IR teploměr pro spánek: 5 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:19

Takže tento Lazy Old Geek (L. O. G.) nedávno koupil IR tepelný modul MLX90614 od AliExpress.com. Viz obrázky

Jedná se o stejný typ senzoru, jaký se používá v těch čelních a ušních teploměrech uvedených na třetím obrázku. Říká se jim bezkontaktně, protože skutečný senzorový prvek se ve skutečnosti nedotýká pokožky.

Chtěl jsem to zkusit změřit teplotu pokožky, když spím. Myslím, že obecná shoda je v tom, že vaše tělesná teplota klesá, když spíte, a pak se zvyšuje, když se probouzíte.

Zde je zajímavý článek:

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

"Dokud nedosáhne svého nejnižšího bodu pár hodin před tím, než se ráno probudíš.""

"Protože teplota je tak důležitou součástí určování, kdy usneme, je zajímavé, že během spánku s rychlým pohybem očí (REM) se buňky regulující teplotu vašeho mozku vypnou a nechají vaši tělesnou teplotu určit, jak teplá nebo chladná je vaše ložnice.".”

Tady je další:

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

"Od svého vrcholu tělesné teploty v podvečer do nejnižšího bodu těsně před probuzením zaznamenáte pokles tělesné teploty o 2 stupně Fahrenheita."

Teplota mozku i těla během spánku NREM klesá. Čím delší je epizoda spánku NREM, tím více klesá teplota. Teplota mozku se naopak během REM spánku zvyšuje. Řízení tělesné a mozkové teploty je úzce spjato s regulací spánku. “

Chtěl jsem tedy změřit svoji tělesnou teplotu po celou noc.

Krok 1: Navrhněte IR teploměr

Můj návrh je použít IR teplotní senzor MLX90614 s rozpěrkou, aby vzdálenost od pokožky zůstala konstantní. Na spaní tedy nosím masku CPAP a připojím k ní IR senzor. (Pravděpodobně byste mohli použít pouze čelenku). Ideálním místem je (zřejmě) temporální tepna, ale více mě zajímá změna teploty než skutečná teplota.

IR senzor bude ukládat informace v pevných intervalech po celou noc (začal jsem s 30 sekundami, ale nyní používám 5 minut). MLX90614 také měří okolní teplotu senzoru.

Budu také používat snímač teploty/vlhkosti DHT22 ke sledování okolních podmínek v místnosti. Data budou uložena na kartu microSD.

Čas bude sledovat DS3231 RTC (hodiny v reálném čase).

INFORMACE O ZAŘÍZENÍ:

IR teplotní senzor MLX90614

Napětí: 3V (K dispozici je také verze 5V)

Rozhraní: I2C (SCL/SDA)

Knihovna Arduino: knihovna Adafruit

Hodiny reálného času DS3231 RTC

Napětí: 3,3-5,5V

Rozhraní: I2C (SCL/SDA)

Funkce: záložní baterie

Knihovna Arduino:

adaptér microSD

Napětí: 3,3 V (upraveno)

Rozhraní: SPI (SCK/MISO/MOSI/CS)

Vlastnosti: IC převodník úrovní

Knihovna Arduino: SPI

DHT22

Napětí: 3,3-6V

Rozhraní: digitální jednožilová sběrnice

Funkce:

Knihovna Arduino: knihovna senzorů adafruit/DHT

3,3 V Micro Pro Arduino

Napětí 3,3V

Vlastnosti: Mikrokontrolér ATmega32U4

ÚPRAVA: DS3231

Modul AliExpress, který jsem koupil, má být navržen tak, aby používal dobíjecí baterii LIR2032. Nabíjecí obvod nefunguje. Zkusil jsem to. Asi po dni byla baterie vybitá.

Po dlouhém hledání na internetu jsem našel tento článek:

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

Souhlasím s touto analýzou, ale domníval jsem se, že LIR2032 bude účtovat přiměřeně, ale ne nadměrně. Mýlil jsem se. Můj DS3231, i když také označen jako ZS-042, jak je v článku, se mírně lišil od jeho, ale téměř stejný. Odpojil jsem tedy diodu viděnou na obrázku a nainstaloval baterii CR2032. Bez diody se modul nepokusí nabít baterii. Nyní DS3231 drží správný čas i při odpojeném napájení a baterie by měla být dobrá po mnoho let.

ÚPRAVA: Adaptér microSD

Tak jsem si koupil tento adaptér microSD z AliExpress.com. Je navržen tak, aby fungoval s 5V mikrokontrolérem a dokonce obsahuje integrovaný obvod řadiče úrovně. Pro svou aplikaci používám napájení 3,3 V, takže jsem zkrátil vstup na výstup regulátoru napětí. (Zdá se, že měnič úrovně funguje dobře se signály 3,3 V). Konverze 3,3 V označuji žlutým lakem na nehty. Schéma je přiloženo.

Krok 2: Hardware

HARDWARE:

Právě teď to považuji spíše za studii proveditelnosti, takže jsem navrhl schéma a zapojil obvod podle schématu. Druhý obrázek ukazuje hlavní části.

Krok 3: IR a maska

Pro infračervený senzor MLX90614 jsem postavil 4vodičový kabel pro připojení k prkénku. Na infračervený senzor jsem za horka nalepil rozpěrku. Senzor je asi 2 mm od okraje rozpěrky.

Na zadní stranu IR senzoru jsem připevnil lepicí kus na suchý zip. Na stranu masky CPAP jsem připevnil pářící se lepicí pásek na suchý zip. Nyní je IR senzor držen na místě pomocí suchého zipu. Maska CPAP mi drží na kůži.

FYI: Od těchto obrázků jsem přesunul senzor na pravou stranu, protože obecně ležím na levé straně a bylo to nepříjemné.

Umístění: Čelo teploměr, někdy nazývaný teploměr časové tepny, má být zameten přes čelo:

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

Přiložený obrázek je z této webové stránky.

Teď hádám, že můj IR senzor je více na místě 12 nebo 14, ale pro mé účely mě nezajímá skutečná teplota. Většinou mě zajímají teplotní změny v průběhu času, takže poloha by neměla být kritická.

Krok 4: Software Arduino

Náčrt používá k určení času DS3231. Skica má čas začátku (spuštění záznamu), čas zastavení a interval záznamu. Zaznamenává datum, hodinu (desítkově), teplotu DHT22, relativní vlhkost, okolní teplotu MLX90614 a IR teplotu do souboru CSV (hodnota oddělená čárkami). (Ke čtení tohoto souboru používám Microsoft Excel)

Letní čas je pro mě problém. JChristensen jsem narazil na následující:

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

github.com/JChristensen/Timezone

Abyste to mohli použít, musíte nejprve nastavit RTC na UTC (Coordinated Universal Time), to je čas v Greenwichi v Anglii. Nevěděl jsem, jak to udělat, ale našel jsem tento článek:

www.justavapor.com/archives/2482

Přepsali jsme to na Mountain time (přiloženo) UTCtoRTC.ino

Tím se nastaví DS3231 na čas UTC o 6 hodin později než horský čas

Poté jsem časové pásmo začlenil do svého náčrtu. Abych byl upřímný, netestoval jsem to, takže jen za předpokladu, že to funguje.

Nastavení softwaru/hardwaru

Potřebné další knihovny:

github.com/PaulStoffregen/DS1307RTC

github.com/JChristensen/Timezone

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

github.com/adafruit/DHT-sensor-library

Nainstalujte baterii CR2032 do DS3231 RTC. Připojte se k 3.3v Arduino Pro Micro.

Spusťte UTC na RTC.ino. Tím se DS3231 nastaví na UTC (greenwichský střední čas).

Naformátujte kartu microSD. Používám Windows, formát je FAT32. Vložte jej do adaptéru karty microSD.

Nastavte a připojte infračervený senzor.

Načíst skicu, Infrared.ino

Po noci můžete kartu microSD vyjmout a zapojit do počítače.

Night.csv lze otevřít v Excelu (existuje způsob, jak jej otevřít pomocí Libre Office (zdarma))

Krok 5: Testování a závěr

Četl jsem kartu microSD s MS Excel. V tabulce vytvořím další sloupec s názvem Rozdíl, který je IRTemp -96. To ukazuje kolísání teploty kolem 96F. Poté vytvořím graf pomocí Hodiny v desítkové soustavě ve srovnání s Rozdílem. Graf ukazuje změny teploty v průběhu noci (nikoli skutečné teploty).

Pro 18. srpna jsem zahrnul soubor a graf se svými komentáři.

Někteří navrhují, že typická noc je, když teplota klesá až na několik hodin, než se probudí, když začne znovu stoupat. Zdá se, že graf sleduje tento vzorec.

To, co mi přijde zajímavější, jsou časy, kdy to začíná stoupat, což může být ve skutečnosti REM spánek. Mám údaje o spánku ze spací podložky Withings pro stejnou noc, která říká, že jsem byl ve spánku REM od 3:15 do 4:50. To mírně odpovídá infračervenému grafu, když mírně vzrostl. Withing také ukazuje REM od 1:30 do 2, což není tak široké, jak ukazuje IR.

Upozornění: To vůbec nesouhlasí s mým Fitbitem nebo mým prstenem Go2Sleep.

Pro 19. srpna jsem připojil graf s komentáři. Byla to neobvyklá noc, když jsem měl otevřená okna, ale asi 10 mil daleko plápolal kouř a popel. Když jsem šel spát, byl jsem na teplé straně a nespal jsem moc dobře.

ZÁVĚR:

Zdá se tedy, že moje nastavení dělá to, co jsem chtěl.

Jsem obzvláště rád, že vidím možné spojení mezi IR tempem a REM spánkem a plánuji provést další testování.