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ASSEMBLY MANUAL

🧼 ESP32-C2 智慧觸控洗手泡沫機 — 組裝說明書

ESP32 全系列 × 3D 列印實作系列 · 第 44 篇 · 文件版本 v1.0(2026-11-03)

⏱️ 總工時:約 110 分鐘(不含 3D 列印) 🎯 難度:★★★☆☆ 中階 🔧 工具:螺絲起子、烙鐵、斜口鉗、序列埠終端

🧰 零件與工具確認

① 機身 ×1(PLA) ② 泵頭夾 ×1(PLA) ③ 瓶蓋法蘭 ×1(PLA) ④ 探頭密封墊圈 ×1(TPU) ⑤ 透明窗片 ×1(PETG,選配) ⑥ ESP32-C2 SuperMini ×1 ⑦ VL53L0X ×1 ⑧ JSN-SR04T ×1 ⑨ N20 + 蠕動泵頭 + 矽管 ×1 組 ⑩ 18650 + TP4056 + 升壓板 ⑪ AO3400 + SS34 + 電阻若干 🔧 十字螺絲起子、烙鐵 🔌 USB-C 線(燒錄用)
💡 開工前把 350ml 廣口瓶洗淨晾乾——本專案不列印瓶身,耗材自由就是護城河。
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列印零件並檢查

⏱️ 列印約 5.8 小時🎯 難度 ★☆☆☆☆
① 機身 PLA・15% 填充 ② 泵頭夾 PLA・留微調孔 ③ 瓶蓋法蘭 PLA・100% 填充 ④ 墊圈 TPU・軟性 ⑤ 透明窗 PETG・選配
  1. 依文章「列印設定」列印 5 個零件;墊圈必須是 TPU(PLA 長期接觸皂液會水解失彈)。
  2. 檢查探頭孔 φ16.2 是否順孔,過緊用砂紙繞圈修,不要硬压。
  3. 泵頭夾的兩個 M3 微調孔先鎖進螺絲退兩圈——之後調泵壓間隙用。
⚠️ 機身電池艙壁有層間裂縫請報廢重印——浴室濕氣會長驅直入。
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泵頭排氣組裝

⏱️ 20 分鐘🎯 難度 ★★★☆☆
泵頭 出口管(短,朝出皂嘴) 入口管(長,插到瓶底) 先灌滿皂液再上泵(排氣)
  1. 矽管先灌滿皂液再套上泵頭——管內有氣泡,出皂量會飄 30% 以上。
  2. 壓輪間隙目標 0.1~0.25mm:泵夾微調螺鎖到軟管微微變形、手拉軟管有阻力但不卡死。
  3. N20 卡進泵頭夾,M2 螺絲鎖緊;馬達線預留 12cm 再剪。
💡 先用手轉馬達軸兩圈確認不卡滯,再接電——蠕動泵裝反方向會把皂打進管壁縫。
3

瓶蓋法蘭與探頭密封

⏱️ 15 分鐘🎯 難度 ★★☆☆☆
③ 瓶蓋法蘭(100% 填充) ⑧ JSN-SR04T 探頭(朝下) ④ TPU 墊圈 探頭面與未來液面平行(斜 3° 回波就丟)
  1. 探頭由上往下穿入法蘭孔,先套 TPU 墊圈再鎖壓圈,鎖到墊圈微微變形。
  2. 壓圈外側再上一圈矽利康密封膠,靜置 30 分鐘。
  3. 探頭線穿過機身走線孔,預留 15cm;法蘭先不鎖上瓶身。
⚠️ 探頭面朝下時絕對不可以沾到皂液——JSN-SR04T 不是 immersion 探頭,它是「防水外殼」不是「可浸泡」。
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焊接與接線

⏱️ 30 分鐘🎯 難度 ★★★☆☆
ESP32-C2 GPIO2 GPIO5 100Ω AO3400 N20 馬達 SS34 續流(橫跨馬達) 2k 1k → GND ← Echo 5V 分壓進 GPIO5
  1. 先焊馬達端:AO3400 閘極 100Ω 串 + 10k 下拉、SS34 反並馬達兩端(陰極環朝電源正)。
  2. Echo 分壓 2k/1k 直接焊在板背,離晶片越近越不吃雜訊。
  3. 照接線圖接 ToF(I2C + INT)與 WS2812;馬達電源獨立走線回升壓板,不經過板子。
  4. 全部焊完先不裝殼:上電看藍燈、序列埠掃 I2C 到 VL53L0X(0x29)才算過關。
💡 接線順序:先 GND、再電源、最後訊號;拔除反向。帶馬達的電路熱插拔是玄學災區。
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電源校驗與待機電流

⏱️ 15 分鐘🎯 難度 ★★☆☆☆
升壓板 5616 螺絲刀調到 5.00V 再進板 ESP32-C2 板 32 µA DC 電流檔 ⚠️ 量待機必拔 TP4056(它自己就吃 60~100µA)
  1. 升壓板空載調到 5.00V,接板後複測(載壓會掉 0.05~0.1V,掉太多換大電容)。
  2. 萬用表串 DC 電流檔(mA 檔先測醒著、µA 檔測深睡),燒錄韌體後待機應該 < 50µA。
  3. 測出 200µA 以上:八成是 VL53L0X 沒跑 startContinuous 或按鍵腳外部上拉常年漏電。
⚠️ 電流檔誤測電壓是_breaker_萬用表保險絲第一名——量待機前先確認表棒插回電流孔。
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燒錄與皂位校準

⏱️ 25 分鐘🎯 難度 ★★★☆☆
出皂完成,今日第 1 次 [ping] 液面 5.2cm → 71% [vbatt] 4021mV sleep 32µA [tof] INT fired, confirm 142mm A. 滿瓶液面高 → FULL_CM B. 空瓶(水代皂)→ EMPTY_CM C. 回填常數重新燒錄
  1. Arduino IDE 選 ESP32C2 Dev Module(PSRAM 關、Flash 4MB),燒錄文章完整碼。
  2. 序列埠 115200,先按側鍵手動出皂一次——確認軟啟動順暢、無卡滯。
  3. 用清水代替皂液做皂位校準(聲速差 5% 以內,够準):滿瓶、空瓶各讀一次液面高度填入下表。
校準項目你的讀值填入常數
A. 滿瓶液面(探頭到液面)____________ cmBOTTLE_FULL_CM
B. 空瓶(探頭到瓶底淨高)____________ cmBOTTLE_EMPTY_CM
  1. 回填後重燒,倒一半水验证:讀值應該在 45~55% 之間。
  2. 觸發測試:手伸 15cm 出皂、收回;再拿貓跳台模擬物快速掠過——掠過不應出皂(二次確認閘)。
⚠️ 皂位校準請用水:皂液氣泡会讓聲速不穩,量出來的 FULL_CM 會偏 1cm 以上。
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合殼、鎖瓶、掛牆

⏱️ 10 分鐘🎯 難度 ★☆☆☆☆
① 機身(電子艙) ③ 法蘭鎖盤 350ml 瓶(沿用) ToF 朝前下方 15° 入口長管插到瓶底,隨液面下降不吸氣
  1. 線材全部收進機身,卡扣按壓到底;底部乾燥包入艙。
  2. 法蘭鎖上瓶身,泵入口長管插到瓶底;倒置輕晃確認無異響。
  3. 掛牆高度:出皂嘴距地 100~105cm( çocu 踩凳可及),ToF 光軸下傾 15° 對準手掌路徑。
  4. 上電(拔除 USB)藍燈 → 綠燈即就緒。收工 🎉
💡 掛牆後第一週每天瞄一眼 NAS 計數曲線:曲線對不上真實洗手次數,就是 ToF 角度要調。

♻️ 保養與回收

  1. 蠕動泵矽管是唯一耗材:半年一換(5 元),表現為出皂量變小、管壁扁平日換新。
  2. 每個月轉開法蘭檢查墊圈有無發霉;TPU 墊圈一年一換。
  3. PLA 機身髒了濕布擦,別整機沖水——電子艙只防潑不防水。