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ASSEMBLY MANUAL

🌬️ ESP32-C5 空氣品質監測站 — 組裝說明書

ESP32 全系列 × 3D 列印實作系列 · 第 5 篇 · 文件版本 v2.0(2026-10-15)

⏱️ 總工時:約 75 分鐘(不含 3D 列印) 🎯 難度:★★★☆☆ 中等(無焊接:全部排針 + DuPont 線) 🔧 工具:十字起子、I2C 掃描 sketch、吹風機

🧰 零件與工具確認

① 底盒 ×1(PETG) ② 感測器分層艙 + 隔板 ×1 ③ 進氣柵艙蓋 ×1(PLA 對比色) ④ OLED 窗框 ×1 ⑤ 導光環 ×1(透明 PETG) ⑥ ESP32-C5 DevKitC ×1 ⑦ CM1106 CO2 ×1 ⑧ SGP41 ×1 ⑨ BME688 ×1 ⑩ OLED + 燈環 + 蜂鳴器 🔧 M2×6 螺絲 ×8、M3 熱嵌螺母 ×4 🔧 330Ω / 1kΩ 電阻各一
⚠️ 開工前用吹風機把五個列印件的柵格與卡扣逐一試裝——卡不進去是列印問題,裝到一半才發現會很挫折。
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列印與後處理

⏱️ 列印約 3.5 小時🎯 難度 ★☆☆☆☆
① 底盒(主板艙) ② 分層艙+隔板 ③ 進氣柵艙蓋 ④ OLED 窗框 ⑤ 透明導光環 隔板卡扣朝下組裝測試一次,確認卡到底
  1. 主體四件 PETG、艙蓋對比色 PLA、導光環透明 PETG(0 填滿 3 層壁)。
  2. 熱嵌 M3 銅螺母 ×4(底盒壁掛孔);烙鐵 240°C 慢壓入,冷卻後不晃。
  3. 導光環內側用 400 號砂紙乾磨霧化——透明件不霧化,燈珠會顆粒分明。
💡 艙蓋是整台機器唯一的「配色」機會:做兩三個顏色輪替,監測站就不會醜成儀器。
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感測器艙組裝(本專案的靈魂)

⏱️ 20 分鐘🎯 難度 ★★★☆☆
⑦ CM1106 光腔開孔朝下 ⑧ SGP41 ⑨ BME688 ⑧⑨ 距離主板側隔板 ≥15mm ③ 進氣柵(朝下)— CM1106 開孔正對柵格中心
  1. CM1106 卡入艙位,光腔開孔正對進氣柵中心孔——偏一格,反應時間多 30 秒。
  2. SGP41、BME688 卡入副位,距離主板側隔板 ≥15mm。
  3. 三顆感測器的 SDA/SCL 並掛 DuPont 線回主板艙(I2C0:GPIO5/4)。
  4. 先不蓋艙蓋,等步驟 5 校正完成再蓋。
⚠️ 感測器pin腳不要硬折整齊——NDIR 模組內部是光學腔體,硬折會應變漂移。用軟線留 1cm 餘量。
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隔板 + 主板艙

⏱️ 15 分鐘🎯 難度 ★★☆☆☆
隔板(卡到底!) ⑥ ESP32-C5 USB-C 朝後孔 ⑩ OLED ⑩ 燈環+⑤導光環 ⑩ 蜂鳴器 燈環 5V/GND 直接分電源器,只訊號進板
  1. 隔板卡入底盒卡槽,確認卡到底(這是 CO2 準度的規格件,不是裝飾)。
  2. C5 主板四角 M2 螺鎖銅柱,USB-C 口對後方開孔。
  3. OLED 貼窗框、燈環貼導光環內側(雙面膠)、蜂鳴器入圓孔。
  4. 接線:I2C0(GPIO5/4)→感測器艙、I2C1(GPIO7/6)→OLED、GPIO8-330Ω→燈環、GPIO9-1kΩ→蜂鳴器。
💡 燈環的 5V 與 GND 直接從電源器分線(與板子共地),不要讓 240mA 燈電流走板上的細走線——這是呼吸燈亂閃的第一名原因。
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燒錄與 I2C 全線檢查

⏱️ 15 分鐘🎯 難度 ★★★☆☆
Scanning I2C0... found 0x50 CM1106 ✓ found 0x59 SGP41 ✓ found 0x76 BME688 ✓ Scanning I2C1... found 0x3C OLED ✓ 5G band selected ✓ 四個地址全中 + 「5G band selected」才進下一步
  1. 板型選 ESP32 C5 Dev Module;先燒 I2C scanner:I2C0 應出現 0x50 / 0x59 / 0x76,I2C1 出現 0x3C。
  2. 缺誰查誰:地址沒出現 = 那顆的 DuPont 線鬆了(本專案 90% 的「壞掉」是鬆了)。
  3. 燒主程式,序列埠確認 5G band selected——沒有就檢查路由器 5G 是否 WPA2/WPA3。
  4. 看 30 秒 CO2 數:應在 400~600 ppm 區間浮動(室內正常值)。
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CO2 校正與封裝

⏱️ 20 分鐘(含通風等待)🎯 難度 ★★★☆☆
開窗 + 風扇對吹 10 分鐘(室外空氣 = 400ppm) 序列埠下 CAL400 偏移寫入 NVS 蓋艙蓋 ABC 自動基線 保持開啟
  1. 開窗 + 電扇對監測站吹外部空氣 10 分鐘(都會區室外 ≈ 400~420 ppm)。
  2. 數值穩定後序列埠下 CAL400:偏移寫入 NVS,重開機保留。
  3. ABC 自動基線校正保持開啟;只有「24 小時封閉且無人外出」的房間才需要關 ABC。
  4. 校正完成 → 蓋上進氣柵艙蓋,四顆 M2 螺絲對角鎖緊。
項目標準實測
室外吹 10 分鐘後400~420 ppm________
對著光腔呵氣應 5 秒內衝上 1,500+________
開窗後回落10 分鐘內回到 600 以下________
💡 呵氣測試是 NDIR 的「活體確認」:CO2 不衝 = 光腔開孔沒對到柵格,拆開重對,別急著懷疑感測器。
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定位與验收

⏱️ 10 分鐘🎯 難度 ★☆☆☆☆
冷氣出風口 ✗ ✓ 離地 100~120cm 人(坐著) 1~2m 廚房 ✗
  1. 離地 100~120cm(坐姿呼吸高度)、離常坐位置 1~2m。
  2. 避開:冷氣/暖氣出風口、廚房油煙 2m 內、窗框直吹路徑。
  3. 验收:正常呼吸燈綠;午餐後關閉門窗 1 小時應看到轉琥珀——看到了,代表它真的在測「你們的空氣」。
  4. HA 端確認 home/aqi-c5/state 每 30 秒更新,儀表板上路。
💡 第一週讓 ABC 基線學習:期間偶爾開窗(它假設「每天最低點 = 400ppm」),完全不開窗的房間請改用步驟 5 手動校正並關閉 ABC。

♻️ 保養

  1. 每 3 個月吸塵進氣柵(乾擦,不可水洗——光腔進水即報銷)。
  2. 每年重新執行一次步驟 5 校正;CM1106 燈源壽命 8 年,比這台機器的所有友軍都久。