IR -termometer for søvn: 5 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:21

Så denne Lazy Old Geek (L. O. G.) kjøpte nylig en IR -termomodul, MLX90614 fra AliExpress.com. Se bilder

Dette er den samme sensortypen som brukes i de panne- og øretermometrene som vises på det tredje bildet. De kalles ikke-kontakt fordi det faktiske sensorelementet ikke virkelig kommer i kontakt med huden.

Jeg ville prøve dette for å måle hudtemperaturen min når jeg sover. Jeg tror den generelle konsensus er at kroppstemperaturen synker når du sover, og deretter stiger når du våkner.

Her er en interessant artikkel:

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

Til det når sitt laveste punkt et par timer før du våkner om morgenen. “

Siden temperaturen er en så viktig del av å bestemme når vi sovner, er det interessant at hjernens temperaturregulerende celler slår seg av under rask øyebevegelse (REM) og lar kroppstemperaturen din bestemmes av hvor varmt eller kjølig soverommet ditt er.”

Her er en annen:

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

“Fra din høyeste kroppstemperatur tidlig på kvelden til det laveste punktet rett før du våkner, opplever du en nedgang i kroppstemperaturen på 2 grader Fahrenheit.

Temperaturen i både hjernen og kroppen synker under NREM -søvn. Jo lengre NREM-søvnepisode, desto mer faller temperaturen. Derimot øker hjernetemperaturen under REM -søvn. Kontrollen av kropps- og hjernetemperatur er nært knyttet til søvnregulering.”

Så jeg ønsket å måle kroppstemperaturen min gjennom hele natten.

Trinn 1: Design IR -termometer

Mitt design er å bruke en MLX90614 IR -temperatursensor med avstandsstykke slik at avstanden fra huden forblir konstant. Så jeg bruker en CPAP -maske for søvn og vil feste IR -sensoren til den. (Du kan sannsynligvis bare bruke et pannebånd). Den ideelle beliggenheten er (tilsynelatende) den temporale arterien, men jeg er mer interessert i temperaturendringer i stedet for faktisk temperatur.

IR -sensoren lagrer informasjon med faste intervaller gjennom hele natten (jeg begynte med 30 sekunder, men bruker nå 5 minutter). MLX90614 måler også sensorens omgivelsestemperatur.

Jeg vil også bruke en DHT22 temperatur-/fuktighetssensor for å overvåke omgivelsesforholdene. Dataene lagres på et microSD -kort.

En DS3231 RTC (sanntidsklokke) vil holde oversikt over tiden.

ENHETSINFORMASJON:

MLX90614 IR -temperatursensor

Spenning: 3V (Det er også en 5V -versjon)

Grensesnitt: I2C (SCL/SDA)

Arduino bibliotek: Adafruit bibliotek

DS3231 RTC sanntidsklokke

Spenning: 3,3-5,5V

Grensesnitt: I2C (SCL/SDA)

Funksjoner: batteribackup

Arduino bibliotek:

microSD -adapter

Spenning: 3.3V (modifisert)

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

Funksjoner: nivåomformer IC

Arduino bibliotek: SPI

DHT22

Spenning: 3,3-6V

Grensesnitt: digital 1 -leder buss

Funksjoner:

Arduino Library: adafruit/DHT-sensor-library

3.3V Micro Pro Arduino

Spenning 3,3V

Funksjoner: ATmega32U4 mikrokontroller

MODIFISERING: DS3231

AliExpress -modulen jeg kjøpte skal være designet for å bruke et oppladbart batteri, LIR2032. Ladekretsen fungerer ikke. Jeg prøvde det. Etter omtrent en dag var batteriet tomt.

Etter litt søk på Internett fant jeg denne artikkelen:

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

Jeg er enig i denne analysen, men trodde LIR2032 ville belaste tilstrekkelig, men ikke for mye. Jeg tok feil. Min DS3231, selv om den også var merket som ZS-042 som i artikkelen, var litt annerledes enn hans, men nesten den samme. Så jeg loddet ut dioden som ble sett på bildet og installerte et CR2032 -batteri. Uten dioden vil ikke modulen prøve å lade batteriet. Nå holder DS3231 riktig tid, selv om strømmen er frakoblet, og batteriet skal være godt i mange år.

MODIFISERING: microSD -adapter

Så jeg kjøpte denne microSD -adapteren fra AliExpress.com. Den er designet for å kjøre med en 5V mikrokontroller og inkluderer til og med en nivåskifter IC. For søknaden min bruker jeg 3,3V strøm, så jeg kortsluttet inngangen til spenningsregulatorens utgang. (Nivåskifteren ser ut til å fungere greit med 3.3V signaler). Jeg markerer 3.3V -konverteringer med gult neglelakk. Skjematisk er vedlagt.

Trinn 2: Maskinvare

MASKIN:

Akkurat nå anser jeg dette mer som en mulighetsstudie, så jeg designet skjematisk og brettet kretsen per skjematisk. Det andre bildet viser hoveddelene.

Trinn 3: IR og maske

For IR -sensoren, MLX90614, bygde jeg en 4 -leder kabel for å koble den til brødbrettet. Jeg varmlimte et avstandsstykke til IR-sensoren. Sensoren er omtrent 2 mm fra kanten av avstandsstykket.

Jeg festet et klebende borrelåsstykke på baksiden av IR -sensoren. På siden av CPAP -masken festet jeg en parende limbånd med borrelås. Nå holdes IR -sensoren på plass med borrelåsen. CPAP -masken holder den mot huden min.

FYI: Siden disse bildene flyttet jeg sensoren til høyre side, siden jeg generelt ligger på venstre side og det var ubehagelig.

Sted: Pannetermometeret, noen ganger kalt temporal arterietermometer, skal feies over pannen:

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

Det vedlagte bildet er fra denne nettsiden.

Nå tipper jeg at IR -sensoren min er mer på plass 12 eller 14, men for mine formål bryr jeg meg ikke om temperaturen. Jeg er mest interessert i temperaturendringer over tid, så beliggenhet bør ikke være kritisk.

Trinn 4: Arduino -programvare

Skissen bruker DS3231 til å fortelle tid. Skissen har en starttid (start opptak), stopptid og opptaksintervall. Den registrerer dato, time (desimal), DHT22 -temperaturen, RH, MLX90614 -omgivelsestemperaturen og IR -temperaturen til en CSV -fil (kommaadskilt verdi). (Jeg bruker Microsoft Excel til å lese denne filen)

Sommertid har vært et problem for meg. Jeg løp over følgende av JChristensen:

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

github.com/JChristensen/Timezone

For å bruke dette må du først sette RTC til UTC (Coordinated Universal Time), dette er tid i Greenwich, England. Vel, jeg visste ikke hvordan jeg skulle gjøre det, men fant denne artikkelen:

www.justavapor.com/archives/2482

Omskrive den for fjelltid (vedlagt) UTCtoRTC.ino

Dette setter DS3231 til UTC -tid 6 timer senere enn fjelltiden

Så innlemmet jeg tidssonen i min skisse. For å være ærlig, har jeg ikke testet det, så bare antar at det fungerer.

Programvare/maskinvareoppsett

Ytterligere biblioteker trengs:

github.com/PaulStoffregen/DS1307RTC

github.com/JChristensen/Timezone

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

github.com/adafruit/DHT-sensor-library

Installer et CR2032 -batteri i DS3231 RTC. Koble til 3.3v Arduino Pro Micro.

Kjør UTC til RTC.ino. Dette setter DS3231 til UTC (Greenwich Mean Time).

Formater et microSD -kort. Jeg bruker Windows, formatet er FAT32. Sett den inn i microSD -kortadapteren.

Sett opp og koble til IR -sensoren.

Last skisse, Infrarød.ino

Etter en natt kan du fjerne microSD -kortet og koble det til en PC.

Night.csv kan åpnes med Excel (det er en måte å åpne den med Libre Office (gratis))

Trinn 5: Testing og konklusjon

Jeg leste microSD -kortet med MS Excel. I regnearket lager jeg en annen kolonne som heter Difference som er IRTemp -96. Dette viser variasjonen i temperatur rundt 96F. Deretter lager jeg et diagram ved å bruke timen i desimal sammenlignet med differansen. Diagrammet viser temperaturendringen gjennom natten (ikke faktiske temperaturer).

For 18. august inkluderte jeg filen og diagrammet med kommentarene mine.

Noen antyder at den typiske natten er når temperaturen synker til et par timer før den våkner når den begynner å stige igjen. Diagrammet ser ut til å følge det mønsteret.

Det jeg synes er mer interessant er tidspunktene da det begynner å klatre som faktisk kan være REM -søvn. Jeg har søvndata fra Withings søvnmatte for samme natt som sier at jeg var i REM -søvn fra 3:15 til 4:50. Dette tilsvarer nært IR -grafen når den steg litt. The Withing viser også REM fra 1:30 til 2 som ikke er like bredt som IR viser.

Advarsel: Dette stemmer ikke overens med Fitbit eller Go2Sleep -ringen min.

For august 19 inkluderte jeg diagrammet med kommentarer. Dette var en uvanlig kveld da jeg hadde vinduene mine åpne, men det var en ild omtrent 10 mil unna og blåste i røyk og aske. Da jeg sov, var jeg på den varme siden og sov ikke så godt.

KONKLUSJON:

Så oppsettet mitt ser ut til å gjøre det jeg ville at det skulle gjøre.

Jeg er spesielt glad for å se en mulig kobling mellom IR -temperatur og REM -søvn, og planlegger å gjøre noen flere tester.