要点或本文的主题
另一篇关于ShIoTiny的文章-基于ESP8266芯片的可视可编程控制器。 本文介绍了将各种类型的传感器连接到ShIoTiny控制器的二进制输入的功能 。 此外，本系列前几篇文章的读者还回答了许多受欢迎的问题。
以前的系列文章
ShIoTiny：小型自动化，物联网或“假期前六个月”
ShIoTiny：绘图程序的节点，链接和事件或功能
ShIoTiny：湿室通风（示例项目）
项目现场
二进制固件，控制器电路和文档
介绍或问题答案
除第一篇外，我所有关于ShIoTiny的文章都是来自冒着尝试使用我的固件风险的读者提出的问题。
事实是立即详细回答所有人-我没有机会。 业余爱好是一种业余爱好，很少有人会像工作，家务或孩子那样投入大量时间。 我也不可以 信件中的问题基本上可以减少到几个。 因此，撰写一篇涵盖多个问题的文章比撰写十几封信要容易。
许多问题涉及如何连接各种类型的传感器以及如何使用它们。 这不足为奇：使用输出继电器非常简单。 而他们只是不想连接到输入！ 有很多选择。 本文专门针对本文，并且很可能将致力于以下内容：一个非常广泛的主题-传感器的连接。
但是，在继续探讨传感器奇妙世界的传记之前，我将允许我自己使用Habr作为媒介来回答他们以信函形式向我提出的最受欢迎的问题。
回答读者最受欢迎的问题
可能最流行的问题是“ 您为什么不支持PWM / DS1821 / RTC ...等？ ”。 我回答。 因为当我设计ShIoTiny时，我并不需要它。 至于PWM，根本没有地方将其放在ShIoTiny板上。 没有剩余的腿可以连接RTC 。 依此类推。 但是，如果该项目开发成功，我将制作另一台具有相同编程思想，但外围设备不同的设备。 当然，我将在ShIoTiny中支持其他一些芯片，例如昨天支持的DS1820 / 22温度传感器。 但是，您不能拥抱巨大的事物，也不能推翻未经编辑的事物。 像我的时间一样，控制器的内存不是无限的。
下一个最受欢迎的问题是：“ 您打算批量生产ShIoTiny吗？ ”。 我会详细回答。 目前，我还有几个董事会，如果有人感兴趣，请写信，我会发送。 如果到那时他们仍然存在。 再次（目前是50-100件），我暂时不打算发布它。 根本没有这样的需求，而说出50个板对于一个爱好来说并不是那么容易，并且会花费我很多钱。 有很多人想获得现成的费用-情况可能会改变。 因此，如果不是一切，那么很大程度上取决于社会的意见和愿望。
另一个经常问到的问题是：“从哪里获得资源？ ”。 我回答。 无处可去 由于某些原因，我还无法发布它们，并且我不知道我是否可以在可预见的将来发布。
最后，关于MQTT和UDP多播的问题 。 我希望针对这些问题撰写单独的文章，因为其中有很多功能。 关于MQTT的内容在上一则有关通风系统的文章中，但此处以通用术语描述了所有内容。 但是-请阅读说明。 有很多答案，尽管这仍然是草案。
本文以常见问题结束，最后讨论了本文的目的-传感器的惊人，美丽，令人恐惧和神秘的世界。
传感器-它是什么，为什么？
对于从未见过字母或象形文字的人来说，任何一种未知语言的铭文都只是一个复杂的模式。 盲人没有照片。 对于聋哑人，音乐。 我为什么 信息是某种物质介质上的对象或现象的有条件显示。 没有实质性媒体的信息就不存在。 没有能够理解信息的人，信息就不存在。
因此，如果我们不希望ShIoTiny成为“盲人”，“聋人”和“文盲”，我们必须教会他“ 感知 ”和“ 理解 ”关于他周围世界的信息，并在此基础上做出某些决定来管理所需的东西我们的设备。
关于世界的信息以各种各样的表示形式存在于各种物质载体上：空气振动-声音和光子通量-光； 空气中水蒸气的浓度和地球的温度； 质量的存在与否及其大小。 依此类推。 所有这些都可以为我们带来决策所需的信息。
但是我们的ESP8266微控制器（ ShIoTiny的基础）只理解两种信息类型：数字二进制信号0V - 3V和范围从0V到1V的模拟信号。
因此，我们需要从特定物理现象或物理量的语言到ESP8266微控制器可以理解的电信号语言的“ 转换器 ”。 这种“ 翻译器 ”称为传感器 。
严格来说，在我们的案例中， 传感器是一种技术工具，可将有关周围世界的信息转换为ShIoTiny控制器的电子组件可以理解的电信号 。
传感器不同。 有成千上万的黑暗。 但是，如果您开始理解，那么一切都不会那么可怕。 首先 ，我们只对在输出端生成电信号的传感器感兴趣。 其次 ，我们将只限于流行的传感器类型。 第三 ，实际上，传感器生成的信号种类不多。
从“第一”-一切都清楚了。 在物理上不可能将传感器直接连接到以机械，液压或气动形式提供信息的ShIoTiny 。
与“第二”-一切也很清楚。 不可能有人将熔融的放射性锂中的特定快速粒子阱或pH计连接到ShIoTiny 。 好吧，如果有人这样做，我认为他的资格要比我高得多，他很可能不需要这篇文章。 但是水或空气的温度，空气或水的压力，湿度，光线，液位或门的状态（开闭）-所有这些都可以由家用控制系统中的ShIoTiny控制器进行测量。
我们将处理“第三者”。 通常从普通类型的传感器输出什么电信号？ 可以区分传感器输出端的三种主要信号类型：
二进制信号 也就是说，只有两个电平的信号-逻辑0或逻辑1。电参数并不重要-它们始终可以转换为所需的电平。
模拟信号 。 即，电流或电压根据给定值范围内的测量参数而变化。
数字信号 。 这些是使用特定协议与微控制器通信的传感器。
这里，也许是可以连接到ShIoTiny的所有选项。 当然，也有具有频率输出，相位输出的传感器，以及具有各种奇异输出信号的传感器。 但是，由于不可能将它们直接连接到ShIoTiny，因此我们现在不再讨论它们。
二进制输入ShIoTiny
让我们从最简单的-ShIoTiny二进制输入开始。 它们由Input1 ， Input2和Input3指示 。 由于这些输入绝对相同，因此我们将考虑输入Input1 。 对于其他两个二进制输入-Input2和Input3，关于此输入的所有说明均是如此。
ShIoTiny二进制输入电路如图所示。 立即进行预订，发现电路缺陷很小-必须将10K电阻器连接到1K电阻器。 但这不影响设备的操作，这是很棒的。 那么，为什么在二进制输入电路中有那么多元件？ 这样的问题也被问到了我。 我会尽力回答。
ShIoTiny中的二进制输入适用于“ 干 ”和“ 湿 ”触点。 此外，该电路还提供过压保护（即，例如，如果5伏而不是3伏到达Input1 ）。
二进制输入保护
如果在其输入上施加约220V的电压，则在ShIoTiny的所有二进制输入上进行的过压保护当然不会使控制器免于烧毁。 但是从输入到输入Input1,2,3 + 5V甚至+ 12V-这种保护完全可以节省。
这种保护非常简单，不仅可以与ESP8266一起使用 ，还可以与其他微控制器一起使用。
考虑两种保护方法：将中性线（ 地 ）的+ 5V和-5V电压施加到Input1输入。
当输入Input1的电压正常时-保护二极管D1和D2闭合，因为它们以相反的方向导通。
一旦Input1的电压超过+ 3V（例如，我们将Input1短路至+ 5V ）， D1二极管就会打开，并将GPIO控制器的输入拉至+ 3V ，以防止GPIO ESP8266的电压升高至3V以上。 实际上，电压将略高于3V （3.2V或3.3V）-但这并不重要。 微控制器的输入不会烧毁，这很重要。
一旦Input1的电压变为负（例如，我们将输入短路至-5V ）， D2二极管就会打开并将Input1 接地 0V ，而不会让GPIO ESP8266输入上的电压降至0V以下。 实际上，电压将略低于0V （-0.2V或-0.3V）-但这并不重要。 微控制器输入不会烧毁。
电阻1K是限流器，因此在保护操作期间不会发生短路。 通过它的电流很小。 例如，在我们的示例中，如果将Input1 + 5V施加到输入，则流过1K电阻的电流约为2mA 。 输入端Input1的负电压为-5V时，通过1K电阻的电流约为5mA 。
如果谁不理解为什么二极管会打开和关闭，我建议您阅读R. A. Svorenya撰写的“逐步电子学”一书。 在Internet上，例如，在这里 。 我特别建议初学者-本书的语言很简单，并且有很多示例。
有哪些联系方式
因此，有了保护措施。 让我们继续讨论另一个基本问题-将ShIoTiny二进制输入连接到二进制传感器。
正如我们已经说过的，二进制传感器是其输出具有两种状态的传感器-零和一。 但这是合乎逻辑的。 物理上，二进制传感器输出可以有两个选择：“ 干触点 ”和“ 湿触点 ”。 考虑一下它是什么以及与它一起吃。
“ 干触点 ”是没有自己的电压源的触点。 也就是说，只有两个金属导体可以短路并断开。 此定义包括传感器的质量-按钮，开关，液位浮子传感器，簧片开关（磁场传感器）等。 如图所示，在电路上通常标出常开的 “ 干触点 ”。
常开-这意味着在没有外部影响的情况下打开-未按下按钮，未打开开关，簧片开关附近没有磁铁...
通常也有闭合的 “ 干触点 ”。 在电路上，通常如图所示。
与常开相反，在没有外部影响的情况下常闭的“ 干触点 ”是闭合的。
这些和其他“ 干触点 ”都可以安全地连接到输入Input1,2,3控制器ShIoTiny 。 如图所示，具有干触点类型输出的传感器连接到ShIoTiny二进制输入。
如果输入1的“ 干触点 ”闭合，则大约零伏的电压将施加到控制器输入（由于电路中的错误，精确到0.3伏），因为“ 干触点 ”通过由1K和10K电阻形成的分压器将控制器输入接地。 在这种情况下， 节点 Input1将把单位设置为输出。
相反，如果输入1的干触点 断开 ，则将大约3伏电压提供给控制器输入，因为控制器输入通过10K电阻上拉至电源电压。 在这种情况下，节点Input1的输出将设置为零。
所有这些详细说明都是出于好奇。 在最下面的一行中，我们有以下内容：如果我们将一个具有`` 干触点 ''类型输出的传感器连接到input1 ，则当触点断开时， Input1节点的输出将为零，而当触点闭合时，同一节点的输出将为1。 对于输入和节点Input2和Input3同样 。
让我们继续湿接触 。
“ 湿接触 ”是在其至少一个位置具有其自身的电压源的接触。 例如，另一个控制器或逻辑电路的输出； 灯泡电源线等。 这里可能有很多选择。 但是几乎所有它们都直接或借助一些细节允许将二进制输入Input1,2,3与设备输出相匹配-“ 湿接触 ”。
让我们从最简单的开始-将输入Input1与传感器或微电路类型“ 集电极开路 ”或“ 漏极 开路 ”的输出进行匹配。
实际上， 在我们的情况下 ，该电路完全类似于将传感器与干触点输出连接 。 晶体管仅执行接触的作用。
这种连接的方案如图所示。 “ 集电极开路 ”或“ 漏极 开路 ”概念的实质是，输出晶体管的发射极 （或源极 ）连接到“ 地 ”（通常在微电路内部）， 集电极 （或漏极 ）连接到微电路的“支路”等等。一无所有。
对于新手（不是虚构的气体，而是一个人！），该方案的工作原理是可以理解的。 一旦微电路内部的晶体管打开，它就会将输入Input1接地，然后一切工作都类似于“ 干 ”触点。
不幸的是，并非所有的微芯片和传感器都具有集电极或漏极开路的出色输出。 许多（如果不是大多数的话）芯片和传感器都具有有效输出。 这意味着当我们在输出端有一个逻辑单元时，输出被“上拉”到电源电压，而当逻辑为零时，输出被“上拉”到地。 这种芯片的输出如下图所示。 当然，一切都被简化了。
如果要连接到Input1的微电路或传感器具有这样的有效输出，该怎么办？
这里有两个选项，它们取决于微电路或Vcc传感器的电源电压值。
如果芯片或Vcc传感器的电源电压与ESP8266的电源电压相同（即3伏），那么您可以简单地将此输出连接到输入Input1 ，如上图所示。
但是，如果传感器或微电路的电源为+ 5V或+ 12V怎么办？ 在我们的例子中，您可以通过打开肖特基二极管非常简单地完成操作，如下图所示。
还有一个细微差别：所有带有“ 湿 ”触点的电路都会给我们一个相反的信号 。 也就是说，当逻辑单元位于传感器或微电路的输出时， Input1节点会将输出设置为零。 反之亦然。 但这已通过编程方式得到纠正-只需将逆变器节点插入电路即可。 所有这些都显示在图中。
实际上，这是将传感器连接到二进制输入Input1,2,3所需的所有基本知识 。
当然，理论上可能还有其他选择，但是我展示了将传感器与输出（如“ 干触点 ”和低压有源输出）连接的最简单和最常用的方法。
接触的快感
接触颤抖。 不是因为担心设备的创建者，而是因为它们具有弹性。 当您按下按钮时，触点可以闭合打开5至7次，然后再稳定闭合。 释放按钮时也会发生相同的现象。 这种现象称为“联系反弹” 。
接触反弹是所有机械接触传感器（开关，按钮，簧片开关等）的诅咒。 令人不愉快的chat谐是，它会导致按钮或联系人的错误点击或错误释放。
有几种方法可以解决这种不愉快的现象。 最早的战斗方法可能是触发 。 通过这种方法，使用了带有开关触点的按钮和普通的RS触发器，它们根据方案被打开，如图所示。
如何运作？ 很简单 触发器有两个状态。 当按钮靠近触发器的输入R时，触发器的输出Q设置为零。
我们按下按钮-直到按钮的中间触点触及底部-一切都没有改变，触发器的输出为零。 一旦按钮的中间触点接触到同一按钮的底部触点，并且将触发器S的输入端接地，就会在触发器的输出端出现一个。 并且该单元在“响尾蛇”接触时保留。 实际上，要将触发输出切换回零，必须将触发输入R接地！ 释放按钮时，此方案的工作方式完全相同。
我们可以在ShIoTiny上做这样的电路吗？ 是的，没问题！ 在图中显示了它。
但是，将三个输入中的两个花在一个传感器上吗？ 此外，并非所有传感器都有开关触点！
不，我们将以遗赠的方式向所有聪明的理论家V.I. 乌里扬诺夫！
处理联系反弹的第二种方法（可能是当今最常见的方法）是软件过滤器 。
这些巧妙的话背后是什么？ 再说一次-没有什么复杂的。 想象一下，我们将不会响应联系人状态的“短暂”变化。 例如，如果我们从按钮上读取零，那么很短的时间（例如持续时间少于0.3秒） 我们会锤 停止反应。 并且只有当我们按下按钮0.3秒钟时，才会持续发出一个单位-我们将对此作出响应。 将按钮的状态从1更改为零时也是一样。
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结论
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