Überblick
Bei der Verbindung von Geräten mit unterschiedlichen Massebezügen oder Versorgungsspannungen über serielle UART-Schnittstellen entstehen schnell Potenzialunterschiede, die zu Fehlfunktionen oder im schlimmsten Fall zur Beschädigung der verbundenen Hardware führen können.
Dieser Adapter schafft eine vollständige galvanische Trennung zwischen beiden UART-Seiten und ermöglicht so eine sichere, störungsfreie Kommunikation auch über größere Potenzialunterschiede hinweg.
Fertige Lösungen existieren, waren jedoch für den konkreten Einbauort zu groß oder nicht kurzfristig verfügbar. SMARTINTECH entwickelte daher einen eigenen Adapter – passend zu den vorhandenen Steckverbindern und Einbaumaßen – und konnte Exemplare aus der Kleinserie direkt an einen Kunden mit identischem Bedarf abgeben.
Herausforderung
Im konkreten Anwendungsfall sollte ein Mikrocontroller mit einem Gerät kommunizieren, dessen Masse auf einem anderen Potenzial lag. Ein direkter Anschluss hätte beide Systeme gefährdet und zudem erhebliche Störeinstreuungen verursacht.
Lösung
Die Lösung basiert auf einem kompakten PCB mit digitalen Optokopplern, die beide Übertragungsrichtungen (TX/RX) galvanisch entkoppeln. Jede Seite wird unabhängig versorgt – entweder aus der jeweiligen Quellspannung oder über einen integrierten DC/DC-Wandler.
Das Board wurde in KiCad entworfen und manuell bestückt. Die Leitungsführung auf der Platine hält die Signallaufzeiten kurz, um auch bei höheren Baudraten (bis 115200 Baud) eine zuverlässige Übertragung zu gewährleisten.
Ergebnis
Der fertige Adapter läuft seit der Inbetriebnahme stabil und überträgt Daten zuverlässig zwischen den vormals inkompatiblen Systemen. Potenzialausgleichsströme sind vollständig eliminiert.
Galerie
