Θερμόμετρο IR για ύπνο: 5 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:32

Αυτό το Lazy Old Geek (L. O. G.) αγόρασε πρόσφατα μια θερμική μονάδα IR, MLX90614 από το AliExpress.com. Δείτε εικόνες

Αυτός είναι ο ίδιος τύπος αισθητήρα που χρησιμοποιείται σε εκείνα τα θερμόμετρα μετώπου και αυτιού που εμφανίζονται στην τρίτη εικόνα. Ονομάζονται χωρίς επαφή επειδή το πραγματικό στοιχείο αισθητήρα δεν έρχεται πραγματικά σε επαφή με το δέρμα.

Wantedθελα να το δοκιμάσω για να μετρήσω τη θερμοκρασία του δέρματός μου όταν κοιμάμαι. Νομίζω ότι η γενική συναίνεση είναι ότι η θερμοκρασία του σώματός σας μειώνεται όταν κοιμάστε και στη συνέχεια ανεβαίνει καθώς ξυπνάτε.

Ιδού ένα ενδιαφέρον άρθρο:

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

«Μέχρι να φτάσει στο χαμηλότερο σημείο του μερικές ώρες πριν ξυπνήσετε το πρωί."

«Δεδομένου ότι η θερμοκρασία είναι ένα τόσο σημαντικό μέρος για τον προσδιορισμό του πότε κοιμόμαστε, είναι ενδιαφέρον ότι κατά τη διάρκεια του ύπνου ταχείας κίνησης των ματιών (REM), τα κύτταρα ρύθμισης της θερμοκρασίας του εγκεφάλου σβήνουν και αφήνουν τη θερμοκρασία του σώματός σας να καθοριστεί από το πόσο ζεστό ή δροσερό είναι το υπνοδωμάτιό σας.."

Ιδού άλλο:

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

«Από την αιχμή της θερμοκρασίας του σώματος νωρίς το βράδυ έως το χαμηλότερο σημείο λίγο πριν ξυπνήσετε, αντιμετωπίζετε μείωση της κεντρικής θερμοκρασίας του σώματος κατά 2 βαθμούς Φαρενάιτ.

Η θερμοκρασία τόσο του εγκεφάλου όσο και του σώματος πέφτει κατά τη διάρκεια του ύπνου NREM. Όσο μεγαλύτερο είναι το επεισόδιο ύπνου NREM, τόσο περισσότερο πέφτει η θερμοκρασία. Αντίθετα, η θερμοκρασία του εγκεφάλου αυξάνεται κατά τη διάρκεια του ύπνου REM. Ο έλεγχος της θερμοκρασίας του σώματος και του εγκεφάλου συνδέεται στενά με τη ρύθμιση του ύπνου ».

Έτσι ήθελα να μετρήσω τη θερμοκρασία του σώματός μου όλη τη νύχτα.

Βήμα 1: Σχεδιάστε θερμόμετρο IR

Ο σχεδιασμός μου είναι να χρησιμοποιήσω έναν αισθητήρα θερμοκρασίας IR MLX90614 με αποστάτη, έτσι ώστε η απόσταση από το δέρμα να παραμένει σταθερή. Φοράω λοιπόν μάσκα CPAP για ύπνο και θα συνδέσω τον αισθητήρα IR σε αυτήν. (Πιθανότατα θα μπορούσατε να χρησιμοποιήσετε μόνο μια κεφαλόδεση). Η ιδανική τοποθεσία είναι (προφανώς) η κροταφική αρτηρία, αλλά με ενδιαφέρει περισσότερο η αλλαγή θερμοκρασίας παρά η πραγματική θερμοκρασία.

Ο αισθητήρας IR θα αποθηκεύει πληροφορίες σε σταθερά διαστήματα καθ 'όλη τη διάρκεια της νύχτας (ξεκίνησα με 30 δευτερόλεπτα, αλλά τώρα χρησιμοποιώ 5 λεπτά). Το MLX90614 μετρά επίσης τη θερμοκρασία περιβάλλοντος του αισθητήρα.

Θα χρησιμοποιήσω επίσης έναν αισθητήρα θερμοκρασίας/υγρασίας DHT22 για την παρακολούθηση των συνθηκών του δωματίου περιβάλλοντος. Τα δεδομένα θα αποθηκευτούν σε κάρτα microSD.

Ένα DS3231 RTC (Ρολόι σε πραγματικό χρόνο) θα παρακολουθεί την ώρα.

ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ ΣΥΣΚΕΥΗΣ:

MLX90614 IR Temp Sensor

Τάση: 3V (Υπάρχει επίσης έκδοση 5V)

Διεπαφή: I2C (SCL/SDA)

Βιβλιοθήκη Arduino: Βιβλιοθήκη Adafruit

Ρολόι πραγματικού χρόνου DS3231 RTC

Τάση: 3,3-5,5V

Διεπαφή: I2C (SCL/SDA)

Χαρακτηριστικά: εφεδρική μπαταρία

Βιβλιοθήκη Arduino:

προσαρμογέας microSD

Τάση: 3.3V (τροποποιημένο)

Διεπαφή: SPI (SCK/MISO/MOSI/CS)

Χαρακτηριστικά: IC μετατροπέα επιπέδου

Βιβλιοθήκη Arduino: SPI

DHT22

Τάση: 3,3-6V

Διεπαφή: ψηφιακό μονοσύρματο δίαυλο

Χαρακτηριστικά:

Βιβλιοθήκη Arduino: βιβλιοθήκη adafruit/DHT-sensor-sensor

3.3V Micro Pro Arduino

Τάση 3,3V

Χαρακτηριστικά: μικροελεγκτής ATmega32U4

ΤΡΟΠΟΠΟΙΗΣΗ: DS3231

Η μονάδα AliExpress που αγόρασα υποτίθεται ότι έχει σχεδιαστεί για να χρησιμοποιεί επαναφορτιζόμενη μπαταρία, LIR2032. Το κύκλωμα φόρτισης δεν λειτουργεί. Το δοκίμασα. Μετά από περίπου μια μέρα, η μπαταρία ήταν νεκρή.

Λοιπόν, μετά από αναζήτηση στο Διαδίκτυο, βρήκα αυτό το άρθρο:

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

Συμφωνώ με αυτήν την ανάλυση, αλλά πίστευα ότι το LIR2032 θα φόρτιζε επαρκώς αλλά όχι υπερβολικά. Εκανα λάθος. Το δικό μου DS3231 αν και σημειώθηκε ως ZS-042 όπως στο άρθρο ήταν ελαφρώς διαφορετικό από το δικό του αλλά σχεδόν το ίδιο. Έτσι, ξεκόλλησα τη δίοδο που φαίνεται στην εικόνα και εγκατέστησα μια μπαταρία CR2032. Χωρίς τη δίοδο η μονάδα δεν θα προσπαθήσει να φορτίσει την μπαταρία. Τώρα το DS3231 διατηρεί τη σωστή ώρα ακόμη και με αποσυνδεδεμένο ρεύμα και η μπαταρία πρέπει να είναι καλή για πολλά χρόνια.

ΤΡΟΠΟΠΟΙΗΣΗ: Προσαρμογέας microSD

Έτσι αγόρασα αυτόν τον προσαρμογέα microSD από το AliExpress.com. Έχει σχεδιαστεί για να λειτουργεί με έναν μικροελεγκτή 5V και περιλαμβάνει ακόμη και ένα IC μετατροπέα επιπέδου. Για την εφαρμογή μου χρησιμοποιώ ισχύ 3,3V, έτσι βραχυκύκλωσα την είσοδο στην έξοδο του ρυθμιστή τάσης. (Ο μετατροπέας στάθμης φαίνεται να λειτουργεί εντάξει με σήματα 3,3V). Σημειώνω μετατροπές 3,3V με κίτρινο βερνίκι νυχιών. Επισυνάπτεται το σχηματικό.

Βήμα 2: Υλικό

ΣΚΕΥΗ, ΕΞΑΡΤΗΜΑΤΑ:

Αυτή τη στιγμή το θεωρώ περισσότερο μια μελέτη σκοπιμότητας, οπότε σχεδίασα το σχηματικό και έκανα το κύκλωμα ανά σχήμα. Η δεύτερη εικόνα δείχνει τα κύρια μέρη.

Βήμα 3: IR και μάσκα

Για τον αισθητήρα IR, MLX90614, έφτιαξα ένα καλώδιο 4 καλωδίων για να το συνδέσω με την πλάκα ψωμιού. Κόλλησα θερμά έναν αποστάτη στον αισθητήρα IR. Ο αισθητήρας απέχει περίπου 2 mm από την άκρη του διαχωριστή.

Επισυνάπτω ένα κολλητικό κομμάτι Velcro στο πίσω μέρος του αισθητήρα IR. Στο πλάι της μάσκας CPAP μου στερέωσα μια κολλητική ταινία Velcro. Τώρα ο αισθητήρας IR διατηρείται στη θέση του με το Velcro. Η μάσκα CPAP την συγκρατεί στο δέρμα μου.

FYI: Από αυτές τις εικόνες, μετακίνησα τον αισθητήρα στη δεξιά πλευρά, καθώς γενικά ξαπλώνω στην αριστερή πλευρά και ήταν άβολο.

Τοποθεσία: Το θερμόμετρο του μετώπου, που μερικές φορές ονομάζεται θερμόμετρο χρονικής αρτηρίας υποτίθεται ότι σαρώνεται στο μέτωπο:

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

Η συνημμένη εικόνα προέρχεται από αυτήν την ιστοσελίδα.

Τώρα υποθέτω ότι ο αισθητήρας IR μου είναι περισσότερο στη θέση 12 ή 14, αλλά για τους σκοπούς μου δεν με ενδιαφέρει η θερμοκρασία. Με ενδιαφέρουν κυρίως οι αλλαγές θερμοκρασίας με την πάροδο του χρόνου, οπότε η τοποθεσία δεν πρέπει να είναι κρίσιμη.

Βήμα 4: Λογισμικό Arduino

Το σκίτσο χρησιμοποιεί το DS3231 για να πει την ώρα. Το σκίτσο έχει χρόνο έναρξης (έναρξη εγγραφής), χρόνο διακοπής και διάστημα εγγραφής. Καταγράφει την ημερομηνία, ώρα (δεκαδικό), τη θερμοκρασία DHT22, RH, τη θερμοκρασία περιβάλλοντος MLX90614 και τη θερμοκρασία IR σε ένα αρχείο CSV (τιμή διαχωρισμένη με κόμμα). (Χρησιμοποιώ το Microsoft Excel για να διαβάσω αυτό το αρχείο)

Η θερινή ώρα ήταν πρόβλημα για μένα. Συνάντησα τα ακόλουθα από τον JChristensen:

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

github.com/JChristensen/Timezone

Για να το χρησιμοποιήσετε, πρέπει πρώτα να ορίσετε το RTC σε UTC (Coordinated Universal Time), αυτή είναι η ώρα στο Γκρίνουιτς της Αγγλίας. Λοιπόν, δεν ήξερα πώς να το κάνω, αλλά βρήκα αυτό το άρθρο:

www.justavapor.com/archives/2482

Ξαναγράψτε το για ώρα Βουνό (επισυνάπτεται) UTCtoRTC.ino

Αυτό ρυθμίζει την ώρα DS3231 σε UTC 6 ώρες αργότερα από την ώρα του βουνού

Στη συνέχεια ενσωμάτωσα τη ζώνη ώρας στο Σκίτσο μου. Για να είμαι ειλικρινής, δεν το έχω δοκιμάσει, υποθέτοντας ότι λειτουργεί.

Ρύθμιση λογισμικού/υλικού

Απαιτούνται επιπλέον βιβλιοθήκες:

github.com/PaulStoffregen/DS1307RTC

github.com/JChristensen/Timezone

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

github.com/adafruit/DHT-sensor-library

Εγκαταστήστε μια μπαταρία CR2032 στο DS3231 RTC. Συνδεθείτε στο 3.3v Arduino Pro Micro.

Εκτελέστε UTC στο RTC.ino. Αυτό θέτει το DS3231 σε UTC (Μέσος χρόνος Γκρίνουιτς).

Διαμορφώστε μια κάρτα microSD. Χρησιμοποιώ Windows, η μορφή είναι FAT32. Τοποθετήστε το στον προσαρμογέα κάρτας microSD.

Ρυθμίστε και συνδέστε τον αισθητήρα IR.

Σκίτσο φόρτωσης, Infrared.ino

Μετά από μια νύχτα, μπορείτε να αφαιρέσετε την κάρτα microSD και να την συνδέσετε σε υπολογιστή.

Το Night.csv μπορεί να ανοίξει με το Excel (υπάρχει τρόπος να το ανοίξετε με το Libre Office (δωρεάν))

Βήμα 5: Δοκιμή και συμπέρασμα

Διάβασα την κάρτα microSD με MS Excel. Στο υπολογιστικό φύλλο, δημιουργώ μια άλλη στήλη που ονομάζεται Διαφορά που είναι το IRTemp -96. Αυτό δείχνει τη διακύμανση της θερμοκρασίας περίπου 96F. Στη συνέχεια, δημιουργώ ένα γράφημα χρησιμοποιώντας την ώρα σε δεκαδικό σε σύγκριση με τη διαφορά. Το γράφημα δείχνει τη μεταβολή της θερμοκρασίας όλη τη νύχτα (όχι τις πραγματικές θερμοκρασίες).

Για τον Αύγουστο 18, συμπεριέλαβα το αρχείο και το γράφημα με τα σχόλιά μου.

Μερικοί προτείνουν ότι η τυπική νύχτα είναι όταν η θερμοκρασία πέφτει έως και μερικές ώρες πριν ξυπνήσει όταν αρχίσει να ανεβαίνει ξανά. Το γράφημα φαίνεται να ακολουθεί αυτό το μοτίβο.

Αυτό που βρίσκω πιο ενδιαφέρον είναι οι στιγμές που αρχίζει να σκαρφαλώνει που μπορεί στην πραγματικότητα να είναι ύπνος REM. Έχω δεδομένα ύπνου από το στρώμα ύπνου Withings για το ίδιο βράδυ που λέει ότι ήμουν σε ύπνο REM από τις 3:15 έως τις 4:50 το πρωί. Αυτό αντιστοιχεί πολύ στο γράφημα IR όταν αυξήθηκε ελαφρά. Το Withing εμφανίζει επίσης REM από 1:30 έως 2, το οποίο δεν είναι τόσο ευρύ όσο δείχνει το IR.

Προειδοποίηση: Αυτό δεν συμφωνεί καθόλου με το Fitbit μου ή το δαχτυλίδι μου Go2Sleep.

Για τις 19 Αυγούστου, συμπεριέλαβα το γράφημα με σχόλια. Αυτή ήταν μια ασυνήθιστη νύχτα καθώς είχα τα παράθυρά μου ανοιχτά, αλλά υπήρχε μια άγρια φωτιά περίπου 10 μίλια μακριά που φυσούσε στον καπνό και τη στάχτη. Όταν πήγα για ύπνο, ήμουν στο ζεστό μέρος και δεν κοιμόμουν πολύ καλά.

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ:

Έτσι, η ρύθμιση μου φαίνεται να κάνει αυτό που ήθελα να κάνει.

Είμαι ιδιαίτερα χαρούμενος που βλέπω μια πιθανή σύνδεση μεταξύ της θερμοκρασίας IR και του ύπνου REM και σχεδιάζω να κάνω κάποιες περαιτέρω δοκιμές.