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ASSEMBLY MANUAL

🌬️ ESP32-C6 陽台風速風向塔 — 組裝說明書

ESP32 全系列 × 3D 列印實作系列 · 第 26 篇 · 文件版本 v1.0(2026-10-26)

⏱️ 總工時:約 2.5 小時(不含列印;另含一次騎車標定 20 分鐘) 🎯 難度:★★★★☆ 中高階 🔧 工具:烙鐵、萬用表、指南 App、秒錶、不鏽鋼夾具

🧰 零件與工具確認

① ESP32-C6-DevKitM-1 ×1 ② 風速計模組(風杯+乾簧片)×1 ③ 風向計(10kΩ 可變電阻式)×1 ④ WS2812B 8 燈條 ×1 ⑤ 蜂鳴器+S8050+10kΩ ×1 ⑥ 18650+保護板 ×1 ⑦ 5V 1W 太陽能板 ×1 ⑧ TP4056+SS54、MT3608 ×1 ⑨ 防水盒+透氣膜 ×1 ⑩ 列印件:風杯×3、套筒、尾翼、立架、底蓋、板夾 ⑪ 1.2m 不鏽鋼立桿+欄桿夾 ×1 組 ⑫ M5 不鏽鋼螺栓組+開口銷+防鬆螺母 🔧 烙鐵、萬用表、磁珠軸承 3mm、縫紉機油 🔧 砂紙、秒錶、指南 App(風向校準用)
💡 開工前先做「八秒測試」:把現成風速計模組空撥一圈半,計算自然减速時間。不到 8 秒的軸承直接進手術(步驟 2),別指望韌體能修好機械。
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列印零件與材質檢查

⏱️ 列印 5 小時+檢查 10 分鐘🎯 難度 ★☆☆☆☆
① 風杯塔 ×3 ASA・嚴禁 PLA(紫外線脆化) ② 轉軸套筒 磁珠軸承座・軸向留 0.1mm ③ 尾翼風向牌 ASA 薄壁 3 層 ④ 軸承立架 雙軸承跨式・離牆>1.5R
  1. 核對材質:風杯/套筒/尾翼必須是 ASA——摸不出差別就看料卷標籤,PLA 風杯在颱風裡是碎片發射器。
  2. 套筒軸孔試插 3mm 不鏽鋼軸:應能靠自重緩緩滑落(約 3 秒落底),卡住就 3.1mm 鑽針通孔。
  3. 三杯裝塔後目測對稱性:杯緣到中心距離差 >1mm 的重印(高轉速下的不平衡是軸承壽命的削減計畫)。
⚠️ 尾翼面積要 > 風杯投影面積的 1.5 倍,否則風向牌永遠背對風——印錯規格請整組重印,別用膠板補面積。
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軸承手術與脈衝驗證

⏱️ 30 分鐘🎯 難度 ★★★★☆
轉軸(3mm 不鏽鋼) 上磁珠軸承 下磁珠軸承(承重) 磁鐵×2 乾簧片 1.5mm 立架固定 信號線→盒內 GPIO4
  1. 拆風速計模組:換 3mm 磁珠軸承(或縫紉機油重潤原廠軸承+清掉乾掉的工業脂)。
  2. 磁鐵與乾簧片間隙對到 1.5mm:間隙太大高速漏計、太小摩擦。旋轉一圈恰一脈衝。
  3. 手撥一圈、Serial 計數必 +1;輕撥到停全程無漏計;空轉自然减速 >8 秒。
💡 漏計的修護順序是鐵律:先機械(磁鐵間隙/軸承順暢度),再電氣(上拉 10k→4.7k 提速),最後才考慮韌體。把消抖視窗調大「修好」的漏計,是讓風暴從正門進來。
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電路焊接與桌面通測

⏱️ 30 分鐘🎯 難度 ★★☆☆☆
C6 DevKitM USB 接電腦 風速脈衝→G4 風向滑片→G2 +100nF WS2812←330Ω←G0 蜂鳴器←S8050←G1 按鍵→GND=G3 VBAT 分壓→G6
  1. 照接線圖完成:WS2812 的 DI 串 330Ω、燈條端並 470µF;蜂鳴器走 S8050 低邊驅動。
  2. 燒錄後開 Serial:燈條綠燈亮起(級別 0)、對風杯吹氣看計數與風速跳動、轉風向牌看方位名變化。
  3. 按按鍵:Telegram 收到即時風況。四項全過才算桌面段完成。
⚠️ 脈衝訊號線超過 1 公尺改用雙絞線(訊號+回程各一),並把上拉收到 4.7k——長線天線效應會在閃電夜送你一排假陣風。
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風向八方位校準+騎車 K 值標定

⏱️ 40 分鐘(含騎車 20 分鐘)🎯 難度 ★★★★☆ 本說明書精華
北 270mV 東 1150 南 2000 西 2900 東北700 東南1600 西南2450 西北3260 (預設值・實測後覆蓋) 模組朝前 25km/h 恆速 × 30 秒 K = 6.94 ÷ 平均轉頻
  1. 風向:指南 App 對北,把風向牌依序指向八方位、每方位靜置讀 10 秒 ADC 中值,貼回 dirCal[] 重燒。逐方位驗收誤差 ≤1 方位。
  2. K 值:安全直路騎車穩住 25km/h(手機 GPS 輔助),模組朝前舉 30 秒(手臂伸直、身體壓低避開人肉風擋),記平均轉頻。
  3. Serial 下 k=值 寫入 NVS;跑第二次取平均。兩次 K 差 >5% 表示軸承或抓握姿势有變因,修正後重標。
標定輪次脈衝數時長轉頻K = 6.94÷轉頻
第一輪7730.0s2.57Hz2.70
第二輪7430.0s2.47Hz2.81
取平均—K = 2.75 寫入 NVS
⚠️ 騎車標定請找車少人稀的直路、白天、勿單手騎車——標的是風速計,不是你的平衡感。有風扇+已知轉速對照可完全替代。
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警報鏈演練

⏱️ 20 分鐘🎯 難度 ★★★☆☆
gust1s() 改為 return 11; 依序改 11 → 18 → 25 → 33(每次重燒或 Serial 指令) 檢查:燈語(黃→橙→紅→紅白閃)· 蜂鳴器僅紅級以上 · TG「進入/解除」各一則 33 級額外加驗:雙則連推(紅暴進入+颶風通報)+解除後恢復綠燈
  1. 把 gust1s() 暫時改成回傳常數(或用測試指令注入),依序 11/18/25/33 m/s 跑四級。
  2. 每級檢查:燈帶顏色與亮度、蜂鳴器只在紅級以上作響、Telegram 收到「進入 X 級」與回落到 0 級時的「解除」。
  3. 驗證「同級不轟炸」:在 18m/s 掛 10 分鐘,推播應該只有進入那一則。
💡 演練完把 gust1s() 改回原版並重燒確認——忘改回的代價是某個 3m/s 的午後,你家燈柱閃紅燈、手機連響,全家以為颱風來了。
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立桿上架與防墜檢查

⏱️ 25 分鐘🎯 難度 ★★★☆☆
盒體=配重 太陽能板 30° 朝直射位 頂端:風杯(上)+尾翼(下) 感測端離牆 > 1.5× 尾翼半徑 牆面/欄桿 走線沿桿、每 30cm 束帶、進盒前防滴彎 開口銷保底
  1. 組塔:盒體鎖桿底(配重)、太陽能板夾中段、風杯尾翼上頂端;感測端離牆 >1.5 倍尾翼半徑,避開建築擾流。
  2. 夾具全部 M5 不鏽鋼螺栓+防鬆螺母,風杯與尾翼軸端加開口銷保底——螺母鬆了,開口銷是它最後的遺書。
  3. 走線沿桿每 30cm 束帶固定,進盒前做防滴彎;透氣膜貼盒內最低點。
  4. 搖晃測試:整桿用力搖 10 秒,任何一聲金屬聲都要重新鎖緊。14 樓的機器,防墜是验收第一項,不是最後一項。
⚠️ 颱風季的每週保養 3 分鐘:軸承點一滴油、螺絲擰一圈、灯條擦一擦。這台機器替你看風,你替它防颱。