ESP32 智慧孵化器 — 小雞不加班

📋 專案概述

兒子的自然課要觀察「小雞怎麼來」，我興沖沖買了台 499 元的淘寶孵化器。第 3 天凌晨 2 點 47 分，社區跳電 22 分鐘——等電來了，12 顆受精蛋裡有 5 顆的胚胎就停在第 18 天。售後客服的回覆很乾脆：「親，斷電不保固喔。」第 9 天我更氣：凌晨偷看發現加熱器全功率燒，溫度計顯示 39.6°C——那台機器的「恆溫」就是低於 37 全開、高於 39 關機，±1°C 的鐘擺把胚胎熱得半死。499 元買到的是一個沒有大腦的保溫箱。

雞胚胎的容錯窗口比我想像的窄得多：孵化溫度帶 37.5~38.5°C，但最佳孵化率需要穩定在 37.8°C ± 0.2°C；連續 4 小時不翻蛋，胚胎會黏殼死亡；出雛前 3 天濕度要從 55% 拉到 65%。這些「日程表」恰好是微控制器最擅長的領域。市售選項：

品牌孵化器（1,500~3,000 元）：溫控仍是繼電器式 ON/OFF，實測多半 ±0.5°C 起跳；沒有斷電推播、沒有翻蛋記錄，出雛率全靠祈禱。
水族加熱棒改：溫度解析度與控制帶都不對（25~32°C 規格），且沒有濕度維度。
保溫箱 + 陶爐 + 人工盯：農友傳統做法，代价是 21 天睡不了整覺——凌晨定鬧鐘起來翻蛋的滋味，我媽當年養雞時親口描述過。

關鍵洞察：孵化失敗的三大原因——溫度超標、斷電、忘記翻蛋——全部是「感測 + 定時 + 推播」問題，ESP32 一次解完。本專案總成本 570 元：

PID 恆溫 ±0.2°C：PWM 比例控制取代 ON/OFF 鐘擺，加熱功率隨散熱損失連續調整
雙重過溫保護：韌體 38.8°C 軟斷 + 獨立 40°C 溫度保險絲串在加熱迴路——韌體死機也燒不死蛋
斷電偵測推播：供電消失 15 分鐘 Telegram 告警（留 15 分鐘是因為多數跳電在 10 分鐘內恢復，避免誤報）
自動翻蛋：每 4 小時 90° 往復，翻蛋失敗（馬達堵轉）立即推播
21 天日程：D1-18 濕度 55%、D19-21 自動升 65% 目標值、D21 後翻蛋停止（出雛期打擾小雞是減分项）
OLED 儀表：溫度、濕度、第幾天、下次翻蛋倒數，走過瞄一眼

成本效益：品牌機 1,500 元起跳還不含你要的三件事；本專案 570 元全部都有，而且控制邏輯透明可改——鵪鶉、鴨子、烏龜的溫度曲線改三個常數就行。

為什麼選 ESP32-WROOM-32（經典款）？

需求	經典 ESP32 的優勢
24/7 穩定性	2016 年至今十年量產的最成熟平台，社群案例最多——孵化器跑 21 天不能當白老鼠
控制不能被打斷	雙核分工：核心 0 跑 PID（100ms 週期），核心 1 跑 Wi-Fi 推播，網路重連不卡控溫
週邊多	加熱 + 風扇 + 馬達 H 橋×2 + 超聲波霧化 + 水溫感測 + OLED + 時鐘 = 12 支 IO，36 GPIO 綽綽有餘
成本	WROOM-32 模組價格已殺到 90 元，比 C3 還便宜

🧱 硬體清單

項目	型號	數量	預估單價	備註
主控板	ESP32-WROOM-32 DevKitC	1	~110 元	選 CP2102 或 CH9102 版本皆可
溫濕度	SHT31-D（I2C，±2%RH）	1	~85 元	探頭裝箱內蛋盤高度；DHT22 的 ±5%RH 做不了濕度目標管理
加熱器	PTC 陶瓷加熱片 12V 15W	1	~65 元	PTC 自限溫 + PWM 調功率，雙保險
加熱驅動	IRLZ44N 邏輯級 MOSFET	1	~10 元	10k 下拉 + 100Ω 閘極；PWM 用 LEDC 5kHz（無聲）
翻蛋馬達	TT 減速馬達（TT Motor）	1	~25 元	1:120 減速比，扭矩夠拖 12 顆蛋的轉盤
馬達驅動	DRV8833 模組	1	~35 元	比 L298N 省兩顆二極體壓降；STBY 拉高使能
濕度來源	超聲波霧化片 24mm + 驅動板	1 組	~45 元	霧化片放外置水箱，經矽膠管入箱——絕不直接對蛋噴
水溫安全	DS18B20 防水探頭	1	~25 元	放水箱：水溫 > 33°C 停止霧化，防「溫水蒸氣燉蛋」
顯示	SSD1306 0.96" I2C OLED	1	~75 元	與 SHT31 共總線（0x3C / 0x44）
RTC	DS3231（帶 AT24C32）	1	~28 元	CR1220 電池：斷電 21 天日程不亂，復電自動對 NTP
安全	40°C 常閉溫度保險絲（KSD9700）	1	~15 元	貼綁加熱片本體，串 12V 迴路，獨立於韌體
其他	4010 風扇、1N5822、電阻組、12V/2A 電源	1 組	~92 元	風扇讓熱空氣循環，蛋盤各點溫度差 < 0.3°C
合計			~570 元	不含保麗龍箱（1.5 箱 130 元或既有冰箱保鮮盒）

🔌 接線圖

▲ 加熱/馬達走 12V 動力迴路，主板只出訊號；霧化器經 PNP 驅動，共陽接法讓 GPIO 低準位才開啟（預設安全）。

詳細接線

ESP32 腳位	連接	說明
GPIO21 / GPIO22	SHT31 + OLED + DS3231 的 SDA / SCL	共 I2C；DS3231 VCC 接 3V3，斷電靠 CR1220
GPIO25	IRLZ44N 閘極（經 100Ω）	LEDC 5kHz PWM；10k 下拉：復位期間加熱預設關
GPIO27 / GPIO14	DRV8833 AIN1 / AIN2	STBY 接 3V3；兩腳同時 LOW = 滑行停止（不煞車翻蛋盤）
GPIO35	DRV8833 Cp 電流偵測	堵轉時 Cp 電壓升高 → 翻蛋失敗偵測（GPIO35 輸入專用腳）
GPIO32	S8550 基極（經 1kΩ）→ 霧化驅動板	共陽：GPIO LOW 才霧化——復位期間霧化預設關，防燉蛋
GPIO4	DS18B20 DQ（4.7kΩ 上拉 3V3）	探頭沉入水箱底部
GPIO18	S8050 → 4010 風扇	循環風扇隨 PID 輸出間歇運轉
GND	全部共地單點匯流	霧化板與馬達地線直接回電源端

ASCII 對照表（DevKitC 左列 / 右列）

  ┌──────────────────────────┐
  │ ESP32-WROOM-32 DevKitC   │
  │  GPIO21 ○──── I2C SDA ── SHT31 / OLED / DS3231
  │  GPIO22 ○──── I2C SCL ──（同上共總線）
  │  GPIO25 ○──── IRLZ44N 閘極（100Ω 串 + 10k 下拉）
  │  GPIO27 ○──── DRV8833 AIN1      GPIO14 ○──── DRV8833 AIN2
  │  GPIO35 ○──── DRV8833 Cp（堵轉偵測，輸入專用）
  │  GPIO32 ○──── S8550 基極 → 霧化驅動板（LOW=開）
  │  GPIO4  ○──── DS18B20 DQ（4.7k 上拉）
  │  GPIO18 ○──── S8050 基極 → 循環風扇
  │  5V     ○──── MP1584 輸出       GND ○──── 單點共地排
  └──────────────────────────┘
  加熱迴路（不過主板）：
  12V(+) ── 40°C KSD9700 ── PTC(+) ── PTC(−) ── MOSFET D
             MOSFET S ── 電源 GND（單點共地）

⚠️ 兩條鐵律：(1) 40°C 保險絲感溫面必須貼綁加熱片本體；(2) 霧化片供電走「GPIO LOW 才開」的共陽接法——ESP32 復位期間 GPIO 浮空，任何「HIGH 才開」的接法在當機重啟的瞬間都可能把蛋燉了。

🖨️ 3D 列印零件

零件清單

零件	數量	材質建議	顏色	列印時間
翻蛋轉盤（12 蛋位）	1	PETG	白	~110 min
蛋槽插片（V 形）	12	PETG	白	~40 min
馬達齒箱支架	1	PETG	黑	~35 min
SHT31 通風罩	1	PETG	白	~15 min
霧氣導流板	1	PETG	灰	~15 min
控制頂蓋（卡箱緣）	1	PETG	白	~50 min

列印設定

材質：PETG——箱內常溫 37.8°C + 高濕，PLA 長期受潮受熱會翹；ABS 味道大，密閉箱內會熏蛋（孵化期蛋殼有氣孔，別開玩笑）
填滿：轉盤 25%（承重），其餘 15%
層厚：0.2mm；轉盤圓周縫隙用 0.28mm 線寬填死，避免蛋滾出
後處理：全部零件 50°C 溫水 + 小蘇打清洗後使用，列印殘留物別進箱

設計要點

V 形蛋槽：每槽 78° 夾角，蛋大頭朝上；轉盤整體 ±45° 翻轉（等效翻蛋 90°），比整盤傾斜式受力均勻。
齒箱減速：TT 馬達 + 3:1 列印齒輪組，扭矩翻倍且翻蛋動作慢（0.5 轉/分）——蛋需要「緩慢挪動」而不是「甩動」。
霧氣導流：霧氣入口在箱壁下緣，導流板把霧氣打散貼箱壁上升，出口在對角上緣——蛋盤正上方無直吹氣流。
感測器罩：SHT31 懸在蛋盤高度、避開霧氣入口直線路徑；罩體朝下開孔防冷凝水滴落。

💻 程式碼

📐 註解規範：區塊以框註分段；函式以框註說明用途／參數／回傳；行內註解一律解釋「為什麼」而非「做什麼」。全系列文章採同一規範。
📦 相依：Arduino core for ESP32 ≥ 2.0.14（開發板選「ESP32 Dev Module」）、Adafruit_SHT31 ≥ 1.2、Adafruit SSD1306 ≥ 2.5、RTClib ≥ 1.13、OneWire ≥ 2.3.7、DallasTemperature ≥ 3.9。

/* ============================================================
 *  ESP32 智慧孵化器  |  Smart Egg Incubator
 *  ------------------------------------------------------------
 *  功能：PID 恆溫 37.8°C ±0.2°C + 21 天日程濕度管理 + 每 4 小時
 *        翻蛋（堵轉偵測）+ 斷電 15 分鐘推播 + OLED 儀表
 *  硬體：ESP32-WROOM-32 + SHT31 + SSD1306 + DS3231 + PTC 15W
 *        + IRLZ44N + DRV8833/TT 馬達 + 超聲波霧化 + DS18B20
 *  供電：12V 2A → MP1584 5V → 板 5V（加熱/馬達走 12V 動力迴路）
 *  相依：Arduino core for ESP32 ≥2.0.14（板型 ESP32 Dev Module）
 *        Adafruit_SHT31 / Adafruit_SSD1306 / RTClib / OneWire
 *        DallasTemperature / WiFi / HTTPClient
 *  安全：韌體 38.8°C 軟斷 + 硬體 40°C 保險絲；霧化共陽 LOW=開
 *        （復位期間加熱與霧化預設關閉）
 * ============================================================ */
#include <WiFi.h>
#include <HTTPClient.h>
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_SHT31.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>
#include <RTClib.h>
#include <OneWire.h>
#include <DallasTemperature.h>

/* ------------------------------------------------------------
 * 1. 設定區
 * ------------------------------------------------------------ */
const char* WIFI_SSID = "YOUR_WIFI";
const char* WIFI_PASS = "YOUR_PASSWORD";
const char* TG_TOKEN  = "YOUR_BOT_TOKEN";
const char* TG_CHAT   = "YOUR_CHAT_ID";

/* ------------------------------------------------------------
 * 2. 腳位定義
 * ------------------------------------------------------------ */
#define PIN_HEATER   25   // IRLZ44N 閘極（LEDC PWM 5kHz）
#define PIN_AIN1     27   // DRV8833 方向 1
#define PIN_AIN2     14   // DRV8833 方向 2
#define PIN_MOTOR_CS 35   // DRV8833 Cp 電流偵測（輸入專用腳）
#define PIN_ATOMIZER 32   // S8550 共陽：LOW=霧化（復位預設關）
#define PIN_WATER_DS 4    // DS18B20 水溫
#define PIN_FAN      18   // 循環風扇 S8050
#define PIN_SDA      21
#define PIN_SCL      22

/* ------------------------------------------------------------
 * 3. 孵化參數（雞；鵪鶉 37.7、鴨 37.4 改這裡）
 * ------------------------------------------------------------ */
const float    T_TARGET     = 37.8f;   // 目標溫度 °C
const float    T_HARD_OFF   = 38.8f;   // 軟性上限：超過立即全斷加熱
const float    T_LOW_ALARM  = 36.5f;   // 低溫告警（斷電/加熱失效）
const uint32_t PID_MS       = 100;     // PID 週期 100ms（熱慣性大，再快無益）
const uint32_t SENSOR_MS    = 2000;    // SHT31 取樣週期
const uint32_t TURNDOWN_MS  = 4UL * 3600000;  // 每 4 小時翻蛋
const uint32_t TURN_TIMEOUT = 30000;   // 單次翻蛋逾時 30 秒 = 堵轉
const uint32_t PWRLOSS_MS   = 15UL * 60000;   // 斷電 15 分鐘才推播（防跳電誤報）
const float    WATER_MAXT   = 33.0f;   // 水箱溫度上限（超溫停止霧化）
const uint8_t  PWM_RES      = 10;      // 0~1023

Adafruit_SHT31 sht31;
Adafruit_SSD1306 oled(128, 64, &Wire, 0);
RTC_DS3231 rtc;
OneWire oneWire(PIN_WATER_DS);
DallasTemperature waterT(&oneWire);

/* ------------------------------------------------------------
 * 4. PID 狀態（位置式 + 抗積分飽和 + 輸出斜坡）
 * ------------------------------------------------------------ */
struct PID {
  float Kp, Ki, Kd;
  float integral, prevErr, out;
};
PID pid = { 60.0f, 0.35f, 8.0f, 0, 0, 0 };

/* ------------------------------------------------------------
 * 5. 全域狀態
 * ------------------------------------------------------------ */
float gTemp = 0, gHum = 0, gWaterT = 0;
bool  sensorOk = false, rtcOk = false;
uint8_t failCnt = 0;
uint32_t lastTurnMs = 0, turnStartMs = 0;
bool     turning = false;
uint8_t  turnDir = 0;                  // 0/1 交替 = 往復翻蛋
uint32_t powerOffMarkMs = 0;           // 供電異常計時（0 = 正常）
bool     atomizerOn = false;
bool     powerWasLost = false;         // 上次檢查是否處於斷電（復電推播用）

/* 推播佇列：控制迴圈不阻塞 */
String tgQueue[3];
uint8_t tgHead = 0, tgTail = 0;
void tgPush(const String& msg) {
  uint8_t next = (tgHead + 1) % 3;
  if (next == tgTail) return;
  tgQueue[tgHead] = msg; tgHead = next;
}
void tgFlush() {
  if (tgTail == tgHead || WiFi.status() != WL_CONNECTED) return;
  HTTPClient http;
  http.begin(String("https://api.telegram.org/bot") + TG_TOKEN + "/sendMessage");
  http.addHeader("Content-Type", "application/x-www-form-urlencoded");
  String body = "chat_id=" + String(TG_CHAT) + "&text=" + urlencode(tgQueue[tgTail]);
  int code = http.POST(body);
  http.end();
  if (code == 200) tgTail = (tgTail + 1) % 3;
}

/* ------------------------------------------------------------
 * pidStep —— 100ms 位置式 PID
 *   參數：err 當前誤差；回傳：PWM 0~1023
 *   為什麼輸出斜坡：PTC + 風扇有熱慣性，PWM 突變會讓
 *   溫度振盪；每週期限 40 步 ≈ 4 秒內從 0 到滿
 * ------------------------------------------------------------ */
uint16_t pidStep(float err) {
  pid.integral += err * (PID_MS / 1000.0f);
  pid.integral = constrain(pid.integral, -60.0f, 60.0f);   // 抗飽和
  float out = pid.Kp * err + pid.Ki * pid.integral + pid.Kd * (err - pid.prevErr);
  pid.prevErr = err;
  out = constrain(out, 0.0f, 100.0f);                       // %
  float delta = constrain(out - pid.out, -4.0f, 4.0f);      // 斜坡
  pid.out = constrain(pid.out + delta, 0.0f, 100.0f);
  if (gTemp >= T_HARD_OFF) pid.out = 0;                     // 軟斷壓過一切
  return (uint16_t)(pid.out / 100.0f * ((1 << PWM_RES) - 1));
}

/* ------------------------------------------------------------
 * readSensors —— SHT31 + DS18B20 + 健康檢查
 *   連續 3 次失敗：加熱鎖定 + 推播（感測失靈還在加熱是最壞情境）
 * ------------------------------------------------------------ */
void readSensors() {
  float t = sht31.readTemperature();
  float h = sht31.readHumidity();
  if (isnan(t) || isnan(h) || h < 0 || h > 100) {
    if (++failCnt >= 3) {
      ledcWrite(0, 0);
      tgPush("孵化器：SHT31 連續讀取失敗，加熱已鎖定，請立即檢查！");
    }
    sensorOk = false;
    return;
  }
  failCnt = 0; sensorOk = true;
  gTemp = t; gHum = h;
  waterT.requestTemperatures();
  gWaterT = waterT.getTempCByIndex(0);
}

uint32_t incubStartDay = 0;   // 孵化起算日（epoch day），setup 從 RTC 讀入

/* ------------------------------------------------------------
 * humidityTarget —— 21 天日程濕度目標
 *   回傳：目標 RH%（D1-18 → 55；D19-21 → 65；出雛後 → 70）
 *   為什麼用 RTC 起算日：斷電重啟後日程不能歸零
 * ------------------------------------------------------------ */
uint8_t humidityTarget() {
  if (!rtcOk) return 55;
  uint32_t day = rtc.now().unixtime() / 86400 - incubStartDay;
  if (day <= 18) return 55;
  if (day <= 21) return 65;
  return 70;
}

/* ------------------------------------------------------------
 * atomizerControl —— 濕度閉環 + 水溫安全
 *   遲滯 ±3%；水溫 > 33°C 或箱溫 > 38.3°C 強制停（防燉蛋）
 * ------------------------------------------------------------ */
void atomizerControl() {
  uint8_t target = humidityTarget();
  if (!sensorOk || gWaterT > WATER_MAXT || gTemp > T_TARGET + 0.5f) {
    if (atomizerOn) { atomizerOn = false; digitalWrite(PIN_ATOMIZER, HIGH); }
    return;
  }
  if (!atomizerOn && gHum < target - 3)      { atomizerOn = true;  digitalWrite(PIN_ATOMIZER, LOW);  }
  else if (atomizerOn && gHum > target + 3)  { atomizerOn = false; digitalWrite(PIN_ATOMIZER, HIGH); }
}

/* ------------------------------------------------------------
 * turnEggTick —— 每 4 小時翻蛋 90°（狀態機，不 delay）
 *   堵轉偵測：DRV8833 Cp 電流 > 閾值持續 3 秒 → 停 + 推播
 * ------------------------------------------------------------ */
void stopMotor();   // 前向宣告（定義在下方）
void turnEggTick(uint32_t now) {
  if (rtcOk) {
    uint32_t day = rtc.now().unixtime() / 86400 - incubStartDay;
    if (day > 20) return;                    // 出雛期停止翻蛋
  }
  if (!turning && now - lastTurnMs >= TURNDOWN_MS) {
    turning = true; turnStartMs = now; turnDir ^= 1;
    digitalWrite(PIN_AIN1, turnDir ? HIGH : LOW);
    digitalWrite(PIN_AIN2, turnDir ? LOW : HIGH);
    return;
  }
  if (turning) {
    if (analogRead(PIN_MOTOR_CS) > 2600) {   // 堵轉電流偏高
      static uint32_t stallMs = 0;
      if (stallMs == 0) stallMs = now;
      else if (now - stallMs > 3000) {
        stopMotor(); tgPush("孵化器：翻蛋馬達堵轉，請檢查轉盤有無卡住！");
        turning = false; lastTurnMs = now; stallMs = 0;
      }
    } else if (now - turnStartMs > 12000) {  // 正常 12 秒完成 90°
      stopMotor(); turning = false; lastTurnMs = now;
    }
    if (now - turnStartMs > TURN_TIMEOUT) {  // 逾時保險
      stopMotor(); turning = false; lastTurnMs = now;
      tgPush("孵化器：翻蛋逾時已強制停止");
    }
  }
}
void stopMotor() { digitalWrite(PIN_AIN1, LOW); digitalWrite(PIN_AIN2, LOW); }  // 滑行停止

/* ------------------------------------------------------------
 * powerWatch —— 供電狀態推播
 *   原理：Wi-Fi 連線存活 ≈ 市電正常（斷電時路由器先走）；
 *   復電後補發「斷電區間」訊息
 * ------------------------------------------------------------ */
void powerWatch(uint32_t now) {
  bool online = (WiFi.status() == WL_CONNECTED);
  if (!online) {
    if (powerOffMarkMs == 0) powerOffMarkMs = now;
    if (!powerWasLost && now - powerOffMarkMs > PWRLOSS_MS) {
      powerWasLost = true;                    // 佇列滯留，復電後 tgFlush 自動送出
      tgPush("孵化器：偵測到斷電已超過 15 分鐘！蛋箱溫度正在下降，請立即處理");
    }
  } else {
    if (powerWasLost) {
      tgPush("孵化器：供電恢復，目前 " + String(gTemp, 1) + "°C / " + String(gHum, 0) + "%RH");
      powerWasLost = false;
    }
    powerOffMarkMs = 0;
  }
}

/* ------------------------------------------------------------
 * drawOled —— 溫度大字 + 濕度/天數/翻蛋倒數
 * ------------------------------------------------------------ */
void drawOled() {
  oled.clearDisplay();
  oled.setTextSize(2); oled.setTextColor(SSD1306_WHITE);
  oled.setCursor(0, 0);
  oled.print(sensorOk ? String(gTemp, 1) : "--.-");
  oled.setTextSize(1);
  oled.setCursor(96, 4); oled.print("C");
  oled.setCursor(0, 24);
  oled.print(String(gHum, 0) + "%  D" + String(rtcOk ? (uint8_t)(rtc.now().unixtime() / 86400 - incubStartDay) : 0));
  oled.setCursor(0, 40);
  uint32_t nextTurn = turning ? 0 : (TURNDOWN_MS - (millis() - lastTurnMs)) / 60000;
  oled.print(turning ? "TURNING..." : "TURN " + String(nextTurn / 60) + "h" + String(nextTurn % 60) + "m");
  oled.display();
}

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  delay(1000);

  // 致動器先歸零（霧化共陽：HIGH = 關）
  pinMode(PIN_HEATER, OUTPUT);    ledcSetup(0, 5000, PWM_RES); ledcAttachPin(PIN_HEATER, 0); ledcWrite(0, 0);
  pinMode(PIN_ATOMIZER, OUTPUT);  digitalWrite(PIN_ATOMIZER, HIGH);
  pinMode(PIN_FAN, OUTPUT);       digitalWrite(PIN_FAN, HIGH);      // 風扇常轉助均溫
  pinMode(PIN_AIN1, OUTPUT);      pinMode(PIN_AIN2, OUTPUT); stopMotor();

  Wire.begin(PIN_SDA, PIN_SCL);
  oled.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C);
  rtcOk = rtc.begin();
  if (rtc.lostPower()) rtc.adjust(DateTime(F(__DATE__), F(__TIME__)));  // RTC 首次上電：用編譯時間
  sht31.begin(0x44);
  waterT.begin();

  // 孵化起算日：存在 RTC 的 AT24C32（斷電保留）；首次執行寫入今天
  incubStartDay = rtc.now().unixtime() / 86400;   // 示範：以今天起算；量產版讀外部 EEPROM

  WiFi.mode(WIFI_STA);
  WiFi.begin(WIFI_SSID, WIFI_PASS);
  uint32_t t0 = millis();
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED && millis() - t0 < 15000) { delay(300); }
  if (rtcOk && WiFi.status() == WL_CONNECTED) configTime(8 * 3600, 0, "pool.ntp.org");  // NTP 校 RTC

  tgPush("孵化器上電：控制迴路啟動（目標 " + String(T_TARGET, 1) + "°C）");
}

void loop() {
  uint32_t now = millis();
  static uint32_t lastPid = 0, lastSensor = 0, lastOled = 0;

  if (now - lastSensor >= SENSOR_MS) {
    lastSensor = now;
    readSensors();
    atomizerControl();
    turnEggTick(now);
    powerWatch(now);
    if (sensorOk && gTemp < T_LOW_ALARM && !powerWasLost) {
      static uint32_t lowMs = 0;
      if (lowMs == 0) lowMs = now;
      else if (now - lowMs > 10UL * 60000) { lowMs = 0; tgPush("孵化器：溫度低於 36.5°C 已 10 分鐘，請檢查加熱器！"); }
    }
  }
  if (now - lastPid >= PID_MS) {
    lastPid = now;
    if (sensorOk) ledcWrite(0, pidStep(T_TARGET - gTemp));
    else ledcWrite(0, 0);
  }
  if (now - lastOled >= 500) { lastOled = now; drawOled(); }
  tgFlush();
  delay(2);
}

🏗️ 組裝步驟

📘 圖文版組裝說明書：每一步附示意圖、預估時間與難度標記，可直接列印 A4 帶到工作檯 → 開啟 HTML 組裝說明書

列印零件：翻蛋轉盤、蛋槽插片×12、齒箱支架、SHT31 罩、霧氣導流板、控制頂蓋（全 PETG）
箱體加工：保麗龍箱側壁開霧氣入口（下緣）與排氣孔（對角上緣）、頂蓋開 OLED 窗
焊動力板：加熱迴路（含 40°C 保險絲）、DRV8833、霧化共陽驅動，全部焊死 + 熱縮管
裝翻蛋機構：馬達入齒箱支架、轉盤對位、手動轉 3 圈確認無卡點
安全測試（必做）：空箱跑 PID 2 小時記錄溫度曲線；吹風機升溫驗證 38.8°C 軟斷；拔保險絲端驗證迴路斷開；水箱加熱驗證霧化停止
入箱定位：SHT31 懸蛋盤高度、風扇對角、水溫探頭沉底
空跑 24 小時：不放蛋，記錄溫度曲線與翻蛋 6 次全成功後，才放蛋開跑

🔧 問題排除

問題	原因	解決方法
溫度振盪 ±0.5°C 以上	PID 的 Ki 過大或 PWM 週期過慢	Ki 減半、確認 PWM 5kHz；加熱片前加鋁散熱板增加熱緩衝
溫度爬不到 37.8°C	箱體太大/環境低於 18°C/加熱片瓦數不足	箱外裹毛巾保溫；15W 不夠換 25W（同步換大顆 MOSFET）
濕度怎麼霧化都上不去	箱體透氣過大或霧化片功率不足	縮小排氣孔；霧化片加到 24W 雙片；水箱加溫至室溫（冷水霧化量小）
翻蛋馬達堵轉誤報	Cp 閾值太敏感或馬達電壓過低	閾值 2600 上调到 2900；馬達改 8V 供電（7808）
斷電推播沒收到	路由器比孵化器先斷（推播滯留佇列）	設計如此：復電後補發；若要即時告警需加 UPS/行動電源供電路由器
第 19 天濕度沒升到 65%	日程以 RTC 起算日計算，RTC 電池沒電	換 CR1220；OLED 天數異常即 RTC 失準訊號

🎯 進階延伸

鵪鶉/鴨子模式：把溫度常數做成選單（鵪鶉 37.7°C、鴨 37.4°C、鵝 37.2°C），長按按鈕切換
照蛋相機：ESP32-S3 + 攝像頭第 7 天照蛋，自動標記無精蛋——孵化器升級為「產線」
多區溫勘：加 3 支 DS18B20 放在蛋盤四角，驗證箱內溫度場 < 0.3°C 後才信任單點控制
曲線上雲：每 5 分鐘 POST 到 Home Assistant，21 天溫度曲線是孵化報告最好的附圖

📦 檔案清單

egg-incubator/
├── src/
│   └── egg-incubator.ino        # ESP32 程式碼（本頁完整程式）
├── stl/
│   ├── turntable.stl            # 翻蛋轉盤
│   ├── egg-slot.stl             # V 形蛋槽插片
│   ├── gearbox-mount.stl        # 馬達齒箱支架
│   ├── sht31-hood.stl           # SHT31 通風罩
│   ├── mist-baffle.stl          # 霧氣導流板
│   └── control-top.stl          # 控制頂蓋
├── f3d/
│   └── egg-incubator.f3d        # Fusion 360 原始檔
├── manual/
│   └── assembly.html            # 圖文組裝說明書
└── README.md                    # 說明文件

🐣 ESP32 智慧孵化器 — 小雞不加班

📋 專案概述

為什麼選 ESP32-WROOM-32（經典款）？

🧱 硬體清單

🔌 接線圖

詳細接線

🖨️ 3D 列印零件

零件清單

列印設定

設計要點

💻 程式碼

🏗️ 組裝步驟

🔧 問題排除

🎯 進階延伸

📦 檔案清單