ميزان حرارة بالأشعة تحت الحمراء للنوم: 5 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:36

لذا اشترى Lazy Old Geek (L. O. G) مؤخرًا وحدة حرارية IR ، MLX90614 من Aliexpress.com. مشاهدة الصور

هذا هو نفس نوع المستشعر المستخدم في موازين الحرارة للجبهة والأذن الموضحة في الصورة الثالثة. يطلق عليهم عدم الاتصال لأن عنصر المستشعر الفعلي لا يلامس الجلد حقًا.

أردت أن أجرب هذا لقياس درجة حرارة بشرتي عندما أنام. أعتقد أن الإجماع العام هو أن درجة حرارة جسمك تنخفض عندما تكون نائمًا ، ثم ترتفع كلما استيقظت.

هذه مقالة شيقة:

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

"حتى تصل إلى أدنى نقطة لها قبل بضع ساعات من استيقاظك في الصباح."

"نظرًا لأن درجة الحرارة تعد جزءًا مهمًا من تحديد وقت النوم ، فمن المثير للاهتمام أنه أثناء نوم حركة العين السريعة (REM) ، تتوقف الخلايا المنظمة لدرجة حرارة الدماغ وتترك درجة حرارة جسمك تتحدد من خلال درجة حرارة غرفة نومك أو برودتها."

هنا آخر:

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

من ذروة درجة حرارة الجسم في وقت مبكر من المساء إلى أدنى نقطة قبل الاستيقاظ مباشرة ، تواجه انخفاضًا في درجة حرارة الجسم الأساسية بمقدار درجتين فهرنهايت.

تنخفض درجة حرارة الدماغ والجسم أثناء نوم حركة العين غير السريعة. كلما طالت فترة نوم حركة العين غير السريعة ، انخفضت درجة الحرارة. على النقيض من ذلك ، تزداد درجة حرارة الدماغ أثناء نوم حركة العين السريعة. يرتبط التحكم في درجة حرارة الجسم والدماغ ارتباطًا وثيقًا بتنظيم النوم.

لذلك أردت قياس درجة حرارة جسدي طوال الليل.

الخطوة 1: تصميم ميزان الحرارة بالأشعة تحت الحمراء

تصميمي هو استخدام مستشعر درجة الحرارة MLX90614 IR مع مباعد بحيث تظل المسافة من الجلد ثابتة. لذلك أرتدي قناع CPAP للنوم وسأقوم بتوصيل مستشعر الأشعة تحت الحمراء به. (ربما يمكنك فقط استخدام عصابة رأس). المكان المثالي (على ما يبدو) هو الشريان الصدغي ، لكنني مهتم أكثر بتغير درجة الحرارة بدلاً من درجة الحرارة الفعلية.

سيقوم مستشعر الأشعة تحت الحمراء بتخزين المعلومات على فترات زمنية ثابتة طوال الليل (بدأت بـ 30 ثانية ، لكنني الآن أستخدم 5 دقائق). يقيس MLX90614 أيضًا درجة الحرارة المحيطة للمستشعر.

سأستخدم أيضًا مستشعر درجة الحرارة / الرطوبة DHT22 لمراقبة ظروف الغرفة المحيطة. سيتم تخزين البيانات على بطاقة microSD.

سوف تقوم DS3231 RTC (ساعة الوقت الحقيقي) بتتبع الوقت.

معلومات الجهاز:

MLX90614 مستشعر درجة حرارة الأشعة تحت الحمراء

الجهد: 3 فولت (يوجد أيضًا إصدار 5 فولت)

الواجهة: I2C (SCL / SDA)

مكتبة اردوينو: مكتبة Adafruit

DS3231 RTC ساعة الوقت الحقيقي

الجهد: 3.3-5.5 فولت

الواجهة: I2C (SCL / SDA)

الميزات: بطارية احتياطية

مكتبة اردوينو:

محول microSD

الجهد: 3.3 فولت (معدل)

الواجهة: SPI (SCK / MISO / MOSI / CS)

الميزات: مستوى محول IC

مكتبة اردوينو: SPI

دهت 22

الجهد: 3.3-6 فولت

الواجهة: ناقل سلك رقمي واحد

سمات:

مكتبة اردوينو: مكتبة adafruit / DHT-sensor

3.3 فولت مايكرو برو اردوينو

الجهد 3.3 فولت

الميزات: متحكم ATmega32U4

التعديل: DS3231

من المفترض أن تكون وحدة AliExpress التي اشتريتها مصممة لاستخدام بطارية قابلة لإعادة الشحن ، LIR2032. دائرة الشحن لا تعمل. لقد جربته. بعد يوم تقريبًا ، نفدت البطارية.

حسنًا بعد البحث على الإنترنت ، وجدت هذا المقال:

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

أتفق مع هذا التحليل ، لكنني اعتقدت أن LIR2032 سيتحمل رسومًا كافية ولكن ليس بشكل مفرط. كنت مخطئا. على الرغم من أن DS3231 الخاص بي تم تمييزه أيضًا باسم ZS-042 كما في المقالة ، فقد كان مختلفًا قليلاً عن نظيره ولكن تقريبًا نفس الشيء. لذلك قمت بفك الصمام الثنائي الظاهر في الصورة وقمت بتثبيت بطارية CR2032. بدون الصمام الثنائي ، لن تحاول الوحدة شحن البطارية. الآن يحتفظ DS3231 بالوقت الصحيح حتى مع فصل الطاقة ويجب أن تكون البطارية جيدة لسنوات عديدة.

التعديل: محول microSD

لذلك اشتريت محول microSD هذا من Aliexpress.com. إنه مصمم ليعمل مع متحكم 5 فولت ويحتوي حتى على مستوى IC ذو ناقل الحركة. بالنسبة لتطبيقي ، أستخدم طاقة 3.3 فولت ، لذا فقد قصرت المدخلات إلى خرج منظم الجهد. (يبدو أن ناقل الحركة يعمل بشكل جيد مع إشارات 3.3 فولت). أحدد تحويلات 3.3 فولت باستخدام طلاء أظافر أصفر. التخطيطي مرفق.

الخطوة 2: الأجهزة

المعدات:

في الوقت الحالي ، أنا أعتبر هذا أكثر من دراسة جدوى ، لذلك صممت المخطط التخطيطي وألوح في الدائرة لكل مخطط. الصورة الثانية توضح الأجزاء الرئيسية.

الخطوة 3: الأشعة تحت الحمراء والقناع

بالنسبة لمستشعر الأشعة تحت الحمراء ، MLX90614 ، قمت ببناء كابل 4 أسلاك لتوصيله بلوحة التجارب. لقد قمت بلصق فاصل على مستشعر الأشعة تحت الحمراء. المستشعر على بعد حوالي 2 مم من حافة المباعد.

لقد أرفقت قطعة لاصقة من الفيلكرو في الجزء الخلفي من مستشعر الأشعة تحت الحمراء. على جانب قناع CPAP الخاص بي ، أرفقت شريط فيلكرو لاصق للتزاوج. الآن يتم تثبيت مستشعر الأشعة تحت الحمراء في مكانه باستخدام شريط الفيلكرو. قناع CPAP يثبته على بشرتي.

لمعلوماتك: منذ هذه الصور ، قمت بنقل المستشعر إلى الجانب الأيمن ، حيث أنني استلقي بشكل عام على جانبي الأيسر وكان الأمر غير مريح.

الموقع: من المفترض أن يتم تمرير مقياس حرارة الجبهة ، الذي يُطلق عليه أحيانًا مقياس حرارة الشريان الصدغي ، عبر الجبهة:

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

الصورة المرفقة من صفحة الويب هذه.

الآن أظن أن مستشعر الأشعة تحت الحمراء الخاص بي موجود في الموقع 12 أو 14 ولكن لأغراضي لا أهتم بدرجة الحرارة الفعلية. أنا مهتم في الغالب بتغيرات درجات الحرارة بمرور الوقت ، لذا لا ينبغي أن يكون الموقع حرجًا.

الخطوة 4: برنامج اردوينو

يستخدم الرسم DS3231 لمعرفة الوقت. يحتوي الرسم على وقت بدء (بدء التسجيل) ، ووقت إيقاف وتسجيل فاصل زمني. يسجل التاريخ والساعة (عشري) ودرجة حرارة DHT22 و RH ودرجة الحرارة المحيطة MLX90614 ودرجة حرارة الأشعة تحت الحمراء إلى ملف CSV (قيمة مفصولة بفاصلة). (أستخدم Microsoft Excel لقراءة هذا الملف)

لقد كان التوقيت الصيفي مشكلة بالنسبة لي. جريت عبر ما يلي بواسطة JChristensen:

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

github.com/JChristensen/Timezone

لاستخدام هذا ، عليك أولاً ضبط RTC على UTC (التوقيت العالمي المنسق) ، هذا هو الوقت في غرينتش ، إنجلترا. حسنًا ، لم أكن أعرف كيفية القيام بذلك ولكني وجدت هذه المقالة:

www.justavapor.com/archives/2482

أعد كتابته للتوقيت الجبلي (مرفق) UTCtoRTC.ino

يؤدي هذا إلى ضبط DS3231 على التوقيت العالمي المنسق (UTC) بعد 6 ساعات من توقيت الجبل

ثم أدرجت المنطقة الزمنية في سكتش الخاص بي. لأكون صادقًا ، لم أختبر ذلك ، لذا فقط على افتراض أنه يعمل.

إعداد البرامج / الأجهزة

مكتبات إضافية مطلوبة:

github.com/PaulStoffregen/DS1307RTC

github.com/JChristensen/Timezone

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

github.com/adafruit/DHT-sensor-library

قم بتثبيت بطارية CR2032 في DS3231 RTC. قم بتوصيله بـ 3.3 فولت Arduino Pro Micro.

قم بتشغيل UTC إلى RTC.ino. يقوم هذا بتعيين DS3231 إلى UTC (توقيت غرينتش).

قم بتهيئة بطاقة microSD. أنا أستخدم Windows ، التنسيق هو FAT32. أدخله في محول بطاقة microSD.

قم بإعداد وتوصيل مستشعر الأشعة تحت الحمراء.

تحميل رسم ، Infrared.ino

بعد ليلة ، يمكنك إخراج بطاقة microSD وتوصيلها بجهاز الكمبيوتر.

يمكن فتح Night.csv باستخدام Excel (توجد طريقة لفتحه باستخدام Libre Office (مجانًا))

الخطوة 5: الاختبار والاستنتاج

قرأت بطاقة microSD مع MS Excel. في جدول البيانات ، أقوم بعمل عمود آخر يسمى الفرق وهو IRTemp -96. يوضح هذا الاختلاف في درجة الحرارة حول 96 درجة فهرنهايت. ثم أقوم بإنشاء مخطط باستخدام الساعة في النظام العشري مقارنة بالفرق. يوضح الرسم البياني تغير درجة الحرارة طوال الليل (وليس درجات الحرارة الفعلية).

في 18 أغسطس ، قمت بتضمين الملف والمخطط مع تعليقاتي.

يقترح البعض أن الليلة النموذجية هي عندما تنخفض درجة الحرارة حتى ساعتين قبل الاستيقاظ عندما تبدأ في الارتفاع مرة أخرى. يبدو أن الرسم البياني يتبع هذا النمط.

ما أجده أكثر إثارة للاهتمام هو الأوقات التي تبدأ فيها في الصعود والتي قد تكون في الواقع نوم حركة العين السريعة. لدي بيانات نوم من سجادة نوم Withings الخاصة بي لنفس الليلة والتي تشير إلى أنني كنت في نوم حركة العين السريعة من 3:15 إلى 4:50 صباحًا. يتوافق هذا بشكل وثيق مع الرسم البياني للأشعة تحت الحمراء عندما ارتفع قليلاً. يُظهر The Withing أيضًا حركة العين السريعة من 1:30 إلى 2 وهي ليست بنفس عرض الأشعة تحت الحمراء.

تحذير: هذا لا يتفق على الإطلاق مع جهاز Fitbit أو خاتم Go2Sleep الخاص بي.

في 19 أغسطس ، قمت بتضمين الرسم البياني مع التعليقات. كانت هذه ليلة غير عادية حيث فتحت نوافذي ولكن كان هناك حريق هائل على بعد حوالي 10 أميال يتصاعد منه الدخان والرماد. عندما ذهبت للنوم ، كنت على الجانب الدافئ ولم أنم جيدًا.

استنتاج:

لذا يبدو أن إعدادي يفعل ما أريده أن يفعله.

يسعدني بشكل خاص أن أرى ارتباطًا محتملاً بين درجة حرارة الأشعة تحت الحمراء ونوم حركة العين السريعة والتخطيط لإجراء بعض الاختبارات الإضافية.