Galvanisch isolierte Schnittstelle für Victron-Geräte

Ich baue gerade Victron2MQTT nach. Nach Flashen funktionierte der ESP8266 sofort. Man benötigt einen Pegelkonverter auf 3,3V (Sander 2024), hierzu habe ich einen TXB0108 genommmen, der aber leider je nach Masseführung schnell ins Schwingen gerät. Also versuchen wir es mal mit einer galvanischen Isolation, wie Victron es ja bei seinen Kabeln auch vorsieht.

Bei 19200 Baud ist nicht jeder Optokoppler mehr geeignet. Die folgende Schaltung funktioniert gut:

Mit T1 wird das Signal verstärkt und invertiert, so daß die LED bei TX Low leuchtet und Pin 6 auch auf Low geht. Ein direkter Anschluß der Schnittstelle an die LED hat nicht funktioniert, obwohl nur 0.5mA LED-Strom ausreichen sollten. Pin 8 liegt an 5V, da der Optokoppler mehr als 4,5V Speisespannung benötigt.

Ohne R1 dauert es zu lang, bis der Ausgangstransistor wieder sperrt, da die Ladung an der Basis nicht abfliessen kann (Hewlett-Packard Company 1977, S. 3.12).

Hier noch ein Bild mit Eingang (oben) und Ausgang (unten). Man sieht, daß Optokoppler doch eher langsam schalten. Interessant ist der geringe Hub des Eingangssignals. Von unbelastet 5Vpp bricht die Spannung durch die Belastung von R4 und den Transistor ein. Ich vermute, daß Victron in den Ausgangsleitungen Widerstände zum Schutz einsetzt.

 

Wer nur einen langsamen Optokoppler in der Bastelkiste findet, kann die Schaltung aus (Pease 1993, S. 73) nachbauen. Ideen findet man auch, wenn man im Netz nach MIDI-Schaltungen sucht. MIDI ist mit 31250 Baud noch etwas schneller:

PS: Da es unter den Diskussionen auf der Github-Seite zu Victron2MQTT auch wieder um die Frage der 5V-Tauglichkeit eines ESP ging – es gibt wohl eine „offizielle“ Stellungnahme  auf X (!) zu dem Thema, und Messungen bestätigen, daß bis 5V am Eingang auch nichts passiert. Ich speise aber die Schaltung aus dem Lastanschluß eines MPPT75|15, und dessen Masseanschluß hat einen meßbaren Widerstand zum Masseanschluß der seriellen Schnittstelle. So gesehen ist die galvanische Trennung sicher hilfreich.

HEWLETT-PACKARD COMPANY, 1977. Opto-electronics Applications Manual. New York: McGraw-Hill Inc.,US. ISBN 978-0-07-028605-4
PEASE, Robert A., 1993. Troubleshooting Analog Circuits. Newnes. ISBN 0-7506-9949-8
SANDER, Klaus, 2024. Uni- Und Bidirektional Arbeitende Pegelkonverter. Funkamateur. 2024. Nr. 6, S. 446–447.