IR -lämpömittari nukkumiseen: 5 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 08:59

Joten tämä Lazy Old Geek (L. O. G.) osti äskettäin AliExpress.comilta IR -lämpömoduulin MLX90614. Katso kuvia

Tämä on samantyyppinen anturi, jota käytetään otsan ja korvan lämpömittarissa, jotka näkyvät kolmannessa kuvassa. Niitä kutsutaan kosketuksettomiksi, koska varsinainen anturielementti ei todellakaan kosketa ihoa.

Halusin kokeilla tätä mitatakseni ihon lämpötilan nukkuessani. Luulen, että yleinen yksimielisyys on, että kehon lämpötila laskee nukkuessasi ja nousee sitten herätessäsi.

Tässä mielenkiintoinen artikkeli:

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

"Kunnes se saavuttaa alimman pisteen pari tuntia ennen kuin heräät aamulla."

Koska lämpötila on niin tärkeä osa nukahtamisen määrittämisessä, on mielenkiintoista, että nopean silmänliike (REM) -unen aikana aivosi lämpötilaa säätelevät solut kytkeytyvät pois päältä ja antavat kehon lämpötilan määrittää sen mukaan, kuinka lämmin tai viileä makuuhuoneesi on.”

Tässä toinen:

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

”Alhaisen kehon lämpötilan huippusi alimpaan pisteeseen juuri ennen heräämistä koet kehon sisälämpötilan laskun 2 astetta Fahrenheit.

Sekä aivojen että kehon lämpötila laskee NREM -unen aikana. Mitä pidempi NREM-nukkumisjakso, sitä enemmän lämpötila laskee. Sitä vastoin aivojen lämpötila nousee REM -unen aikana. Kehon ja aivojen lämpötilan hallinta liittyy läheisesti unen säätelyyn.”

Halusin siis mitata kehon lämpötilaa koko yön.

Vaihe 1: Suunnittele IR -lämpömittari

Suunnitteluni on käyttää MLX90614 IR -lämpötila -anturia välikappaleella, jotta etäisyys iholta pysyy vakiona. Käytän siis CPAP -naamiota nukkumiseen ja kiinnitän siihen IR -anturin. (Voisit luultavasti käyttää vain pääpantaa). Ihanteellinen sijainti on (ilmeisesti) ajallinen valtimo, mutta minua kiinnostaa enemmän lämpötilan muutos kuin todellinen lämpötila.

Infrapuna -anturi tallentaa tietoja kiintein väliajoin koko yön (aloin 30 sekunnilla, mutta käytän nyt 5 minuuttia). MLX90614 mittaa myös anturin ympäristön lämpötilan.

Käytän myös DHT22 -lämpötila-/kosteusanturia ympäristön olosuhteiden seuraamiseen. Tiedot tallennetaan microSD -kortille.

DS3231 RTC (reaaliaikainen kello) seuraa aikaa.

LAITTEEN INFORMAATIO:

MLX90614 IR -lämpötila -anturi

Jännite: 3V (on myös 5V -versio)

Liitäntä: I2C (SCL/SDA)

Arduino -kirjasto: Adafruit -kirjasto

DS3231 RTC reaaliaikainen kello

Jännite: 3.3-5.5V

Liitäntä: I2C (SCL/SDA)

Ominaisuudet: akku varmuuskopioitu

Arduinon kirjasto:

microSD -sovitin

Jännite: 3.3V (muutettu)

Liitäntä: SPI (SCK/MISO/MOSI/CS)

Ominaisuudet: tasomuunnin IC

Arduinon kirjasto: SPI

DHT22

Jännite: 3.3-6V

Liitäntä: digitaalinen yksijohtiminen väylä

Ominaisuudet:

Arduino-kirjasto: adafruit/DHT-sensor-kirjasto

3.3 V Micro Pro Arduino

Jännite 3.3V

Ominaisuudet: ATmega32U4 -mikrokontrolleri

MUUTOKSET: DS3231

Ostamani AliExpress -moduulin on tarkoitus olla suunniteltu käytettäväksi ladattavaa akkua, LIR2032. Latauspiiri ei toimi. Kokeilin sitä. Noin päivän kuluttua akku oli tyhjä.

Hetken Internetistä etsimisen jälkeen löysin tämän artikkelin:

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

Olen samaa mieltä tämän analyysin kanssa, mutta ajattelin, että LIR2032 latautuu riittävästi, mutta ei liikaa. Olin väärässä. DS3231, vaikka myös merkitty ZS-042, kuten artikkelissa, oli hieman erilainen kuin hänen, mutta melkein sama. Joten purin kuvassa näkyvän diodin ja asensin CR2032 -akun. Ilman diodia moduuli ei yritä ladata akkua. Nyt DS3231 pitää oikean ajan, vaikka virta olisi katkaistu, ja akun pitäisi olla hyvä monta vuotta.

MUUTTAMINEN: microSD -sovitin

Joten ostin tämän microSD -sovittimen AliExpress.com -sivustolta. Se on suunniteltu toimimaan 5 V: n mikro -ohjaimella ja sisältää jopa tasonsiirto -IC: n. Sovelluksessani käytän 3,3 V: n tehoa, joten oikosuloin tulon jännitesäätimen lähtöön. (Tasonvaihtaja näyttää toimivan hyvin 3,3 V: n signaaleilla). Merkitsen 3.3V muunnokset keltaisella kynsilakalla. Kaavio on liitteenä.

Vaihe 2: Laitteisto

LAITTEISTO:

Juuri nyt pidän tätä enemmän toteutettavuustutkimuksena, joten suunnittelin kaavamaisen ja piirilevyn piirikaavion mukaan. Toisessa kuvassa on tärkeimmät osat.

Vaihe 3: IR ja naamio

IR -anturille, MLX90614, rakensin 4 -johtimisen kaapelin sen liittämiseksi leipälevyyn. Liimasin välikappaleen infrapuna-anturiin. Anturi on noin 2 mm välikkeen reunasta.

Kiinnitin tarttuvan tarranauhan IR -anturin takaosaan. CPAP -naamioni puolelle kiinnitin pariliitoksen tarranauhan. Nyt IR -anturi pidetään paikallaan tarranauhan kanssa. CPAP -naamio pitää sen ihoani vasten.

Tiedote: Näiden kuvien jälkeen olen siirtänyt anturin oikealle puolelle, koska yleensä makaan vasemmalla puolella ja se oli epämukavaa.

Sijainti: Otsalämpömittari, jota joskus kutsutaan ajalliseksi valtimolämpömittariksi, on tarkoitus pyyhkiä otsaan:

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

Liitteenä oleva kuva on tältä verkkosivulta.

Nyt veikkaan, että IR -anturini on enemmän paikassa 12 tai 14, mutta tarkoituksissani en välitä todellisesta lämpötilasta. Olen lähinnä kiinnostunut lämpötilan muutoksista ajan myötä, joten sijainnin ei pitäisi olla kriittinen.

Vaihe 4: Arduino -ohjelmisto

Luonnos käyttää DS3231: tä ajan kertomiseen. Luonnoksessa on aloitusaika (tallennuksen aloitus), pysäytysaika ja tallennusväli. Se tallentaa päivämäärän, tunnin (desimaalin), DHT22 -lämpötilan, suhteellisen kosteuden, ympäristön lämpötilan MLX90614 ja IR -lämpötilan CSV (pilkuilla erotettu arvo) -tiedostoon. (Käytän tätä tiedostoa Microsoft Excelillä)

Kesäaika on ollut minulle ongelma. Törmäsin JChristensenin seuraavaan:

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

github.com/JChristensen/Timezone

Jotta voit käyttää tätä, sinun on ensin asetettava RTC -arvoksi UTC (Coordinated Universal Time), tämä aika on Greenwichissä, Englannissa. No, en tiennyt miten tehdä se, mutta löysin tämän artikkelin:

www.justavapor.com/archives/2482

Kirjoitti sen uudelleen vuoristoaikaksi (liitteenä) UTCtoRTC.ino

Tämä asettaa DS3231: n UTC -ajaksi 6 tuntia myöhemmin kuin vuoristoaika

Sitten liitin aikavyöhykkeen luonnokseeni. Ollakseni rehellinen, en ole testannut sitä, joten vain olettaen, että se toimii.

Ohjelmiston/laitteiston asennus

Lisäkirjastoja tarvitaan:

github.com/PaulStoffregen/DS1307RTC

github.com/JChristensen/Timezone

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

github.com/adafruit/DHT-sensor-library

Asenna CR2032 -paristo DS3231 RTC -laitteeseen. Yhdistä 3.3v Arduino Pro Micro -laitteeseen.

Suorita UTC RTC.inoon. Tämä asettaa DS3231: n UTC: ksi (Greenwichin aika).

Alusta microSD -kortti. Käytän Windowsia, muoto on FAT32. Aseta se microSD -korttisovittimeen.

Asenna ja liitä infrapuna -anturi.

Lataa luonnos, Infrared.ino

Yön jälkeen voit poistaa microSD -kortin ja kytkeä sen tietokoneeseen.

Night.csv voidaan avata Excelillä (on olemassa tapa avata se Libre Officella (ilmainen))

Vaihe 5: Testaus ja johtopäätös

Luin microSD -kortin MS Excelillä. Laskentataulukossa teen toisen sarakkeen nimeltä Ero, joka on IRTemp -96. Tämä osoittaa lämpötilan vaihtelun noin 96F. Sitten luon kaavion käyttäen Tuntia desimaalina verrattuna eroon. Kaavio näyttää lämpötilan muutoksen koko yön aikana (ei todellisia lämpötiloja).

Lisäsin tiedoston ja kaavion kommentteihini 18. elokuuta.

Jotkut ehdottavat tyypillistä yötä, kun lämpötila laskee pari tuntia ennen heräämistä, kun se alkaa nousta uudelleen. Kaavio näyttää noudattavan tätä kaavaa.

Mielestäni mielenkiintoisempaa ovat ajat, jolloin se alkaa kiivetä, mikä voi itse asiassa olla REM -unta. Minulla on Uningsin nukkumattomat tiedot samalta yöltä, jonka mukaan olin REM -unessa kello 3:15 - 4:50. Tämä vastaa tarkasti IR -kaaviota, kun se nousi hieman. Withing näyttää myös REM: n 1:30 - 2, mikä ei ole aivan yhtä leveä kuin IR -esitykset.

Varoitus: Tämä ei ole ollenkaan yhteensopiva Fitbitin tai Go2Sleep -renkaani kanssa.

Elokuun 19 osalta lisäsin kaavion kommentteihin. Tämä oli epätavallinen yö, kun minulla oli ikkunat auki, mutta noin 10 mailin päässä oli villi tulipalo, joka puhalsi savua ja tuhkaa. Kun menin nukkumaan, olin lämpimällä puolella enkä nukkunut kovin hyvin.

PÄÄTELMÄ:

Joten asennukseni näyttää tekevän mitä halusin sen tekevän.

Olen erityisen iloinen nähdessäni mahdollisen yhteyden infrapunalämpötilan ja REM -unen välillä ja aion tehdä lisätestejä.