Projeto e construção de um dispositivo de medição de luminosidade e temperatura para o estudo de ritmos biológicos humanos

Abstract

Esse trabalho apresenta a concepção, projeto e construção de um dispositivo para realizar medições ligadas ao estudo sobre a alteração dos ritmos biológicos humanos em exposição prolongada à iluminação artificial. A coleta de dados inclui a luminosidade e temperatura de um ambiente hospitalar, atendendo aos critérios propostos para sua utilização em um projeto de pesquisa do Hospital de Clínicas de Porto Alegre. Os sensores desses parâmetros ambientais são ligados a dois tipos de microcontroladores, ambos capazes de armazenar e transmitir os resultados para posterior análise. Os processadores empregados são do tipo Arduino Uno e NodeMCU. Os resultados dos parâmetros ambientais são analisados a partir da montagem final dos dispositivos. Os valores de iluminância apresentam uma diferença relação à referência utilizada, que tende a se anular para valores de lux próximos de zero e oscila em torno de 40 a 50% do resultado da referência para valores acima de 100 lux, sendo necessárias novas análises para resultados mais concretos. Como parâmetro adicional, a temperatura de cor da luz ambiente aproxima-se bem dos valores nominais fornecidos por fabricantes de lâmpadas fluorescentes, incandescentes e de LED. A temperatura é lida para a faixa de 4°C à 40°C, sendo criada uma curva de ajuste resultante das medições preliminares que apresenta um coeficiente de correlação de 0,99 e um desvio padrão de 0,81°C. Os dispositivos foram acondicionados em caixas de proteção obtidas através de uma impressora 3D e foi estabelecida uma comunicação com uma plataforma web para o acompanhamento das medições realizadas.

This paper presents the conception, project and construction of a device capable of measuring different parameters for a study regarding changes in human biological rhythms for people in prolonged exposure to artificial illumination. The collected date includes luminosity and temperature of hospital rooms, following the criteria established by the research project of the Hospital de Clínicas de Porto Alegre. These parameters’ sensors are connected to two types of microcontrollers, both capable of storing and transmitting the collected data for further analysis. The boards used are the Arduino Uno and the NodeMCU. The results of the ambient parameters are analyzed after the final assembly of the devices. The illuminance measurements have a gap in relation to the utilized reference, that tends to null for lux values next to zero and oscillates between 40 and 50% for values above 100 lux, being necessary further analysis for more concrete results. As an additional parameter, color temperature was evaluated, noting that the sensor was able to achieve results with good approximation to nominal values determined by different brands of incandescent, fluorescent and LED lamps. The temperature is read between 4°C and 40°C, being able to form an adjust curve with a correlation coefficient of 0,99 and a standard deviation of 0,81°C. The devices were put in protector cases built with a 3D printer and a communication was stablished with a web platform in order to follow the measurements made.