Uyku için IR Termometre: 5 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:17

Bu Tembel Yaşlı Geek (L. O. G.) yakın zamanda AliExpress.com'dan bir IR termal modül olan MLX90614 satın aldı. Resme bak

Bu, üçüncü resimde gösterilen alın ve kulak termometrelerinde kullanılan sensör tipinin aynısıdır. Temassız olarak adlandırılırlar çünkü gerçek sensör elemanı ciltle gerçekten temas etmez.

Uyurken cilt sıcaklığımı ölçmek için bunu denemek istedim. Sanırım genel fikir birliği, uyurken vücut ısınızın düştüğü, sonra uyandığınızda yükseldiği yönünde.

İşte ilginç bir makale:

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

Sabah uyanmadan birkaç saat önce en düşük noktasına gelene kadar. “

“Sıcaklık, ne zaman uykuya daldığımızı belirlemenin çok önemli bir parçası olduğundan, hızlı göz hareketi (REM) uykusu sırasında beyninizin sıcaklık düzenleyici hücrelerinin kapanması ve vücut sıcaklığınızın yatak odanızın ne kadar sıcak veya soğuk olduğuna göre belirlenmesi ilginçtir.”

İşte bir tane daha:

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

“Akşam erken saatlerde vücut sıcaklığındaki zirveden uyanmadan hemen önceki en düşük noktaya kadar, çekirdek vücut sıcaklığında 2 Fahrenhaytlık bir düşüş yaşarsınız.

NREM uykusu sırasında hem beynin hem de vücudun sıcaklığı düşer. NREM-uyku bölümü ne kadar uzun olursa, sıcaklık o kadar fazla düşer. Buna karşılık, REM uykusu sırasında beyin sıcaklığı artar. Vücut ve beyin sıcaklığının kontrolü, uyku düzenlemesiyle yakından bağlantılıdır.”

Bu yüzden gece boyunca vücut ısımı ölçmek istedim.

Adım 1: IR Termometreyi Tasarlayın

Benim tasarımım, deriden olan mesafenin sabit kalması için ara parçalı bir MLX90614 IR sıcaklık sensörü kullanmaktır. Bu yüzden uyku için bir CPAP maskesi takıyorum ve ona IR sensörünü takacağım. (Muhtemelen bir kafa bandı kullanabilirsiniz). İdeal konum (görünüşe göre) temporal arterdir ama ben gerçek sıcaklıktan çok sıcaklık değişimiyle ilgileniyorum.

IR sensörü, gece boyunca sabit aralıklarla bilgi depolayacaktır (30 saniye ile başladım, ancak şimdi 5 dakika kullanıyorum). MLX90614, sensörün ortam sıcaklığını da ölçer.

Ayrıca ortam oda koşullarını izlemek için bir DHT22 Sıcaklık/Nem sensörü kullanacağım. Veriler bir microSD kartta saklanacaktır.

Bir DS3231 RTC (Gerçek Zamanlı Saat) zamanı takip edecektir.

CİHAZ BİLGİSİ:

MLX90614 IR Sıcaklık Sensörü

Voltaj: 3V (5V versiyonu da vardır)

Arayüz: I2C (SCL/SDA)

Arduino Kütüphanesi: Adafruit kütüphanesi

DS3231 RTC Gerçek Zamanlı Saat

Voltaj: 3.3-5.5V

Arayüz: I2C (SCL/SDA)

Özellikler: pil yedekleme

Arduino Kütüphanesi:

microSD adaptör

Voltaj: 3.3V (değiştirilmiş)

Arayüz: SPI (SCK/MISO/MOSI/CS)

Özellikler: seviye dönüştürücü IC

Arduino Kütüphanesi: SPI

DHT22

Voltaj: 3.3-6V

Arayüz: dijital tek telli veri yolu

Özellikleri:

Arduino Kütüphanesi: adafruit/DHT-sensör-kütüphanesi

3.3V Mikro Pro Arduino

Gerilim 3.3V

Özellikler: ATmega32U4 mikrodenetleyici

DEĞİŞİKLİK: DS3231

Satın aldığım AliExpress modülünün şarj edilebilir bir pil olan LIR2032 kullanacak şekilde tasarlanması gerekiyordu. Şarj devresi çalışmıyor. denedim. Yaklaşık bir gün sonra pil bitti.

İnternette biraz araştırdıktan sonra şu yazıyı buldum:

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

Bu analize katılıyorum, ancak LIR2032'nin yeterince şarj olacağını, ancak aşırıya kaçmayacağını düşündüm. Ben hatalıydım. DS3231'im, makaledeki gibi ZS-042 olarak da işaretlenmiş olmasına rağmen, onunkinden biraz farklıydı ama neredeyse aynıydı. Bu yüzden resimde görülen diyotu lehimden çözdüm ve CR2032 pil taktım. Diyot olmadan modül pili şarj etmeye çalışmayacaktır. Artık DS3231, güç bağlantısı kesildiğinde bile doğru zamanı tutar ve pil uzun yıllar boyunca iyi durumda olmalıdır.

DEĞİŞİKLİK: microSD Adaptörü

Bu yüzden bu microSD Adaptörü AliExpress.com'dan satın aldım. 5V mikrodenetleyici ile çalışacak şekilde tasarlanmıştır ve hatta seviye değiştirici IC içerir. Uygulamam için 3.3V güç kullanıyorum, bu yüzden girişi voltaj regülatörünün çıkışına kısa devre yaptım. (Seviye değiştirici, 3.3V sinyallerle iyi çalışıyor gibi görünüyor). 3.3V dönüşümleri sarı oje ile işaretliyorum. Şematik ektedir.

2. Adım: Donanım

DONANIM:

Şu anda bunu daha çok bir fizibilite çalışması olarak görüyorum, bu yüzden şemayı tasarladım ve şema başına devreyi devre dışı bıraktım. İkinci resim ana parçaları göstermektedir.

Adım 3: IR ve Maske

IR sensörü MLX90614 için, onu devre tahtasına bağlamak için 4 telli bir kablo oluşturdum. IR sensörüne bir ara parçası yapıştırdım. Sensör, ara parçanın kenarından yaklaşık 2 mm uzaklıktadır.

IR sensörünün arkasına yapışkan bir Velcro parçası taktım. CPAP maskemin yanına yapışkan bir Velcro şeridi yapıştırdım. Şimdi IR sensörü Velcro ile yerinde tutulur. CPAP maskesi cildime karşı tutar.

Bilginize: Bu resimlerden sonra sensörü sağa kaydırdım çünkü genelde sol tarafıma yattım ve bu rahatsız ediciydi.

Yer: Bazen temporal arter termometresi olarak da adlandırılan alın termometresinin alın boyunca süpürülmesi gerekir:

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

Ekli resim bu web sayfasından alınmıştır.

Şimdi IR sensörümün daha çok 12 veya 14 konumunda olduğunu tahmin ediyorum ama amaçlarım için aslında sıcaklık umurumda değil. Ben çoğunlukla zaman içindeki sıcaklık değişimleriyle ilgileniyorum, bu yüzden konum kritik olmamalı.

Adım 4: Arduino Yazılımı

Çizim, zamanı söylemek için DS3231'i kullanır. Çizimin bir başlangıç zamanı (kaydı başlatma), durma zamanı ve kayıt aralığı vardır. Tarih, saat (ondalık), DHT22 sıcaklığı, RH, MLX90614 ortam sıcaklığı ve IR sıcaklığını bir CSV (virgülle ayrılmış değer) dosyasına kaydeder. (Bu dosyayı okumak için Microsoft Excel kullanıyorum)

Yaz saati uygulaması benim için bir sorun oldu. JChristensen tarafından aşağıdakilerle karşılaştım:

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

github.com/JChristensen/Timezone

Bunu kullanmak için önce RTC'yi UTC'ye (Koordineli Evrensel Saat) ayarlamanız gerekir, bu zaman Greenwich, İngiltere'de. Bunu nasıl yapacağımı bilmiyordum ama şu makaleyi buldum:

www.justavapor.com/archives/2482

Dağ zamanı için yeniden yazdı (ekli) UTCtoRTC.ino

Bu, DS3231'i Dağ saatinden 6 saat sonra UTC saatine ayarlar

Sonra saat dilimini Sketch'ime dahil ettim. Dürüst olmak gerekirse, test etmedim, sadece işe yaradığını varsaydım.

Yazılım/Donanım Kurulumu

Ek kitaplıklar gerekli:

github.com/PaulStoffregen/DS1307RTC

github.com/JChristensen/Timezone

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

github.com/adafruit/DHT-sensor-library

DS3231 RTC'ye bir CR2032 pili takın. 3.3v Arduino Pro Micro'ya bağlanın.

UTC'yi RTC.ino'ya çalıştırın. Bu, DS3231'i UTC'ye (Greenwich Ortalama Saati) ayarlar.

Bir microSD kartı biçimlendirin. Windows kullanıyorum, format FAT32. microSD kart adaptörüne takın.

IR sensörünü kurun ve bağlayın.

Yük çizimi, Kızılötesi.ino

Bir geceden sonra microSD kartı çıkarabilir ve bir PC'ye takabilirsiniz.

Night.csv Excel ile açılabilir (Libre Office ile açmanın bir yolu vardır (ücretsiz))

Adım 5: Test Etme ve Sonuç

MS Excel ile microSD kartı okudum. Elektronik tabloda, IRTemp -96 olan Fark adlı başka bir sütun yapıyorum. Bu, 96F civarındaki sıcaklıktaki değişimi gösterir. Ardından, Fark'a kıyasla Saat'i ondalık olarak kullanarak bir grafik oluşturuyorum. Grafik, gece boyunca sıcaklık değişimini gösterir (gerçek sıcaklıkları değil).

Ağustos18 için, yorumlarımla birlikte dosyayı ve grafiği ekledim.

Bazıları, tipik gecenin, uyanmadan birkaç saat öncesine kadar sıcaklığın düştüğü ve tekrar yükselmeye başladığı zaman olduğunu öne sürüyor. Grafik bu modeli takip ediyor gibi görünüyor.

Daha ilginç bulduğum şey, aslında REM uykusu olabilecek tırmanmaya başladığı zamanlar. Saat 3:15'ten 4:50'ye kadar REM uykusunda olduğumu söyleyen aynı geceye ait Withings uyku matımdan uyku verilerim var. Bu, hafifçe yükseldiğinde IR grafiğine çok yakındır. Withing ayrıca, IR'nin gösterdiği kadar geniş olmayan 1:30'dan 2'ye kadar REM'i gösterir.

Uyarı: Bu, Fitbit veya Go2Sleep halkamla hiç uyuşmuyor.

Ağustos 19 için grafiği yorumlarla birlikte ekledim. Pencerelerimi açık tuttuğum için bu alışılmadık bir geceydi, ancak yaklaşık 10 mil ötede duman ve külle esen vahşi bir yangın vardı. Uyumaya gittiğimde, sıcak taraftaydım ve pek iyi uyuyamadım.

ÇÖZÜM:

Yani kurulumum yapmak istediğim şeyi yapıyor gibi görünüyor.

IR sıcaklığı ve REM uykusu arasında olası bir bağlantı gördüğüm için özellikle mutluyum ve daha fazla test yapmayı planlıyorum.