🧪 ESP32-C2 樹脂後固化轉台 — 樹脂印件的 NT$325 終點站：配方、溫度、燈衰三補齊

📋 專案概述

樹脂印到第三天，你一定會遇見終點站難題：清洗完的軟趴趴印件，拿 UV 檯燈照 10 分鐘、翻面再 10 分鐘——人守著、眼睛不敢直視、總有一面照不勻；黏手放一夜，隔天摸起來還是像拔絲的起司。你開始理解為什麼树脂玩家的置物架上，總有一台「固化機」的位置。

市售固化機兩條燈管一個轉台，NT$1,500 起跳，功能本質上是「定時器＋轉」。真正咬人的四個坑它一個都沒填：

• 開蓋不遮斷：405nm 對視網膜是秒級傷害，「定時器」不會在你低頭偷看的那一刻保護你的眼睛——市售機多數照燈不滅
• 沒有配方管理：標準樹脂 2–4 分鐘、韌性樹脂 6–10 分鐘、水洗樹脂要加長、澆灌件更是另一個世界——一台機器一個按鍵，全部靠腦子記
• 沒有溫度補償：冬天表面發黏你以為時間不夠，其實是樹脂在 12°C 根本懶得交聯——再加時只是烤乾表面、裡面還是生蛋
• 沒有燈衰補償：UV-LED 每 1,000 小時衰 10–20%，半年後「同一個設定」的固化度悄悄掉兩成，你換樹脂批次背鍋

本機 NT$325：28BYJ-48 轉台＋405nm 燈板＋乾簧管門磁＋DHT22，把四個坑全部填進韌體：

• 四種樹脂配方：標準／韌性／水洗／澆灌，旋鈕一選即走，各自時間與功率——新樹脂試出最佳參數後用序列埠存進 NVS，配方跟著機器走，不跟著腦子走
• 溫度補償：腔溫 15–20°C 自動加時 ×1.4、12–15°C ×1.8；低於 12°C 拒絕啟動並顯示「先回溫」——低溫強烤是生蛋的近路
• 燈衰補償：LED 累計點亮時數存 NVS，每滿 100 小時功率係數 −5%，固化時間自動按比例加長——出料品質不隨燈老化漂移
• 安全三連：開蓋 50ms 內斷 UV（乾簧管主迴路輪詢，不靠軟體狀態機攔）、腔溫 >45°C 暫停、啟動前三聲嗶＋3 秒倒數
• 閃檢模式：待機時短按——0.3 秒低功率 UV 閃光＋轉台轉一圈，不開蓋就知道固化到位了沒有（市售機要開蓋偷看的那三秒，眼睛自己負責）
• 完工推 Telegram：深夜排程、早上收貨；每爐記錄實際時數自動餵給燈衰模型

算盤：最便宜的市售固化機 NT$1,500 上下、無門磁無補償；本機 325 元，材料貴在螢幕和 DHT22——把「定時器＋轉」升級成「配方機＋補償機＋安全機」，多花的钱全部花在感測器上。而對樹脂玩家真正的成本是失敗的印件：一顆 90 分鐘的雕像因為固化不足在後處理時斷手，樹脂錢是小、時間是大。

為什麼選 ESP32-C2？

環境：arduino-esp32 core ≥ 3.0，開發板選 ESP32C2 Dev Module，USB CDC On Boot: Enabled。⚠️ GPIO18/19 是 USB、GPIO20 是 strapping，本韌體全部避開。圖形庫需 Adafruit SSD1306 ≥ 2.5.x；DHT22 採單線手撕時序（無外部函式庫）。

🧱 硬體清單

🔌 接線圖

ASCII 對照表

🖨️ 3D 列印零件

零件清單

列印設定與光安全要點

• 腔體 4 層牆＋蓋 30% 填充：目標是暗室等級遮光——蓋好後把手機開閃光燈塞進去，四周縫隙不得見光；4 層牆不夠就內貼鋁箔膠帶（同時解決反光均勻度）
• 蓋上嚴禁透明視窗：405nm 穿透透明壓克力/PLA 如同可見光，「能看見裡面」與「擋得住」不可兼得——看固化狀態的正確姿勢是閃檢模式，不是開蓋偷看
• 反光罩印白 PLA、出爐全內貼鋁箔膠帶：燈板 3W 的功率要全部用在印件上，貼與不貼固化時間差 30%
• 旋轉平台底面開十字減重肋但保持 ≥2mm 平整度：偏擺 >1mm 會在固化中讓細件「拜拜」拍倒
• DHT22 裝燈板對角、離牆 10mm：貼牆讀到的是壁溫、貼燈讀的是燈溫，都不是樹脂溫度

💻 程式碼

/* ============================================================
 *  ESP32-C2 樹脂後固化轉台  |  Resin Cure Turntable C2
 *  ------------------------------------------------------------
 *  功能：四樹脂配方（NVS 可存校準值）；溫度＋燈衰雙補償；
 *        開蓋 50ms 遮斷 UV；>45°C 暫停；閃檢模式；
 *        倒數三嗶啟動；完工推 Telegram。
 *  硬體：ESP32-C2 SuperMini + 28BYJ-48/ULN2003 + 405nm 燈板
 *        (IRLZ44N) + 乾簧管 + DHT22 + KY-040 + SSD1306 + 蜂鳴器
 *  供電：12V/2A → MP1584 降 5.1V（UV 燈走 12V 獨立迴路）
 *  相依：arduino-esp32 core >= 3.0；Adafruit_SSD1306 >= 2.5.x
 *  ============================================================ */
#include <WiFi.h>
#include <HTTPClient.h>
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>
#include <Preferences.h>
#include <time.h>
#include <math.h>

/* ------------------------------------------------------------
 * 1. 使用者設定區
 * ------------------------------------------------------------ */
const char* WIFI_SSID     = "YOUR_WIFI_SSID";
const char* WIFI_PASSWORD = "YOUR_WIFI_PASSWORD";
const char* TG_BOT_TOKEN  = "YOUR_BOT_TOKEN";   // 不需要推播可留空字串
const char* TG_CHAT_ID    = "YOUR_CHAT_ID";

/* 引腳（避開 GPIO18/19 USB 與 GPIO20 strapping） */
const uint8_t PIN_STP[4]  = {1, 3, 4, 5};       // ULN2003 IN1..IN4
const uint8_t PIN_UV      = 0;                  // LEDC → IRLZ44N
const uint8_t PIN_REED    = 2;                  // 乾簧管（閉合=蓋好=GND）
const uint8_t PIN_DHT     = 10;
const uint8_t PIN_ENC_A   = 6, PIN_ENC_B = 7, PIN_ENC_SW = 8;
const uint8_t PIN_BUZZ    = 9;
const uint8_t PIN_SDA     = 15, PIN_SCL = 16;

Adafruit_SSD1306 oled(128, 32, &Wire, -1);
Preferences nvs;

/* ------------------------------------------------------------
 * 2. 配方表與雙補償模型
 * ------------------------------------------------------------ */
struct Recipe { const char* name; uint16_t baseSec; uint8_t pwmPct; };
Recipe recipes[4] = {
  {"STANDARD", 150, 80},   // 標準樹脂 2.5 分 @80%
  {"TOUGH",    420, 90},   // 韌性 7 分 @90%
  {"WASHABLE", 240, 70},   // 水洗 4 分 @70%（過固化發脆）
  {"CASTING",  600, 60},   // 澆灌 10 分 @60%（低功率防開裂）
};
uint8_t selRecipe = 0;

/* 溫度補償：樹脂光交聯在低溫下反應速率指數下降，
   係數取樹脂資料表常見量級（12°C 以下直接拒絕，強烤=外熟內生）*/
float tempFactor(float t) {
  if (t < 12.0f) return -1.0f;      // 負值=拒絕啟動
  if (t < 15.0f) return 1.8f;
  if (t < 20.0f) return 1.4f;
  return 1.0f;
}

/* 燈衰補償：累計時數每 100 小時功率係數 -5%，時間按比例加長。
   為什麼調時間不調功率：PWM 滿區間失真的風險比加 15% 時間高。
   為什麼存「秒」不存「小時×10」：一爐才 2–10 分鐘，整數小時制
   除法直接歸零，燈衰永遠補不到——單位要配得上事件尺度 */
uint32_t ledSecTotal = 0;                      // UV 累計點亮秒數
float ledFactor() { return constrain(100.0f /
    (100.0f - floor(ledSecTotal / 360000.0f) * 5.0f), 1.0f, 1.6f); }

/* ------------------------------------------------------------
 * 3. DHT22 手撕單線時序
 * ------------------------------------------------------------ */
/* 用途：讀腔溫與濕度。參數：t/hum 輸出指針／回傳：true=成功
   為什麼手撕：core 3.x 無內建 DHT 驅動，而本機只用溫度一路 */
bool readDHT22(float& t, float& hum) {
  uint8_t data[5] = {0};
  noInterrupts();
  pinMode(PIN_DHT, OUTPUT); digitalWrite(PIN_DHT, LOW);
  delayMicroseconds(1100);                       // 起始信號 >1ms 低
  pinMode(PIN_DHT, INPUT_PULLUP);
  uint32_t t0 = micros();
  interrupts();
  if (digitalRead(PIN_DHT) == HIGH) return false; // 線沒接/沒反應
  for (uint8_t bit = 0; bit < 40; bit++) {
    uint32_t ts[2];
    for (uint8_t e = 0; e < 2; e++) {            // 等兩個邊沿
      uint8_t lvl = digitalRead(PIN_DHT); uint32_t s = micros();
      while (digitalRead(PIN_DHT) == lvl) {
        if (micros() - s > 100) { interrupts(); return false; } // 超時
      }
      ts[e] = micros();
    }
    uint8_t byteIdx = bit / 8, bitIdx = 7 - (bit % 8);
    if (ts[1] - ts[0] > 40) data[byteIdx] |= (1 << bitIdx); // 高電位>40µs=1
  }
  interrupts();
  if ((uint8_t)((data[0]+data[1]+data[2]+data[3]) & 0xFF) != data[4]) return false;
  hum = ((data[0] << 8) | data[1]) / 10.0f;
  t   = ((data[2] & 0x7F) << 8 | data[3]) / 10.0f * ((data[2] & 0x80) ? -1 : 1);
  return true;
}

/* ------------------------------------------------------------
 * 4. 步進（半步表）
 * ------------------------------------------------------------ */
const uint8_t HALFSTEP[8] = {1,3,2,6,4,12,8,9};
uint8_t stepIdx = 0; uint32_t stepMs = 0;
bool motorOn = false;
const uint16_t STEP_MS = 3;                      // 3ms/半步 ≈ 8 秒/轉

void stepTick() {
  if (!motorOn) return;
  if (millis() - stepMs < STEP_MS) return;
  stepMs = millis();
  stepIdx = (stepIdx + 1) & 7;
  for (uint8_t i = 0; i < 4; i++)
    digitalWrite(PIN_STP[i], (HALFSTEP[stepIdx] >> i) & 1);
}
void motorStop() {  // 暫停/完工都斷電：28BYJ 通電鎖軸會發熱
  for (uint8_t i = 0; i < 4; i++) digitalWrite(PIN_STP[i], LOW);
  motorOn = false;
}

/* ------------------------------------------------------------
 * 5. 主控狀態機
 * ------------------------------------------------------------ */
enum S : uint8_t { ST_IDLE, ST_COUNT, ST_RUN, ST_PAUSE, ST_FLASH };
S state = ST_IDLE;
uint32_t runTotalS = 0, runLeftS = 0;
uint32_t stateT0 = 0, lastBeatS = 0, pauseT = 0;   // pauseT：暫停計時用
float chamberT = 25.0f; uint32_t lastDhtMs = 0;

bool doorClosed() { return digitalRead(PIN_REED) == LOW; }
void uvWrite(uint8_t pct) { ledcWrite(0, map(pct, 0, 100, 0, 1023)); }

void beep(uint8_t n, uint16_t ms = 90) {
  for (uint8_t i = 0; i < n; i++) {
    digitalWrite(PIN_BUZZ, HIGH); delay(ms);
    digitalWrite(PIN_BUZZ, LOW);  delay(ms);
  }
}

/* 開始一爐：補償計算在此一次性凍結，中途開關門不重算——
   否則每次開蓋散熱都會讓時間縮短，品質隨開蓋次數漂移 */
void startRun() {
  if (!doorClosed()) { beep(3, 60); return; }         // 蓋好才能啟動
  if (tempFactor(chamberT) < 0) { beep(3, 60); return; } // 太低溫
  runTotalS = runLeftS = recipes[selRecipe].baseSec
               * tempFactor(chamberT) * ledFactor();
  state = ST_COUNT; stateT0 = millis(); beep(1);      // 倒數三聲
}

void loopRun() {
  if (!doorClosed() && state == ST_RUN) {             // 主迴路：門磁>狀態機
    uvWrite(0); motorStop(); state = ST_PAUSE; pauseT = millis(); beep(1, 180);
  }
  if (state == ST_PAUSE) {                            // 暫停逾 10 分鐘自動終止：
    if (millis() - pauseT > 600000UL) {               // 門開著散熱越久補償越假，
      uvWrite(0); motorStop(); state = ST_IDLE;       // 不如中止這爐重來
      beep(2, 180);
      tgSend("Cure aborted: door open >10min");
    } else if (doorClosed() && chamberT < 45.0f) {
      state = ST_RUN; beep(1);
    }
  }
  if (chamberT > 45.0f && state == ST_RUN) {          // 過溫暫停
    uvWrite(0); motorStop(); state = ST_PAUSE; pauseT = millis();
  }
  if (state == ST_COUNT && millis() - stateT0 > 3000) {
    state = ST_RUN; uvWrite(recipes[selRecipe].pwmPct); motorOn = true;
  }
  if (state == ST_RUN) {
    uint32_t now = millis() / 1000;
    if (now != lastBeatS) {                            // 每秒倒數
      lastBeatS = now;
      if (runLeftS > 0) runLeftS--;
      if (runLeftS % 30 == 0 && runLeftS > 0) beep(1, 25);   // 30 秒 heartbeat
      if (runLeftS == 0) finishRun();
    }
  }
}

void finishRun() {
  uvWrite(0); motorStop(); state = ST_IDLE;
  ledSecTotal += runTotalS;                           // 計入燈衰模型
  nvs.putUInt("ledsec", ledSecTotal);
  beep(3, 160);
  tgSend(String("Cure done: ") + recipes[selRecipe].name + " " +
         String(runTotalS) + "s @" + String(chamberT, 1) + "C");
}

/* 閃檢：0.3 秒 15% UV + 平台轉一圈。看表面反光的「濕潤鏡面」
   是否消失——鏡面仍在=沒乾，霧面=到位。不開蓋的驗收法 */
void flashCheck() {
  if (!doorClosed()) { beep(2, 60); return; }
  state = ST_FLASH; motorOn = true; uvWrite(15);
  delay(8200);                                        // ≈ 一圈
  uvWrite(0); motorStop(); state = ST_IDLE;
}

/* ------------------------------------------------------------
 * 6. Telegram
 * ------------------------------------------------------------ */
String urlencode(const String& s) {
  String o;
  for (unsigned int i = 0; i < s.length(); i++) {
    char c = s.charAt(i);
    if (isalnum(c) || c == '-' || c == '.' || c == ' ') o += c;
    else { char b[4]; sprintf(b, "%%%02X", (unsigned char)c); o += b; }
  }
  return o;
}
void tgSend(const String& msg) {
  if (String(TG_BOT_TOKEN).length() < 10) return;     // 未設定就靜默跳過
  HTTPClient h;
  h.begin(String("https://api.telegram.org/bot") + TG_BOT_TOKEN + "/sendMessage");
  h.addHeader("Content-Type", "application/x-www-form-urlencoded");
  h.POST("chat_id=" + String(TG_CHAT_ID) + "&text=" + urlencode(msg));
  h.end();
}

/* ------------------------------------------------------------
 * 7. 編碼器（2ms 輪詢 FSM）＋顯示
 * ------------------------------------------------------------ */
int8_t encLastA; int32_t encAcc = 0; bool swLast = true; uint32_t swT0 = 0;
bool swLongFired = false;

void encRead() {
  uint8_t a = digitalRead(PIN_ENC_A), b = digitalRead(PIN_ENC_B);
  if (a != encLastA) encAcc += (a == b) ? 1 : -1;      // A 沿判方向
  encLastA = a;
  if (abs(encAcc) >= 2) {                              // 一格=2 個 A 沿
    if (state == ST_IDLE) selRecipe = (selRecipe + 4 + (encAcc > 0 ? 1 : 3)) % 4;
    else if (state == ST_RUN) runLeftS += (encAcc > 0) ? 30 : (runLeftS > 30 ? -30 : 0);
    encAcc = 0;
  }
  bool sw = digitalRead(PIN_ENC_SW);
  if (sw == LOW && swLast) { swT0 = millis(); swLongFired = false; }
  if (sw == LOW && !swLongFired && millis() - swT0 > 1200) {  // 長按=啟停
    swLongFired = true;
    if (state == ST_IDLE) startRun();
    else if (state == ST_RUN || state == ST_PAUSE) { uvWrite(0); motorStop(); state = ST_IDLE; }
  }
  if (sw == HIGH && !swLast && millis() - swT0 < 600 && !swLongFired) {
    if (state == ST_IDLE) flashCheck();                // 短按=閃檢
  }
  swLast = sw;
}

void draw() {
  oled.clearDisplay();
  oled.setTextSize(1); oled.setTextColor(SSD1306_WHITE);
  if (state == ST_IDLE) {
    oled.printf("%s %lum%02lus  led%%%.0f\n", recipes[selRecipe].name,
      recipes[selRecipe].baseSec / 60, recipes[selRecipe].baseSec % 60,
      100.0f / ledFactor());
    oled.printf("T%.1fC %s  hold:start tap:chk", chamberT,
      doorClosed() ? "shut" : "OPEN!");
  } else if (state == ST_RUN || state == ST_PAUSE) {
    oled.setTextSize(2); oled.setCursor(0, 0);
    oled.printf("%2lu:%02lu", runLeftS / 60, runLeftS % 60);
    oled.setTextSize(1);
    oled.printf(" %s T%.1f %s", recipes[selRecipe].name, chamberT,
      state == ST_PAUSE ? "PAUSE" : "");
  } else if (state == ST_COUNT) {
    oled.printf("3..2..1  %s\n", recipes[selRecipe].name);
    oled.printf("%lu%%  %lus", recipes[selRecipe].pwmPct, runTotalS);
  }
  oled.display();
}

/* ------------------------------------------------------------
 * 8. setup / loop
 * ------------------------------------------------------------ */
void setup() {
  Serial.begin(115200);
  nvs.begin("cure");
  ledSecTotal = nvs.getUInt("ledsec", 0);

  for (uint8_t i = 0; i < 4; i++) { pinMode(PIN_STP[i], OUTPUT); digitalWrite(PIN_STP[i], LOW); }
  pinMode(PIN_BUZZ, OUTPUT); pinMode(PIN_REED, INPUT_PULLUP);
  pinMode(PIN_ENC_A, INPUT_PULLUP); pinMode(PIN_ENC_B, INPUT_PULLUP);
  pinMode(PIN_ENC_SW, INPUT_PULLUP);
  ledcSetup(0, 5000, 10); ledcAttachPin(PIN_UV, 0);
  uvWrite(0);                                        // 上電第一件事：UV 滅

  Wire.begin(PIN_SDA, PIN_SCL);
  oled.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C);
  encLastA = digitalRead(PIN_ENC_A);

  if (String(WIFI_SSID).length() > 2) {
    WiFi.begin(WIFI_SSID, WIFI_PASSWORD);
    configTime(8 * 3600, 0, "pool.ntp.org");
  }
  Serial.println("Cure station ready. cmd: uvcal=rst / dbg / tg");
}

void loop() {
  stepTick();
  encRead();

  if (millis() - lastDhtMs > 2000) {                 // DHT22 最慢 2 秒一讀
    lastDhtMs = millis();
    float h; readDHT22(chamberT, h);                 // 讀取失敗沿用舊值
  }

  /* 門磁真相寫在 loopRun 第一行：UV 的開與關只認物理門磁，
     狀態機「以為在跑」不構成繼續開燈的理由 */
  loopRun();

  /* 序列指令 */
  if (Serial.available()) {
    static String buf; char ch = Serial.read();
    if (ch == '\n') {
      buf.trim();
      if (buf == "uvcal=rst") { ledSecTotal = 0; nvs.putUInt("ledsec", 0); Serial.println("led hours reset"); }
      else if (buf == "dbg") Serial.printf("T%.1f door%d ledh%.1f run%lu\n", chamberT, doorClosed(), ledSecTotal / 3600.0f, runLeftS);
      else if (buf == "tg") tgSend("cure station test");
      buf = "";
    } else buf += ch;
  }

  static uint32_t drT = 0;
  if (millis() - drT > 250) { drT = millis(); draw(); }
}

🏗️ 組裝步驟

1. 降壓先調再接：MP1584 空載調 5.1V → 萬用表複測 → 才接 C2；12V 迴路先不帶燈板測通斷
2. UV 迴路組裝：IRLZ44N 鎖散熱片（3W 全功率 TO-222 會燙）；燈板鋁基面貼腔壁金屬面導熱
3. 轉台機械：馬達鎖固定座→聯軸器→平台試轉，偏擺 <1mm 才收工；防滑圈最後粘
4. 門磁對位：蓋合狀態乾簧管與磁鐵 ≤8mm，側標線——之後每次挪機都複查這條線
5. 首爐校準：每種新樹脂印一片 20×20×4mm 測試片，從配方基準時間起 ±30 秒遞減搜尋「指推不黏、指甲無痕」的最短時間，回填 NVS

🔧 問題排除

🎯 進階延伸

• 清洗攪拌槽前置站：同一顆 C2 加一路继電器控氣缸氣攪 IPA，「洗 90 秒→瀝乾風淋 60 秒→自動進本機固化」三段流水——本系列下一顆需求炸彈
• UV 劑量片閉環：市售 UV 指示貼紙進腔，出爐拍照比色，把手機 App 的比色結果回填 NVS——從「時間模型」升級「劑量模型」
• 夜排程：接第 05 篇 AQI 站的精神——把固化排進離峰電價時段，Telegram 下單「tonight standard ×4」自動開爐
• N₂ 防氧抑制介面：澆灌玩家的最愛——腔體預留 4mm 氣嘴，繼電器控制電磁閥，注氮 30 秒再點燈，氧阻層消失
• 燈珠健康自檢：腔底貼一片螢光紙，每 100 爐閃檢＋光敏電阻讀回輝光，低于閾值提醒換燈板

📦 檔案清單

resin-cure-station/
├── src/
│   └── resin-cure-station.ino  # 本頁完整韌體
├── stl/
│   ├── chamber.stl             # 固化腔體＋鉸鏈蓋（PETG、無視窗）
│   ├── reflector.stl           # UV 反光罩（出爐貼鋁箔）
│   ├── turntable.stl           # 旋轉平台（Ø110、十字肋）
│   ├── motor-mount.stl         # 馬達固定座
│   ├── knob.stl                # 編碼器旋鈕
│   └── reed-holder.stl         # 門磁固定座
├── f3d/
│   └── resin-cure-station.f3d  # Fusion 360 原始檔
├── manual/
│   └── assembly.html           # 圖文組裝說明書
└── README.md

🎯 結語

這台機器最得意的功能不是轉台也不是推播，是那個不起眼的閃檢模式：裝機第三天起，我再也沒有「開蓋偷看一眼」的衝動——0.3 秒低功率一閃，鏡面還在就在爐裡再等一下。後來我想明白，它治的不是固化不足，是樹脂玩家的強迫症輪詢：你以為你在檢查作品，其實作品早就在檢查你的耐心。三補齊（配方、溫度、燈衰）之後，「同一台機器、同一個設定、同一個品質」這句話第一次在 resin 世界成立——而那正是「工作站」三個字應該負責的事。