sedikit berbeza daripada yang tetapi hampir sama. Oleh itu, saya tidak menyelesaikan diod yang terdapat dalam gambar dan memasang bateri CR2032. Tanpa dioda modul tidak akan cuba mengecas bateri. Kini DS3231 memegang masa yang betul walaupun dengan daya terputus dan baterinya semestinya baik selama bertahun-tahun.

MODIFIKASI: Penyesuai microSD

Oleh itu, saya membeli Adaptor microSD ini dari AliExpress.com. Ia direka untuk dijalankan dengan mikrokontroler 5V dan bahkan termasuk IC shifter level. Untuk aplikasi saya, saya menggunakan kuasa 3.3V jadi saya memendekkan input ke output pengatur voltan. (Pengubah tahap nampaknya berfungsi dengan baik dengan isyarat 3.3V). Saya menandakan penukaran 3.3V dengan cat kuku kuning. Skema dilampirkan.

Langkah 2: Perkakasan

PERKAKASAN:

Sekarang ini saya menganggap ini lebih banyak kajian kemungkinan, jadi saya merancang skema dan papan litar untuk skema. Gambar kedua menunjukkan bahagian-bahagian utama.

Langkah 3: IR dan Topeng

Untuk sensor IR, MLX90614, saya membina kabel 4 wayar untuk menyambungkannya ke papan roti. Saya memasang pelekat panas ke sensor IR. Sensor terletak kira-kira 2mm dari tepi spacer.

Saya melekatkan sekeping pelekat Velcro di bahagian belakang sensor IR. Di sisi topeng CPAP saya melekatkan jalur Velcro pelekat kawin. Kini sensor IR dipegang dengan Velcro. Topeng CPAP memegangnya pada kulit saya.

FYI: Sejak gambar-gambar ini, saya mengalihkan sensor ke sebelah kanan, kerana saya biasanya berbaring di sebelah kiri saya dan ia tidak selesa.

Lokasi: Termometer dahi, kadang-kadang disebut termometer arteri temporal sepatutnya disapu di dahi:

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

Gambar yang dilampirkan adalah dari laman web ini.

Sekarang saya meneka bahawa sensor IR saya lebih banyak di lokasi 12 atau 14 tetapi untuk tujuan saya, saya tidak peduli dengan suhu sebenarnya. Saya paling berminat dengan perubahan suhu dari masa ke masa, jadi lokasi tidak semestinya kritikal.

Langkah 4: Perisian Arduino

Lakaran menggunakan DS3231 untuk memberitahu masa. Sketsa mempunyai masa mula (mula merakam), waktu berhenti dan selang rakaman. Ia mencatatkan tarikh, jam (perpuluhan), suhu DHT22, RH, suhu persekitaran MLX90614 dan suhu IR ke fail CSV (nilai dipisahkan koma). (Saya menggunakan Microsoft Excel untuk membaca fail ini)

Menjimatkan waktu siang telah menjadi masalah bagi saya. Saya melihat perkara berikut oleh JChristensen:

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

github.com/JChristensen/Timezone

Untuk menggunakan ini, pertama-tama anda harus menetapkan RTC ke UTC (Coordinated Universal Time), inilah masanya di Greenwich, England. Saya tidak tahu bagaimana untuk melakukannya tetapi menemui artikel ini:

www.justavapor.com/archives/2482

Tulis semula untuk masa Gunung (dilampirkan) UTCtoRTC.ino

Ini menetapkan waktu DS3231 ke UTC 6 jam kemudian daripada waktu Gunung

Kemudian saya memasukkan zon waktu ke dalam Sketsa saya. Sejujurnya, saya belum mengujinya dengan hanya menganggap ia berjaya.

Persediaan Perisian / Perkakasan

Perpustakaan tambahan diperlukan:

github.com/PaulStoffregen/DS1307RTC

github.com/JChristensen/Timezone

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

github.com/adafruit/DHT-sensor-library

Pasang bateri CR2032 di DS3231 RTC. Sambung ke 3.3v Arduino Pro Micro.

Jalankan UTC ke RTC.ino. Ini menetapkan DS3231 ke UTC (Greenwich Mean Time).

Format kad microSD. Saya menggunakan Windows, formatnya adalah FAT32. Masukkannya ke dalam penyesuai kad microSD.

Sediakan dan sambungkan sensor IR.

Muatkan lakaran, Infrared.ino

Selepas satu malam, anda boleh mengeluarkan kad microSD dan memasangkannya ke PC.

Night.csv boleh dibuka dengan Excel (ada cara untuk membukanya dengan Libre Office (percuma))

Langkah 5: Ujian dan Kesimpulan

Saya membaca kad microSD dengan MS Excel. Dalam hamparan, saya membuat lajur lain yang disebut Difference iaitu IRTemp -96. Ini menunjukkan perbezaan suhu sekitar 96F. Kemudian saya membuat carta menggunakan Jam dalam perpuluhan berbanding dengan Perbezaan. Carta menunjukkan perubahan suhu sepanjang malam (bukan suhu sebenar).

Untuk Ogos 18, saya memasukkan fail dan carta dengan komen saya.

Sebilangan orang berpendapat malam yang biasa adalah ketika suhu turun hingga beberapa jam sebelum bangun ketika ia mulai naik semula. Carta nampaknya mengikut corak itu.

Apa yang saya rasa lebih menarik adalah masa-masa ketika ia mulai mendaki yang sebenarnya adalah tidur REM. Saya mempunyai data tidur dari alas tidur Withings saya untuk malam yang sama yang mengatakan bahawa saya tidur REM dari jam 3:15 hingga 4:50 pagi. Ini sesuai dengan graf IR ketika ia naik sedikit. The Withing juga menunjukkan REM dari jam 1:30 hingga 2 yang tidak seluas yang ditunjukkan oleh IR.

Caveat: Ini sama sekali tidak setuju dengan cincin Fitbit atau Go2Sleep saya.

Untuk Ogos19, saya memasukkan carta dengan komen. Ini adalah malam yang tidak biasa kerana tingkap saya terbuka tetapi ada api liar kira-kira 10 batu jauhnya yang menghembus asap dan abu. Semasa saya tidur, saya berada di sisi yang hangat dan tidak tidur lena.

KESIMPULAN:

Jadi persediaan saya nampaknya melakukan apa yang saya mahukan.

Saya sangat gembira melihat kemungkinan hubungan antara suhu IR dan tidur REM dan merancang untuk melakukan beberapa ujian lebih lanjut.