IR teplomer pre spánok: 5 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:55

Tento Lazy Old Geek (L. O. G.) nedávno kúpil IR tepelný modul MLX90614 od AliExpress.com. Viď obrázky

Jedná sa o rovnaký typ senzora, aký sa používa v tých čelných a ušných teplomeroch uvedených na treťom obrázku. Hovorí sa im bezkontaktné, pretože skutočný senzorový prvok sa v skutočnosti nedotýka pokožky.

Chcel som to vyskúšať na meranie teploty pokožky, keď spím. Myslím si, že existuje všeobecný konsenzus, že vaša telesná teplota klesá, keď spíte, a potom sa zvyšuje, keď sa prebúdzate.

Tu je zaujímavý článok:

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

"Kým nedosiahne svoj najnižší bod niekoľko hodín predtým, ako sa ráno zobudíte." “

"Pretože teplota je tak dôležitou súčasťou určovania toho, kedy zaspíme, je zaujímavé, že počas spánku s rýchlym pohybom očí (REM) sa bunky regulujúce teplotu vášho mozgu vypnú a nechajú vašu telesnú teplotu určiť podľa toho, ako je vaša spálňa teplá alebo chladná.".”

Tu je ďalší:

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

"Od vášho maxima telesnej teploty podvečer do najnižšieho bodu tesne pred prebudením dochádza k zníženiu telesnej teploty o 2 stupne Fahrenheita."

Počas spánku NREM klesá teplota mozgu aj tela. Čím dlhšia je epizóda spánku NREM, tým viac teplota klesá. Teplota mozgu sa naopak počas REM spánku zvyšuje. Riadenie telesnej a mozgovej teploty je úzko späté s reguláciou spánku. “

Chcel som teda zmerať svoju telesnú teplotu celú noc.

Krok 1: Navrhnite IR teplomer

Mojím návrhom je použiť IR teplotný senzor MLX90614 s rozperou tak, aby vzdialenosť od pokožky zostala konštantná. Na spánok teda nosím masku CPAP a pripojím k nej infračervený snímač. (Pravdepodobne by ste mohli použiť iba čelenku). Ideálnym miestom je (zrejme) temporálna tepna, ale viac ma zaujíma zmena teploty než skutočná teplota.

IR senzor bude ukladať informácie v pevných intervaloch celú noc (začal som s 30 sekundami, ale teraz používam 5 minút). MLX90614 tiež meria okolitú teplotu senzora.

Budem tiež používať snímač teploty/vlhkosti DHT22 na monitorovanie okolitých izbových podmienok. Dáta budú uložené na microSD kartu.

DS3231 RTC (hodiny v reálnom čase) bude sledovať čas.

INFORMÁCIE O ZARIADENÍ:

IR teplotný snímač MLX90614

Napätie: 3V (k dispozícii je aj verzia 5V)

Rozhranie: I2C (SCL/SDA)

Knižnica Arduino: Knižnica Adafruit

Hodiny reálneho času DS3231 RTC

Napätie: 3,3-5,5V

Rozhranie: I2C (SCL/SDA)

Vlastnosti: Zálohovanie batérie

Knižnica Arduino:

adaptér microSD

Napätie: 3,3 V (upravené)

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

Vlastnosti: IC prevodník úrovní

Knižnica Arduino: SPI

DHT22

Napätie: 3,3-6V

Rozhranie: digitálna jednožilová zbernica

Vlastnosti:

Knižnica Arduino: knižnica senzorov adafruit/DHT

3,3 V Micro Pro Arduino

Napätie 3,3V

Vlastnosti: Mikrokontrolér ATmega32U4

ÚPRAVA: DS3231

Kúpený modul AliExpress má byť navrhnutý tak, aby používal nabíjateľnú batériu LIR2032. Nabíjací obvod nefunguje. Vyskúšal som to. Asi po dni bola batéria vybitá.

Po troche hľadania na internete som našiel tento článok:

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

Súhlasím s touto analýzou, ale domnieval som sa, že LIR2032 bude nabíjať primerane, ale nie nadmerne. Mýlil som sa. Môj DS3231, aj keď bol v článku tiež označený ako ZS-042, sa mierne líšil od jeho, ale takmer rovnaký. Odpojil som teda diódu viditeľnú na obrázku a nainštaloval som batériu CR2032. Bez diódy sa modul nepokúsi nabiť batériu. Teraz DS3231 drží správny čas aj pri odpojenom napájaní a batéria by mala byť dobrá mnoho rokov.

ÚPRAVA: Adaptér microSD

Kúpil som si tento adaptér microSD z AliExpress.com. Je navrhnutý tak, aby fungoval s 5V mikrokontrolérom a dokonca obsahuje integrovaný obvod radiča úrovne. Pre svoju aplikáciu používam napätie 3,3 V, takže som skratoval vstup na výstup regulátora napätia. (Radič hladiny funguje dobre so signálmi 3,3 V). Konverzie 3,3 V označujem žltým lakom na nechty. Schéma je priložená.

Krok 2: Hardvér

HARDWARE:

Momentálne to považujem skôr za štúdiu uskutočniteľnosti, takže som navrhol schému a zapojil obvod podľa schémy. Druhý obrázok ukazuje hlavné časti.

Krok 3: IR a maska

Pre infračervený senzor MLX90614 som postavil 4 -vodičový kábel na pripojenie k doske. Na IR senzor som za tepla nalepil rozperu. Senzor je asi 2 mm od okraja podložky.

Na zadnú stranu IR senzora som pripevnil lepiaci kus na suchý zips. Na bočnú stranu masky CPAP som pripevnil párujúci sa lepiaci pásik na suchý zips. Teraz je IR senzor držaný na mieste pomocou suchého zipsu. Maska CPAP mi drží na koži.

Pre informáciu: Od týchto fotografií som snímač posunul na pravú stranu, pretože väčšinou ležím na ľavej strane a bolo to nepríjemné.

Umiestnenie: Teplomer na čelo, niekedy nazývaný aj teplomer temporálnej tepny, by mal byť prejdený po čele:

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

Priložený obrázok je z tejto webovej stránky.

Teraz hádam, že môj IR senzor je viac na mieste 12 alebo 14, ale pre moje účely sa nestarám o skutočnú teplotu. Väčšinou ma zaujímajú zmeny teploty v priebehu času, takže poloha by nemala byť kritická.

Krok 4: Software Arduino

Náčrt používa na rozpoznanie času DS3231. Skica má čas začiatku (spustenie nahrávania), čas zastavenia a interval nahrávania. Zaznamenáva dátum, hodinu (desatinné miesto), teplotu DHT22, relatívnu vlhkosť, teplotu okolia MLX90614 a teplotu IR do súboru CSV (hodnota oddelená čiarkou). (Na prečítanie tohto súboru používam Microsoft Excel)

Letný čas je pre mňa problém. Od JChristensena som narazil na nasledujúce:

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

github.com/JChristensen/Timezone

Aby ste to mohli použiť, musíte najskôr nastaviť RTC na UTC (Coordinated Universal Time), to je čas v Greenwichi v Anglicku. Nevedel som, ako to urobiť, ale našiel som tento článok:

www.justavapor.com/archives/2482

Prepísali sme to na horský čas (priložené) UTCtoRTC.ino

Tým sa nastaví DS3231 na čas UTC o 6 hodín neskôr ako na horský čas

Potom som časové pásmo začlenil do svojho náčrtu. Aby som bol úprimný, netestoval som to, takže len za predpokladu, že to funguje.

Nastavenie softvéru/hardvéru

Potrebné ďalšie knižnice:

github.com/PaulStoffregen/DS1307RTC

github.com/JChristensen/Timezone

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

github.com/adafruit/DHT-sensor-library

Nainštalujte batériu CR2032 do DS3231 RTC. Pripojte sa k 3.3v Arduino Pro Micro.

Spustite UTC na RTC.ino. Tým sa DS3231 nastaví na UTC (greenwichský stredný čas).

Naformátujte kartu microSD. Používam Windows, formát je FAT32. Vložte ho do adaptéra karty microSD.

Nastavte a pripojte infračervený senzor.

Načítať skicu, Infrared.ino

Po noci môžete kartu microSD vybrať a zapojiť do počítača.

Night.csv je možné otvoriť v programe Excel (existuje spôsob, ako ho otvoriť pomocou Libre Office (zadarmo))

Krok 5: Testovanie a záver

Čítal som kartu microSD v programe MS Excel. V tabuľke vytvorím ďalší stĺpec s názvom Rozdiel, ktorý je IRTemp -96. Toto ukazuje kolísanie teploty okolo 96F. Potom vytvorím graf pomocou hodiny v desiatkovej sústave v porovnaní s rozdielom. Graf ukazuje zmeny teploty počas noci (nie skutočné teploty).

18. augusta som zahrnul súbor a graf so svojimi komentármi.

Niektorí navrhujú, že typickou nocou je pokles teploty až niekoľko hodín pred prebudením, keď začne opäť stúpať. Zdá sa, že graf sleduje tento vzorec.

Zaujímavejšie sú časy, keď to začína stúpať, čo môže byť v skutočnosti REM spánok. Mám údaje o spánku z podložky na spanie Withings na rovnakú noc, ktorá hovorí, že som bol v spánku REM od 3:15 do 4:50 ráno. To mierne zodpovedá infračervenému grafu, keď mierne vzrástol. Withing tiež ukazuje REM od 1:30 do 2, čo nie je také široké, ako ukazuje IR.

Upozornenie: To vôbec nesúhlasí s mojím Fitbitom alebo s mojím prstencom Go2Sleep.

Za 19. august som zaradil graf s komentármi. Bola to neobvyklá noc, keď som mal otvorené okná, ale asi 10 míľ ďaleko fúkal divoký oheň, ktorý vháňal dym a popol. Keď som išiel spať, bol som na teplej strane a nespal som veľmi dobre.

ZÁVER:

Zdá sa teda, že moje nastavenie robí to, čo som chcel.

Som obzvlášť šťastný, že vidím možné prepojenie medzi IR teplotou a REM spánkom a plánujem vykonať ďalšie testovanie.