دماسنج IR برای خواب: 5 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:52

بنابراین این Lazy Old Geek (L. O. G.) اخیراً یک ماژول حرارتی IR ، MLX90614 را از AliExpress.com خریداری کرده است. تصاویر را مشاهده کنید

این همان سنسور مورد استفاده در دماسنج های پیشانی و گوش است که در تصویر سوم نشان داده شده است. آنها غیر تماسی نامیده می شوند زیرا عنصر حسگر واقعی واقعاً با پوست تماس ندارد.

می خواستم این را امتحان کنم تا دمای پوست من هنگام خواب اندازه گیری شود. من فکر می کنم اجماع عمومی این است که دمای بدن شما هنگام خواب کاهش می یابد ، سپس با بیدار شدن افزایش می یابد.

در اینجا یک مقاله جالب وجود دارد:

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

تا چند ساعت قبل از بیدار شدن از خواب به پایین ترین حد خود برسد."

از آنجا که درجه حرارت یک بخش مهم در تعیین زمان خواب است ، جالب است که در حین حرکت سریع چشم (REM) ، سلول های تنظیم کننده دما مغز شما خاموش می شوند و اجازه می دهند دمای بدن شما با گرم یا سرد بودن اتاق خواب شما تعیین شود.. »

اینم یکی دیگه:

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

از اوج دمای بدن در اوایل عصر تا پایین ترین نقطه درست قبل از بیدار شدن از خواب ، دمای بدن را 2 درجه فارنهایت کاهش می دهید.

دمای مغز و بدن در هنگام خواب NREM کاهش می یابد. هرچه قسمت خواب NREM طولانی تر باشد ، درجه حرارت بیشتر کاهش می یابد. در مقابل ، دمای مغز در طول خواب REM افزایش می یابد. کنترل دمای بدن و مغز ارتباط تنگاتنگی با تنظیم خواب دارد."

بنابراین می خواستم دمای بدنم را در طول شب اندازه گیری کنم.

مرحله 1: طراحی دماسنج IR

طراحی من استفاده از سنسور دمای MLX90614 IR با فاصله دهنده است تا فاصله از پوست ثابت بماند. بنابراین من برای خواب از ماسک CPAP استفاده می کنم و سنسور IR را به آن وصل می کنم. (احتمالاً می توانید از هدبند استفاده کنید). محل ایده آل (ظاهرا) شریان گیجگاهی است ، اما من بیشتر به تغییر دما علاقه دارم تا دمای واقعی.

سنسور IR اطلاعات را در فواصل معین در طول شب ذخیره می کند (من با 30 ثانیه شروع کردم ، اما اکنون از 5 دقیقه استفاده می کنم). MLX90614 همچنین دمای محیط سنسور را اندازه گیری می کند.

همچنین از یک سنسور دما/رطوبت DHT22 برای نظارت بر شرایط اتاق استفاده خواهم کرد. داده ها روی کارت microSD ذخیره می شوند.

DS3231 RTC (ساعت زمان واقعی) زمان را پیگیری می کند.

اطلاعات دستگاه:

MLX90614 IR Temp Sensor

ولتاژ: 3 ولت (نسخه 5 ولت نیز وجود دارد)

رابط: I2C (SCL/SDA)

کتابخانه آردوینو: کتابخانه آدافروت

ساعت واقعی DS3231 RTC

ولتاژ: 3.3-5.5V

رابط: I2C (SCL/SDA)

ویژگی ها: پشتیبان گیری از باتری

کتابخانه آردوینو:

آداپتور microSD

ولتاژ: 3.3V (اصلاح شده)

رابط: SPI (SCK/MISO/MOSI/CS)

ویژگی ها: IC مبدل سطح

کتابخانه آردوینو: SPI

DHT22

ولتاژ: 3.3-6V

رابط: باس دیجیتالی یک سیمه

امکانات:

کتابخانه آردوینو: کتابخانه adafruit/DHT-sensor-sensor

3.3V Micro Pro Arduino

ولتاژ 3.3 ولت

ویژگی ها: میکروکنترلر ATmega32U4

اصلاح: DS3231

ماژول AliExpress که خریدم قرار است برای استفاده از باتری قابل شارژ LIR2032 طراحی شود. مدار شارژ کار نمی کند. من آن را امتحان کردم. بعد از حدود یک روز ، باتری تمام شده بود.

خوب پس از جستجوی اینترنتی ، این مقاله را پیدا کردم:

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

من با این تجزیه و تحلیل موافقم ، اما فکر می کردم LIR2032 به اندازه کافی شارژ می شود اما نه بیش از حد. من اشتباه میکردم. DS3231 من اگرچه به عنوان ZS-042 همانطور که در مقاله مشخص شده بود کمی متفاوت بود اما تقریباً یکسان بود. بنابراین من دیودی را که در تصویر مشاهده می شود فروختم و یک باتری CR2032 نصب کردم. بدون دیود ، ماژول سعی نمی کند باتری را شارژ کند. در حال حاضر DS3231 زمان صحیح را حتی در صورت قطع برق نگه می دارد و باتری باید سالها خوب باشد.

اصلاح: آداپتور microSD

بنابراین من این آداپتور microSD را از AliExpress.com خریدم. طراحی شده است تا با میکروکنترلر 5 ولت کار کند و حتی شامل IC تغییر سطح می شود. برای برنامه من از قدرت 3.3 ولت استفاده می کنم ، بنابراین ورودی را به خروجی تنظیم کننده ولتاژ کوتاه کردم. (به نظر می رسد تعویض کننده سطح با سیگنال های 3.3V خوب کار می کند). تبدیل 3.3 ولت را با لاک ناخن زرد مشخص می کنم. شماتیک پیوست شده است.

مرحله 2: سخت افزار

سخت افزار:

در حال حاضر من این را بیشتر یک امکان سنجی می دانم ، بنابراین من شماتیک را طراحی کردم و مدار را به صورت شماتیک برش دادم. تصویر دوم قسمت های اصلی را نشان می دهد.

مرحله 3: IR و ماسک

برای سنسور IR ، MLX90614 ، یک کابل 4 سیم برای اتصال آن به تخته نان ساخته ام. یک اسپیسر را داغ به سنسور IR چسباندم. سنسور حدود 2 میلی متر از لبه فاصله دهنده فاصله دارد.

یک قطعه چسب Velcro را به پشت سنسور IR وصل کردم. در کنار ماسک CPAP من یک نوار چسب Velcro به هم متصل کردم. اکنون سنسور IR با Velcro ثابت است. ماسک CPAP آن را روی پوست من نگه می دارد.

FYI: از این تصاویر ، سنسور را به سمت راست منتقل کردم ، زیرا عموماً در سمت چپ دراز کشیده ام و ناراحت کننده بود.

مکان: دماسنج پیشانی ، گاهی اوقات دماسنج شریان گیجگاهی نامیده می شود که روی پیشانی کشیده می شود:

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

تصویر پیوست از این صفحه وب است.

اکنون حدس می زنم که سنسور IR من بیشتر در مکان 12 یا 14 قرار دارد ، اما برای اهداف من به درجه حرارت اهمیتی نمی دهم. من بیشتر به تغییرات دما در طول زمان علاقه دارم بنابراین مکان نباید بحرانی باشد.

مرحله 4: نرم افزار آردوینو

این طرح از DS3231 برای نشان دادن زمان استفاده می کند. این طرح دارای زمان شروع (شروع ضبط) ، زمان توقف و فاصله ضبط است. تاریخ ، ساعت (اعشاری) ، دمای DHT22 ، RH ، دمای محیط MLX90614 و دمای IR را در یک فایل CSV (مقدار جدا شده با کاما) ثبت می کند. (من برای خواندن این فایل از Microsoft Excel استفاده می کنم)

ساعت تابستانی برای من مشکل ساز بوده است. من توسط JChristensen به موارد زیر برخورد کردم:

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

github.com/JChristensen/Timezone

برای استفاده از این ، ابتدا باید RTC را روی UTC (زمان جهانی هماهنگ) تنظیم کنید ، این زمان در گرینویچ ، انگلستان است. خوب ، من نمی دانم چگونه این کار را انجام دهم ، اما این مقاله را پیدا کردم:

www.justavapor.com/archives/2482

آن را برای زمان کوه بازنویسی (پیوست) UTCtoRTC.ino

این زمان DS3231 را روی ساعت UTC 6 ساعت دیرتر از زمان کوه تنظیم می کند

سپس من منطقه زمانی را در طرح خود وارد کردم. صادقانه بگویم ، من آن را آزمایش نکرده ام فقط با فرض اینکه کار می کند.

راه اندازی نرم افزار/سخت افزار

کتابخانه های اضافی مورد نیاز:

github.com/PaulStoffregen/DS1307RTC

github.com/JChristensen/Timezone

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

github.com/adafruit/DHT-sensor-library

یک باتری CR2032 را در DS3231 RTC نصب کنید. به 3.3v Arduino Pro Micro وصل شوید.

UTC را به RTC.ino اجرا کنید. این DS3231 را به UTC (میانگین زمان گرینویچ) تنظیم می کند.

کارت microSD را فرمت کنید من از ویندوز استفاده می کنم ، فرمت FAT32 است. آن را در آداپتور کارت microSD قرار دهید.

سنسور IR را تنظیم و وصل کنید.

طرح بارگذاری ، Infrared.ino

بعد از یک شب ، می توانید کارت microSD را برداشته و آن را به رایانه وصل کنید.

Night.csv را می توان با Excel باز کرد (راهی برای باز کردن آن با Libre Office وجود دارد (رایگان))

مرحله 5: آزمایش و نتیجه گیری

من کارت حافظه microSD را با MS Excel خواندم. در صفحه گسترده ، ستون دیگری به نام Difference ایجاد می کنم که IRTemp -96 است. این تغییر دما در حدود 96F را نشان می دهد. سپس یک نمودار با استفاده از Hour به صورت اعشاری در مقایسه با تفاوت ایجاد می کنم. نمودار تغییرات دما در طول شب (نه دمای واقعی) را نشان می دهد.

برای اوت 18 ، فایل و نمودار را با نظرات خود درج کردم.

برخی معتقدند شب معمولی زمانی است که درجه حرارت کاهش می یابد تا چند ساعت قبل از بیدار شدن از خواب که دوباره شروع به افزایش می کند. به نظر می رسد نمودار از این الگو پیروی می کند.

چیزی که به نظر من جالب تر است زمان هایی است که شروع به صعود می کند و در واقع ممکن است خواب REM باشد. من اطلاعات خواب از تشک خواب Withings خود را برای همان شب دارم که می گوید من از 3:15 تا 4:50 صبح در خواب REM بودم. این نمودار زمانی که اندکی افزایش می یابد با نمودار IR مطابقت دارد. Withing همچنین REM را از 1:30 تا 2 نشان می دهد که به اندازه IR نشان نمی دهد.

توجه: این به هیچ وجه با Fitbit یا حلقه Go2Sleep من موافق نیست.

برای 19 اوت ، من نمودار را با نظرات وارد کردم. این یک شب غیرمعمول بود زیرا پنجره هایم را باز کرده بودم اما آتش سوزی وحشی در حدود 10 مایلی دورتر دود و خاکستر داشت. وقتی به خواب رفتم ، طرف گرم بودم و خیلی خوب نخوابیدم.

نتیجه:

بنابراین به نظر می رسد تنظیمات من آنچه را که می خواستم انجام دهد.

من بسیار خوشحالم که پیوند احتمالی بین دمای IR و خواب REM را می بینم و قصد دارم آزمایش بیشتری انجام دهم.