Termometer IR untuk Tidur: 5 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:54

Jadi Geek Tua Malas (L. O. G.) ini baru saja membeli modul termal IR, MLX90614 dari AliExpress.com. Lihat gambar

Ini adalah jenis sensor yang sama yang digunakan pada termometer dahi dan telinga yang ditunjukkan pada gambar ketiga. Mereka disebut non-kontak karena elemen sensor yang sebenarnya tidak benar-benar menyentuh kulit.

Saya ingin mencoba ini untuk mengukur suhu kulit saya ketika saya tidur. Saya pikir konsensus umum adalah bahwa suhu tubuh Anda turun saat Anda tidur, lalu naik saat Anda bangun.

Berikut artikel menarik:

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

“sampai mencapai titik terendah beberapa jam sebelum Anda bangun di pagi hari. “

“Karena suhu adalah bagian penting dalam menentukan kapan kita tertidur, menarik bahwa selama tidur gerakan mata cepat (REM), sel pengatur suhu otak Anda mati dan membiarkan suhu tubuh Anda ditentukan oleh seberapa hangat atau dingin kamar tidur Anda..”

Ini yang lain:

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

“Dari puncak suhu tubuh Anda di sore hari hingga titik terendah sebelum bangun tidur, Anda mengalami penurunan suhu tubuh inti 2 derajat Fahrenheit.

Suhu otak dan tubuh turun selama tidur NREM. Semakin lama episode tidur NREM, semakin banyak suhu yang turun. Sebaliknya, suhu otak meningkat selama tidur REM. Kontrol suhu tubuh dan otak terkait erat dengan pengaturan tidur.”

Jadi saya ingin mengukur suhu tubuh saya sepanjang malam.

Langkah 1: Desain Termometer IR

Desain saya menggunakan sensor suhu IR MLX90614 dengan spacer agar jarak dari kulit tetap konstan. Jadi saya memakai topeng CPAP untuk tidur dan akan memasang sensor IR padanya. (Anda mungkin bisa menggunakan ikat kepala saja). Lokasi yang ideal adalah (tampaknya) arteri temporal tetapi saya lebih tertarik pada perubahan suhu daripada suhu sebenarnya.

Sensor IR akan menyimpan informasi pada interval tetap sepanjang malam (saya mulai dengan 30 detik, tetapi sekarang menggunakan 5 menit). MLX90614 juga mengukur suhu sekitar sensor.

Saya juga akan menggunakan sensor Suhu/Kelembaban DHT22 untuk memantau kondisi ruangan sekitar. Data akan disimpan pada kartu microSD.

Sebuah DS3231 RTC (Real Time Clock) akan melacak waktu.

INFORMASI PERANGKAT:

Sensor Suhu IR MLX90614

Tegangan: 3V (Ada juga versi 5V)

Antarmuka: I2C (SCL/SDA)

Perpustakaan Arduino: Perpustakaan Adafruit

DS3231 RTC Jam Waktu Nyata

Tegangan: 3.3-5.5V

Antarmuka: I2C (SCL/SDA)

Fitur: baterai cadangan

Perpustakaan Arduino:

adaptor microSD

Tegangan: 3.3V (dimodifikasi)

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

Fitur: IC konverter level

Perpustakaan Arduino: SPI

DHT22

Tegangan: 3.3-6V

Antarmuka: bus satu kawat digital

Fitur:

Perpustakaan Arduino: adafruit/DHT-sensor-library

3.3V Mikro Pro Arduino

Tegangan 3.3V

Fitur: Mikrokontroler ATmega32U4

MODIFIKASI: DS3231

Modul AliExpress yang saya beli seharusnya dirancang untuk menggunakan baterai isi ulang, LIR2032. Sirkuit pengisian tidak berfungsi. Saya mencobanya. Setelah sekitar satu hari, baterainya mati.

Nah setelah beberapa pencarian di Internet, saya menemukan artikel ini:

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

Saya setuju dengan analisis ini tetapi berpikir bahwa LIR2032 akan mengisi daya secara memadai tetapi tidak berlebihan. Saya salah. DS3231 saya meskipun juga ditandai sebagai ZS-042 seperti pada artikel itu sedikit berbeda dari miliknya tetapi hampir sama. Jadi saya melepas solder dioda yang terlihat pada gambar dan memasang baterai CR2032. Tanpa dioda, modul tidak akan mencoba mengisi baterai. Sekarang DS3231 memegang waktu yang tepat bahkan dengan daya terputus dan baterai harus baik selama bertahun-tahun.

MODIFIKASI: Adaptor microSD

Jadi saya membeli Adaptor microSD ini dari AliExpress.com. Ini dirancang untuk berjalan dengan mikrokontroler 5V dan bahkan termasuk IC pemindah level. Untuk aplikasi saya, saya menggunakan daya 3.3V jadi saya korsleting input ke output regulator tegangan. (Penggeser level tampaknya berfungsi baik dengan sinyal 3.3V). Saya menandai konversi 3.3V dengan cat kuku kuning. Skema terlampir.

Langkah 2: Perangkat Keras

PERANGKAT KERAS:

Saat ini saya menganggap ini lebih sebagai studi kelayakan jadi saya merancang skema dan papan tempat memotong roti sirkuit per skema. Gambar kedua menunjukkan bagian utama.

Langkah 3: IR dan Masker

Untuk sensor IR, MLX90614, saya membuat kabel 4 kawat untuk menghubungkannya ke papan tempat memotong roti. Saya menempelkan spacer ke sensor IR. Sensor berjarak sekitar 2mm dari tepi spacer.

Saya menempelkan sepotong Velcro perekat ke bagian belakang sensor IR. Di sisi topeng CPAP saya, saya menempelkan strip Velcro perekat kawin. Sekarang sensor IR ditahan di tempatnya dengan Velcro. Masker CPAP menahannya di kulit saya.

FYI: Sejak foto-foto ini, saya memindahkan sensor ke sisi kanan, karena saya biasanya berbaring di sisi kiri saya dan itu tidak nyaman.

Lokasi: Termometer dahi, kadang-kadang disebut termometer arteri temporal, seharusnya menyapu dahi:

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

Gambar terlampir adalah dari halaman web ini.

Sekarang saya menduga bahwa sensor IR saya lebih pada lokasi 12 atau 14 tetapi untuk tujuan saya, saya tidak peduli dengan suhu sebenarnya. Saya sebagian besar tertarik pada perubahan suhu dari waktu ke waktu sehingga lokasi tidak boleh kritis.

Langkah 4: Perangkat Lunak Arduino

Sketsa menggunakan DS3231 untuk memberitahu waktu. Sketsa memiliki waktu mulai (mulai merekam), waktu berhenti dan interval perekaman. Ini mencatat tanggal, jam (desimal), suhu DHT22, RH, suhu sekitar MLX90614, dan suhu IR ke file CSV (nilai yang dipisahkan koma). (Saya menggunakan Microsoft Excel untuk membaca file ini)

Waktu Musim Panas telah menjadi masalah bagi saya. Saya menemukan yang berikut ini oleh JChristensen:

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

github.com/JChristensen/Timezone

Untuk menggunakan ini, pertama Anda harus mengatur RTC ke UTC (Coordinated Universal Time), kali ini di Greenwich, Inggris. Yah, saya tidak tahu bagaimana melakukannya tetapi menemukan artikel ini:

www.justavapor.com/archives/2482

Tulis ulang untuk waktu Gunung (terlampir) UTCtoRTC.ino

Ini menetapkan waktu DS3231 ke UTC 6 jam lebih lambat dari waktu Gunung

Kemudian saya memasukkan zona waktu ke dalam Sketch saya. Sejujurnya, saya belum mengujinya, jadi anggap saja itu berhasil.

Pengaturan Perangkat Lunak/Perangkat Keras

Perpustakaan tambahan yang dibutuhkan:

github.com/PaulStoffregen/DS1307RTC

github.com/JChristensen/Timezone

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

github.com/adafruit/DHT-sensor-library

Pasang baterai CR2032 di DS3231 RTC. Hubungkan ke Mikro Arduino Pro 3.3v.

Jalankan UTC ke RTC.ino. Ini menetapkan DS3231 ke UTC (Greenwich Mean Time).

Memformat kartu microSD. Saya menggunakan Windows, formatnya FAT32. Masukkan ke dalam adaptor kartu microSD.

Siapkan dan sambungkan sensor IR.

Muat sketsa, Infrared.ino

Setelah semalaman, Anda dapat mengeluarkan kartu microSD dan mencolokkannya ke PC.

Night.csv dapat dibuka dengan Excel (ada cara untuk membukanya dengan Libre Office (gratis))

Langkah 5: Pengujian dan Kesimpulan

Saya membaca kartu microSD dengan MS Excel. Di spreadsheet, saya membuat kolom lain bernama Difference yaitu IRTemp -96. Ini menunjukkan variasi suhu sekitar 96F. Kemudian saya membuat grafik menggunakan Jam dalam desimal dibandingkan dengan Selisih. Grafik menunjukkan perubahan suhu sepanjang malam (bukan suhu sebenarnya).

Untuk Aug18, saya menyertakan file dan bagan dengan komentar saya.

Beberapa menyarankan malam yang khas adalah ketika suhu turun sampai beberapa jam sebelum bangun ketika mulai naik lagi. Bagan tampaknya mengikuti pola itu.

Yang menurut saya lebih menarik adalah saat-saat mulai menanjak yang mungkin sebenarnya adalah tidur REM. Saya memiliki data tidur dari alas tidur Withings saya untuk malam yang sama yang mengatakan bahwa saya berada dalam tidur REM dari pukul 3:15 hingga 4:50 pagi. Ini berhubungan erat dengan grafik IR ketika naik sedikit. Withing juga menunjukkan REM dari 1:30 hingga 2 yang tidak selebar yang ditunjukkan IR.

Peringatan: Ini sama sekali tidak sesuai dengan Fitbit saya atau cincin Go2Sleep saya.

Untuk 19 Agustus, saya menyertakan bagan dengan komentar. Ini adalah malam yang tidak biasa karena jendela saya terbuka tetapi ada api liar sekitar 10 mil jauhnya yang meniupkan asap dan abu. Ketika saya pergi tidur, saya berada di sisi yang hangat dan tidak tidur dengan baik.

KESIMPULAN:

Jadi pengaturan saya tampaknya melakukan apa yang saya inginkan.

Saya sangat senang melihat kemungkinan hubungan antara suhu IR dan tidur REM dan berencana untuk melakukan beberapa pengujian lebih lanjut.