IR -termometer för sömn: 5 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:38

Så denna Lazy Old Geek (L. O. G.) köpte nyligen en IR -termomodul, MLX90614 från AliExpress.com. Se bilder

Detta är samma typ av sensor som används i de pann- och örontermometrar som visas i den tredje bilden. De kallas beröringsfria eftersom det faktiska sensorelementet inte riktigt kommer i kontakt med huden.

Jag ville prova detta för att mäta min hudtemperatur när jag sover. Jag tror att det allmänna samförståndet är att din kroppstemperatur sjunker när du sover och sedan går upp när du vaknar.

Här är en intressant artikel:

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

”Tills den når sin lägsta punkt ett par timmar innan du vaknar på morgonen. “

”Eftersom temperaturen är en så viktig del av att bestämma när vi somnar, är det intressant att din hjärns temperaturreglerande celler stängs av under snabb ögonrörelse (REM) och låter din kroppstemperatur bestämmas av hur varmt eller svalt ditt sovrum är.”

Här är en till:

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

”Från din topp i kroppstemperatur tidigt på kvällen till den lägsta punkten precis innan du vaknar upplever du en minskning av kroppstemperaturen med 2 grader Fahrenheit.

Temperaturen i både hjärnan och kroppen sjunker under NREM -sömn. Ju längre NREM-sömnavsnitt, desto mer sjunker temperaturen. Däremot ökar hjärntemperaturen under REM -sömn. Kontrollen av kropps- och hjärntemperatur är nära knuten till sömnreglering.”

Så jag ville mäta min kroppstemperatur hela natten.

Steg 1: Design IR -termometer

Min design är att använda en MLX90614 IR -temperatursensor med distans så att avståndet från huden förblir konstant. Så jag bär en CPAP -mask för sömn och kommer att fästa IR -sensorn på den. (Du kan nog bara använda ett pannband). Den idealiska platsen är (tydligen) den temporala artären men jag är mer intresserad av temperaturförändringar snarare än faktisk temperatur.

IR -sensorn lagrar information med fasta intervall hela natten (jag började med 30 sekunder, men använder nu 5 minuter). MLX90614 mäter också sensorns omgivningstemperatur.

Jag kommer också att använda en DHT22 temperatur-/fuktighetssensor för att övervaka omgivande rumsförhållanden. Data lagras på ett microSD -kort.

En DS3231 RTC (Real Time Clock) kommer att hålla reda på tiden.

ENHETSINFORMATION:

MLX90614 IR -temperatursensor

Spänning: 3V (Det finns också en 5V -version)

Gränssnitt: I2C (SCL/SDA)

Arduino bibliotek: Adafruit bibliotek

DS3231 RTC Realtidsklocka

Spänning: 3,3-5,5V

Gränssnitt: I2C (SCL/SDA)

Funktioner: batteribackup

Arduino -bibliotek:

microSD -adapter

Spänning: 3.3V (modifierad)

Gränssnitt: SPI (SCK/MISO/MOSI/CS)

Funktioner: nivåomvandlare IC

Arduino bibliotek: SPI

DHT22

Spänning: 3,3-6V

Gränssnitt: digital entrådsbuss

Funktioner:

Arduino Library: adafruit/DHT-sensor-library

3.3V Micro Pro Arduino

Spänning 3,3V

Funktioner: ATmega32U4 mikrokontroller

ÄNDRING: DS3231

AliExpress -modulen jag köpte är tänkt att vara utformad för att använda ett laddningsbart batteri, LIR2032. Laddningskretsen fungerar inte. Jag provade det. Efter ungefär en dag var batteriet slut.

Efter några sökningar på Internet hittade jag den här artikeln:

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

Jag håller med om denna analys men trodde att LIR2032 skulle ladda tillräckligt men inte överdrivet. Jag hade fel. Min DS3231 även om den också var märkt som ZS-042 som i artikeln var något annorlunda än hans men nästan densamma. Så jag avlödde dioden som syns på bilden och installerade ett CR2032 -batteri. Utan dioden försöker modulen inte ladda batteriet. Nu håller DS3231 rätt tid även om strömmen är frånkopplad och batteriet ska vara bra i många år.

ÄNDRING: microSD -adapter

Så jag köpte den här microSD -adaptern från AliExpress.com. Den är utformad för att köra med en 5V mikrokontroller och inkluderar till och med en nivåskiftare IC. För min applikation använder jag 3,3V ström så jag kortade ingången till spänningsregulatorns utgång. (Nivåreglaget verkar fungera okej med 3,3V -signaler). Jag markerar 3.3V -omvandlingar med gult nagellack. Schematisk bifogas.

Steg 2: Hårdvara

HÅRDVARA:

Just nu betraktar jag detta mer som en förstudie så jag utformade schemat och brödplattade kretsen per schemat. Den andra bilden visar de viktigaste delarna.

Steg 3: IR och mask

För IR -sensorn, MLX90614, byggde jag en 4 -trådig kabel för att ansluta den till brödbrädet. Jag varmlimmade en distans till IR-sensorn. Sensorn är cirka 2 mm från distansens kant.

Jag fäst ett självhäftande kardborreband på baksidan av IR -sensorn. På sidan av min CPAP -mask fäst jag en parande självhäftande kardborreband. Nu hålls IR -sensorn på plats med kardborren. CPAP -masken håller den mot min hud.

FYI: Eftersom dessa bilder flyttade jag sensorn till höger sida, eftersom jag i allmänhet ligger på min vänstra sida och det var obehagligt.

Plats: Panntermometern, ibland kallad temporal artärtermometer, ska antas svepas över pannan:

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

Den bifogade bilden är från denna webbsida.

Nu gissar jag att min IR -sensor är mer på plats 12 eller 14 men för mina syften bryr jag mig inte om temperaturen faktiskt. Jag är mest intresserad av temperaturförändringar över tid så platsen ska inte vara kritisk.

Steg 4: Arduino -programvara

Skissen använder DS3231 för att berätta tid. Skissen har en starttid (starta inspelning), stopptid och inspelningsintervall. Det registrerar datum, timme (decimal), DHT22 -temperaturen, RH, omgivningstemperaturen MLX90614 och IR -temperaturen till en CSV -fil (kommaavgränsat värde). (Jag använder Microsoft Excel för att läsa den här filen)

Sommartid har varit ett problem för mig. Jag stötte på följande av JChristensen:

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

github.com/JChristensen/Timezone

För att använda detta måste du först ställa in RTC till UTC (Coordinated Universal Time), det här är tid i Greenwich, England. Tja, jag visste inte hur jag skulle göra det men hittade den här artikeln:

www.justavapor.com/archives/2482

Skriv om det för bergstid (bifogad) UTCtoRTC.ino

Detta ställer in DS3231 till UTC -tid 6 timmar senare än fjälltid

Sedan införlivade jag tidszonen i min skiss. För att vara ärlig har jag inte testat det så bara antar att det fungerar.

Installation av programvara/maskinvara

Ytterligare bibliotek behövs:

github.com/PaulStoffregen/DS1307RTC

github.com/JChristensen/Timezone

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

github.com/adafruit/DHT-sensor-library

Installera ett CR2032 -batteri i DS3231 RTC. Anslut till 3.3v Arduino Pro Micro.

Kör UTC till RTC.ino. Detta ställer in DS3231 på UTC (Greenwich Mean Time).

Formatera ett microSD -kort. Jag använder Windows, formatet är FAT32. Sätt i den i microSD -kortadaptern.

Installera och anslut IR -sensorn.

Ladda skiss, Infraröd.ino

Efter en natt kan du ta bort microSD -kortet och ansluta det till en dator.

Night.csv kan öppnas med Excel (det finns ett sätt att öppna den med Libre Office (gratis))

Steg 5: Testning och slutsats

Jag läste microSD -kortet med MS Excel. I kalkylarket gör jag en annan kolumn som heter Difference som är IRTemp -96. Detta visar variationen i temperatur runt 96F. Sedan skapar jag ett diagram med timmen i decimal jämfört med skillnaden. Diagrammet visar temperaturförändringen under hela natten (inte faktiska temperaturer).

För augusti 18 inkluderade jag filen och diagrammet med mina kommentarer.

Vissa föreslår att den typiska natten är när temperaturen sjunker tills ett par timmar innan den vaknar när den börjar stiga igen. Diagrammet verkar följa det mönstret.

Vad jag tycker är mer intressant är de tider då det börjar klättra som faktiskt kan vara REM -sömn. Jag har sömndata från min Withings sovmatta för samma natt som säger att jag var i REM -sömn från 3:15 till 4:50. Detta motsvarar nära IR -grafen när den steg något. The Withing visar också REM från 1:30 till 2 vilket inte är lika brett som IR visar.

Varning: Detta stämmer inte alls med min Fitbit eller min Go2Sleep -ring.

För augusti 19 inkluderade jag diagrammet med kommentarer. Detta var en ovanlig natt eftersom jag hade mina fönster öppna men det var en vild eld cirka 10 mil bort som blåste i rök och aska. När jag somnade var jag på den varma sidan och sov inte särskilt bra.

SLUTSATS:

Så min inställning verkar göra vad jag ville att den skulle göra.

Jag är särskilt glad över att se en möjlig koppling mellan IR -temperatur och REM -sömn och planerar att göra ytterligare tester.