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ASSEMBLY MANUAL

🖐️ ESP32-S2 手勢簡報筆 — 組裝說明書

從列印件檢查到配對試飛的六步 IKEA 式Guide,附 SVG 示意圖與 A4 列印樣式

⏱️ 總工時:約 1 小時(不含列印) 🎯 難度:★★★☆☆ 中等(縮回線根部與 IMU 方向是兩個關卡) 🔧 工具:烙鐵、萬用表、hotglue、尖嘴鉗、0.5mm 鑽頭通孔

🧰 零件與工具確認

① ESP32-S2 SuperMini ×1 ② MPU6050 模組 ×1 ③ 鋰聚合物 502030(400mAh)×1 ④ TP4056+DW01 二合一充電板 ×1 ⑤ 6×6 輕觸開關 ×2 ⑥ MSK-12C02 側滑開關 ×1 ⑦ 3mm LED+1kΩ ×1 ⑧ USB-C 公轉 USB-A 母縮回轉接線 ×1 ⑨ 100kΩ ×2(電池分壓) ⑩ 30AWG 矽膠線、雙面膠、M2×8 螺絲 ×4 ⑪ 列印件:上殼、下殼、按鍵帽 ×2、底座、縮回線壓蓋(PETG) 🔧 烙鐵、萬用表、hotglue、靜電墊(IMU 怕摔)
💡 MPU6050 摔一次就偏(壓電結構很脆)。開工前先把模組放在泡棉上;焊完立刻用熱熔膠在四角做「減震腳」,這是這支筆能不能長期使用的第一關鍵。
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縮回轉接線預處理(斷點雙保險)

⏱️ 15 分鐘🎯 難度 ★★★☆☆
  • 拉出縮回線全長,確認彈簧回收正常、線身無扭結(出廠就扭的線直接退換)
  • 靠 USB-C 端剝開外被 15mm,分出血紅 5V、黑 GND、白 D−、綠 D+,逐條鍬鋰上錫
  • 在線根套一段 φ4mm 熱縮(長 20mm)並熱縮緊——縮回線 99% 斷在根部,熱縮把彎折半徑撐大,這是保險一
  • 用萬用表蜂鳴檔確認 4 條線各自導通、彼此不短路;此步驟不做,後面所有 debug 都會懷疑人生
⚠️ USB 四線順序千萬不要憑記憶:不同廠牌的縮回線線色可能不同,一律以萬用表量到接頭哪一支腳為準,並在線上套不同色熱縮做標記。
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充電板與電源開關

⏱️ 12 分鐘🎯 難度 ★★☆☆☆
  • TP4056 板確認 Rprog 為 10k(約 125mA 慢充,400mAh 電芯安全);非 10k 先換電阻
  • 板子 B− 焊黑線(GND 匯流排)、B+ 先不接,留到步驟 4
  • 鋰電紅線中段剪斷,串入 MSK-12C02 側滑開關(開關兩腳各 hotglue 固定在下殼柱位)
  • 充電板 USB-C 端插著測試 5V 是否有輸出到 B+/B−(此時電池未接,讀到 4.1~4.3V 屬正常)
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IMU 前移裝配(手勢信噪比決定步驟)

⏱️ 15 分鐘🎯 難度 ★★★☆☆
  • MPU6050 模組撕掉背面絕緣膠(避免與殼短路),四角點 2mm 熱熔膠做減震腳
  • 把模組長邊平行筆身、板上箭頭朝筆尾,鎖在上殼前端柱位(模組下方留 2mm 空腔,隔絕手溫造成的零漂)
  • I2C 四條線(SDA/SCL/VCC/GND)各長 45mm,用絕緣膠束起沿殼溝走線,預留 60mm 進主板端
  • IMU 必顢放在最前端:甩手時前端線性加速度最大,手勢峰值可以高出中間位置近一倍;放中間就變成手勢要甩得很用力,台上看起來很怪
💡 裝完先不要鎖殼:開機讀 [CAL] 輸出,把筆「往左傾」看 dx 變正還是負——把結果記在貼紙上貼筆底。日後若發現前後頁對調,只要把韌體兩個鍵碼對調,不用重拆。
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主板配線與分壓電阻

⏱️ 15 分鐘🎯 難度 ★★★☆☆
  • S2 主板排針先焊在副板(12×20mm 洞洞板)上,再將副板以雙面膠貼下殼
  • 接線:GPIO8→SDA、GPIO9→SCL、3V3→IMU VCC、GND 共地
  • 兩顆按鍵熱熔在按鍵窗後方柱位,熱端各接 GPIO4/GPIO5,冷端全部並到 GND
  • 電池分壓:100kΩ 兩顆串聯在「電池正(開關後)」與 GND 之間,中點接 GPIO3(用 30AWG 短線,遠離 I2C 兩條)
  • LED 長腳接 GPIO7(串 1kΩ),短腳接 GND;LED 頭埋進上殼側窗,用一小塊霧面膠帶柔光
  • 充電板 B+ 接開關出口(也就是「開關後→負載與充電」的節點),B− 接 GND 匯流排
⚠️ VBAT 與 3V3 不能搞混:4.2V 直接進 3V3 腳會瞬間超壓。本機一律走背板 VBAT 焊盤經板載穩壓。焊完先量 3V3 是否為 3.3V 再插主板以外的東西。
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縮回線壓蓋固定與通斷覆查

⏱️ 10 分鐘🎯 難度 ★★★☆☆
  • 把步驟 1 的四條線沿下殼出線槽引入,分別接到 S2 板側預留的 5V/GND/D−/D+ 焊盤(5V 接 5V 前先拔電池,避免 5V 與電池同時供電撞壓)
  • PETG 壓蓋鎖住線根,鎖緊後用全力拉線測試:受力必須完全落在壓蓋,焊點零位移
  • 收回縮回線,確認出線口不咬線皮、回收後筆尾平整
  • 覆查四條資料/電源線導通(此時線已收進殼內,只能靠接頭端量)
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燒錄、上電與第一次校準

⏱️ 12 分鐘🎯 難度 ★★☆☆☆
  • 縮回線插電腦(或先用 USB-C 接主機),Arduino 選 ESP32S2 Dev Module;無埠時按住 BOOT 再按 RST 進入下載模式
  • 燒錄後開序列埠 115200:應看到 [CAL] rest = (...) 與 ready 訊息
  • 把筆平放桌面推一下滑開關開機,2 秒內別碰它(校準中);LED 亮一下代表基準已記錄
  • 接上筆電開簡報軟體:按鍵翻頁 → 甩手翻頁 → 連搖三下黑燈,三項全過才算完成
💡 手勢成功率抓不到 9/10 時的調整順序:① 檢查 IMU 是否在筆身最前端 ② SWIPE_G 下修 0.05 ③ DLPF 由 44Hz 改 20Hz(韌體 mpuWrite(0x1A, 0x06))——絕大多數失敗是 ①,不是閾值。