全自動防結露天文中樞建置 (番外篇)：全自動智慧除霧中樞 (開源獨立版)

• 拒絕商業綁架
  
• 堅持純粹的 DIY：會算露點的 Arduino 獨立防結露系統
  
• 擺脫電腦束縛：隨插即用的獨立除霧演算法全自動智慧除霧帶
  
• 免連 NINA 也懂露點：獨立型智慧氣象中樞實作
  
• 雙通道精準降載：Arduino 獨立運作版防結露中樞
  

前情提要：全自動防結露天文中樞建置

⚠️ 重要提醒：本篇釋出的 UNO 代碼為隨插即用的獨立運作版。為了達成免接電腦即可獨立運作的目標，此版本去除了原本架構中 Raspberry Pi 4 與 ASCOM Alpaca 協議的橋接功能。因此，完成後的裝置無法連線至電腦，也無法透過 NINA 等天文軟體讀取溫濕度數據或進行控制。前文能與 NINA 連動的版本是針對我個人設備特製的雙核心架構，特此說明。

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獨立運作版：智慧除霧帶核心代碼

本專案將露點運算與動態 PWM 邏輯下放至 Arduino UNO，只要接上電源即可獨立運作，完全脫離外部電腦。代碼採 CC BY-NC 4.0 授權，僅供同好 DIY 交流，嚴禁商業量產。

C++

/*
 * Project: Auto-Dew Controller (Standalone Version)
 * Author: Luke
 * License: CC BY-NC 4.0 (Non-Commercial Use Only)
 * Copyright (c) 2026 Luke. All rights reserved.
 * * 本專案代碼與硬體架構設計僅供個人與同好交流使用，
 * 嚴禁任何未經授權的套件販賣、量產或其他商業牟利行為。
 * * 【免責聲明】
 * 本程式碼僅提供概念驗證與邏輯參考。使用者須自行承擔 DIY 風險，
 * 若因線路短接、供電錯誤造成設備燒毀或硬體損壞，作者概不負責。
 */

#include <DHT.h>
#include <math.h> // 引入數學函式庫計算 log

#define DHTPIN 4
#define DHTTYPE DHT22 
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);

const int pwmPin1 = 9;  // 第一路 (導星鏡)
const int pwmPin2 = 11; // 第二路 (主鏡)

// 導星鏡火力權重 (避免過熱產生熱擾動影響導星)
const float GUIDE_WEIGHT = 0.5;

unsigned long lastReadTime = 0;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  dht.begin();
  pinMode(pwmPin1, OUTPUT);
  pinMode(pwmPin2, OUTPUT);
  analogWrite(pwmPin1, 0);
  analogWrite(pwmPin2, 0);
}

void loop() {
  // 每 5 秒讀取一次溫濕度，防止 DHT22 積熱
  if (millis() - lastReadTime >= 5000) {
    float h = dht.readHumidity();
    float t = dht.readTemperature();

    if (!isnan(h) && !isnan(t)) {
      // 1. 計算露點溫度 (Magnus-Tetens 公式)
      float alpha = log(h / 100.0) + (17.62 * t) / (243.12 + t);
      float dewPoint = (243.12 * alpha) / (17.62 - alpha);

      // 2. 計算溫差
      float deltaT = t - dewPoint;
      int basePwm = 0;

      // 3. 動態 PWM 演算法判斷
      if (deltaT >= 5.0) {
        // 安全區
        basePwm = 0;
      } else if (deltaT <= 1.0) {
        // 高危險區
        basePwm = 255;
      } else {
        // 動態警戒區 (1.0°C ~ 5.0°C)
        // 將溫差線性轉換為 0~255 的 PWM 數值 (放大 10 倍處理浮點數對應)
        long dT_10 = deltaT * 10;
        basePwm = map(dT_10, 50, 10, 0, 255);
        basePwm = constrain(basePwm, 0, 255);
      }

      // 4. 計算雙通道實際輸出
      int pwm1 = basePwm * GUIDE_WEIGHT; // 導星鏡吃 50% 火力
      int pwm2 = basePwm;                // 主鏡吃 100% 火力

      // 5. 執行硬體輸出
      analogWrite(pwmPin1, constrain(pwm1, 0, 255));
      analogWrite(pwmPin2, constrain(pwm2, 0, 255));

      // 6. 序列埠監控輸出 (獨立運作時不影響，接電腦可看數據)
      Serial.print("T:"); Serial.print(t, 1); Serial.print("C, ");
      Serial.print("H:"); Serial.print(h, 1); Serial.print("%, ");
      Serial.print("Dew:"); Serial.print(dewPoint, 1); Serial.print("C, ");
      Serial.print("Diff:"); Serial.print(deltaT, 1); Serial.print("C -> ");
      Serial.print("PWM1(導星鏡):"); Serial.print(pwm1); Serial.print(", ");
      Serial.print("PWM2(主鏡):"); Serial.println(pwm2);
      
    } else {
      Serial.println("DHT22 Read Error!");
    }
    lastReadTime = millis();
  }
}

所需材料

1. 大腦：Arduino UNO 開發板。
2. 感測：DHT22 溫濕度感測器。
3. 動力：N-MOSFET 四路驅動模組。
4. 負載：12V 除霧帶兩組（分別用於導星鏡與主鏡）。
5. 電源：12V 獨立變壓器或深循環電池（供除霧帶）、5V 手機充電器或電腦 USB（供 UNO）。
6. 耗材：杜邦線、單芯線、保鮮盒、防水黏土、熱熔膠。

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硬體製作步驟

1. 接腳配置 (DHT22 感測端)：

   • 將 DHT22 的 VCC 腳位唯一接至 UNO 的 3.3V 腳位（嚴禁接 5V 以免鎖死晶片）。
     
   • 將 DHT22 的 GND 接 UNO 的 GND。
     
   • 將 DHT22 的 DATA 接 UNO 的 Pin 4。
     

2. 接腳配置 (N-MOSFET 控制端)：

   • 將 UNO 的 Pin 9 接至 MOSFET 模組的第一路 PWM 訊號輸入（對應導星鏡）。
     
   • 將 UNO 的 Pin 11 接至 MOSFET 模組的第二路 PWM 訊號輸入（對應主鏡）。
     
   • 將 UNO 的 GND 接至 MOSFET 模組的訊號端 GND（共地）。
     

3. 強弱電實體隔離 (電源佈線)：

   • 將 12V 獨立電源的正負極，直接鎖入 N-MOSFET 端子台的主電源輸入。絕對不可將此 12V 電源接入 UNO。
     
   • 將兩組除霧帶分別鎖入 N-MOSFET 第一路與第二路的輸出端子台。
     

4. 防水抗露工程：

   • 用美工刀在保鮮盒邊緣割出 U 型槽。
     
   • 將所有線材理齊通過 U 型槽。
     
   • 在縫隙處填滿防水黏土，蓋上保鮮盒蓋後，於外部接縫及 DHT22 裸露線頭處全面補上熱熔膠密封。
     

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系統使用說明

1. 韌體燒錄： 將 UNO 接上電腦，透過 Arduino IDE 將上述程式碼燒錄進開發板。

2. 系統佈署： * 將 DHT22 放置於能真實反映環境氣溫的開闊處。

   • 將第一路除霧帶綁上導星鏡。
     
   • 將第二路除霧帶綁上主鏡。
     

3. 獨立供電順序：

   • 先將 12V 電源接上 N-MOSFET 模組（此時除霧帶不會加熱，因無訊號驅動）。
     
   • 將任意手機 5V 充電器或行動電源插上 UNO 的 USB 孔。
     

4. 全自動防護啟動：

   通電後，UNO 即刻接管溫差偵測，可透過 N-MOSFET 模組上的指示燈觀察狀態：

   • 環境乾燥 (溫差 ≥ 5°C)：燈號熄滅，系統零耗電。
     
   • 水氣攀升 (溫差 < 5°C)：燈號閃爍或微亮，進入動態輸出。第一路燈號亮度會明顯低於第二路（導星鏡 50% 降載發揮作用）。
     
   • 極端高濕 (溫差 ≤ 1°C)：燈號恆亮，全功率輸出強制除霧。