IR термометър за сън: 5 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:50

Така че този Lazy Old Geek (L. O. G.) наскоро закупи IR термомодул, MLX90614 от AliExpress.com. Вижте снимки

Това е същият тип сензор, използван в тези термометри за челото и ушите, показани на третата снимка. Те се наричат безконтактни, защото действителният сензорен елемент всъщност не контактува с кожата.

Исках да опитам това, за да измеря температурата на кожата си, когато спя. Мисля, че общият консенсус е, че телесната ви температура се понижава, докато спите, след това се повишава, когато се събудите.

Ето една интересна статия:

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

„Докато достигне най -ниската си точка няколко часа преди да се събудите сутрин. „

„Тъй като температурата е толкова важна част от определянето кога заспиваме, интересно е, че по време на сън с бързо движение на очите (REM), клетките за регулиране на температурата на мозъка ви се изключват и позволяват на телесната ви температура да се определя от това колко топла или студена е вашата спалня.”

Ето още едно:

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

„От най -високата си телесна температура в ранните вечери до най -ниската точка непосредствено преди събуждане усещате намаляване на основната телесна температура с 2 градуса по Фаренхайт.

Температурата както на мозъка, така и на тялото пада по време на NREM сън. Колкото по-дълъг е епизодът на NREM-сън, толкова повече температурата пада. Обратно, температурата на мозъка се увеличава по време на REM сън. Контролът на телесната и мозъчната температура е тясно свързан с регулирането на съня."

Затова исках да измервам телесната си температура през цялата нощ.

Стъпка 1: Проектирайте IR термометър

Моят дизайн е да използвам IR сензор за температура MLX90614 с дистанционер, така че разстоянието от кожата да остане постоянно. Затова нося CPAP маска за сън и ще прикрепя IR сензора към нея. (Вероятно можете просто да използвате лента за глава). Идеалното място е (очевидно) темпоралната артерия, но ме интересува повече промяната на температурата, а не действителната температура.

IR сензорът ще съхранява информация на определени интервали през цялата нощ (започнах с 30 секунди, но сега използвам 5 минути). MLX90614 също измерва околната температура на сензора.

Ще използвам и датчик за температура/влажност на DHT22 за наблюдение на околните условия в помещението. Данните ще се съхраняват на microSD карта.

DS3231 RTC (часовник в реално време) ще следи времето.

ИНФОРМАЦИЯ ЗА УСТРОЙСТВОТО:

MLX90614 IR Температурен сензор

Напрежение: 3V (Има и 5V версия)

Интерфейс: I2C (SCL/SDA)

Библиотека Arduino: Библиотека Adafruit

DS3231 RTC Часовник в реално време

Напрежение: 3.3-5.5V

Интерфейс: I2C (SCL/SDA)

Характеристики: резервно копие на батерията

Библиотека Arduino:

microSD адаптер

Напрежение: 3.3V (променено)

Интерфейс: SPI (SCK/MISO/MOSI/CS)

Характеристики: IC преобразувател на ниво

Библиотека Arduino: SPI

DHT22

Напрежение: 3.3-6V

Интерфейс: цифрова едножична шина

Характеристика:

Библиотека Arduino: adafruit/DHT-сензорна библиотека

3.3V Micro Pro Arduino

Напрежение 3.3V

Характеристики: микроконтролер ATmega32U4

ИЗМЕНЕНИЕ: DS3231

Модулът AliExpress, който купих, трябва да бъде проектиран да използва акумулаторна батерия, LIR2032. Зареждащата верига не работи. Изпробвах го. След около един ден батерията се изтощи.

Е, след като потърсих в интернет, намерих тази статия:

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

Съгласен съм с този анализ, но мислех, че LIR2032 ще се зарежда адекватно, но не прекомерно. Сгреших. Моят DS3231, макар и маркиран като ZS-042, както в статията, беше малко по-различен от неговия, но почти същият. Затова разпаявах диода, който се вижда на снимката, и инсталирах батерия CR2032. Без диода модулът няма да се опита да зареди батерията. Сега DS3231 поддържа правилното време дори при изключено захранване и батерията трябва да е добра в продължение на много години.

ИЗМЕНЕНИЕ: microSD адаптер

Затова купих този microSD адаптер от AliExpress.com. Той е проектиран да работи с 5V микроконтролер и дори включва IC с превключвател на нива. За моето приложение използвам 3.3V мощност, така че съкратих входа към изхода на регулатора на напрежението. (Превключвателят на нивата изглежда работи добре с 3.3V сигнали). Отбелязвам 3.3V преобразувания с жълт лак за нокти. Схемата е приложена.

Стъпка 2: Хардуер

Хардуер:

В момента смятам, че това е по -скоро проучване на осъществимостта, затова проектирах схемата и създадох схемата по схема. Втората снимка показва основните части.

Стъпка 3: IR и маска

За IR сензора, MLX90614, изградих 4 -жилен кабел, за да го свържа към макета. Топло залепих дистанционер към IR сензора. Сензорът е на около 2 мм от ръба на дистанционера.

Прикрепих залепващо велкро парче към задната част на IR сензора. Отстрани на моята CPAP маска прикрепих чифтосваща лепенка за чифтосване. Сега инфрачервеният сензор се държи на място с велкро. Маската CPAP я придържа към кожата ми.

FYI: След тези снимки преместих сензора в дясната страна, тъй като обикновено лежа на лявата си страна и ми беше неудобно.

Местоположение: Термометърът на челото, понякога наричан термометър на темпоралната артерия, се предполага, че се премества по челото:

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

Прикачената снимка е от тази уеб страница.

Сега предполагам, че моят IR сензор е по -скоро на място 12 или 14, но за моите цели не ме интересува всъщност температурата. Интересувам се най -вече от температурните промени с течение на времето, така че местоположението не трябва да бъде критично.

Стъпка 4: Софтуер на Arduino

Скицата използва DS3231 за определяне на времето. Скицата има начален час (начален запис), време за спиране и интервал на запис. Той записва датата, часа (десетичен), температурата на DHT22, RH, околната температура на MLX90614 и IR температурата във файл CSV (разделена със запетая стойност). (Използвам Microsoft Excel, за да прочета този файл)

Лятното време беше проблем за мен. Натъкнах се на следното от JChristensen:

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

github.com/JChristensen/Timezone

За да използвате това, първо трябва да настроите RTC на UTC (координирано универсално време), това е времето в Гринуич, Англия. Е, не знаех как да го направя, но намерих тази статия:

www.justavapor.com/archives/2482

Преписа го за планинско време (приложен) UTCtoRTC.ino

Това задава DS3231 на UTC време 6 часа по -късно от планинското

След това включих часовата зона в моята скица. Честно казано, не съм го тествал, така че само приемам, че работи.

Настройка на софтуер/хардуер

Необходими са допълнителни библиотеки:

github.com/PaulStoffregen/DS1307RTC

github.com/JChristensen/Timezone

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

github.com/adafruit/DHT-sensor-library

Поставете батерия CR2032 в DS3231 RTC. Свържете се с 3.3v Arduino Pro Micro.

Пуснете UTC към RTC.ino. Това задава DS3231 на UTC (средно време по Гринуич).

Форматирайте microSD карта. Използвам Windows, форматът е FAT32. Поставете го в адаптера за microSD карта.

Настройте и свържете IR сензора.

Заредете скица, Infrared.ino

След една нощ можете да извадите microSD картата и да я включите в компютър.

Night.csv може да се отвори с Excel (има начин да го отворите с Libre Office (безплатно))

Стъпка 5: Тестване и заключение

Четох microSD картата с MS Excel. В електронната таблица правя друга колона, наречена Разлика, която е IRTemp -96. Това показва вариацията в температурата около 96F. След това създавам диаграма, използвайки часа в десетични числа в сравнение с разликата. Графиката показва промяната на температурата през цялата нощ (не действителните температури).

За 18 август включих файла и диаграмата с моите коментари.

Някои предполагат, че типичната нощ е, когато температурата спадне до няколко часа, преди да се събуди, когато отново започне да се покачва. Графиката изглежда следва този модел.

Това, което намирам за по -интересно, е времето, когато започва да се изкачва, което всъщност може да е REM сън. Имам данни за съня от моята постелка Withings за същата нощ, която казва, че съм бил в REM сън от 3:15 до 4:50 сутринта. Това съответства много на IR графиката, когато се покачи леко. Withing също показва REM от 1:30 до 2, което не е толкова широко, колкото показва IR.

Предупреждение: Това изобщо не е в съгласие с моя Fitbit или с пръстена ми Go2Sleep.

За 19 август включих диаграмата с коментари. Това беше необичайна нощ, тъй като прозорците ми бяха отворени, но на около 10 мили оттам имаше див пожар, който духаше в дим и пепел. Когато заспивах, бях от топлата страна и не спах много добре.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ:

Така че моята настройка изглежда прави това, което исках.

Особено се радвам да видя възможна връзка между IR температурата и REM съня и планирам да направя някои допълнителни тестове.