Eine galvanische Trennung des USB-Busses ist für den Hobby-Elektronikentwickler manchmal ein sehnlicher Wunsch. Sei es, um Brummschleifen zu identifizieren oder um Meßgeräte anzusteuern. Der hier vorgestellt USB-Isolator tut genau das — für Low-Speed und Full-Speed USB.
Nach dem I2C-Isolator und dem AVR-ISP-Isolator war ein USB-Isolator eine geradezu klaffende Lücke innerhalb meines Elektronik-Werkzeugkastens — auch wenn es bislang eher ein Wunsch als eine Anforderung geblieben ist. Nachdem der IC ADuM3160 von Analog Devices mittlerweile zu recht vernünftigen Preisen erhältlich ist, gibt es keine Ausrede mehr, soetwas nicht aufzubauen und zu testen.
Die Baugruppe bietet die folgenden Eigenschaften:
Der USB-Isolator unterstützt Low-Speed und Full-Speed-USB. Diese zwei Geschwindigkeitsstufen waren auch schon Teil von USB 1.1. Aber auch viele Geräte, die mit USB 2.0 beworben werden, verwenden in Wirklichkeit lediglich den Full-Speed-Modus. Ob ein Gerät den Full-Speed-Modus oder einen schnelleren Modus nutzt, der vom Potenzialtrenner nicht unterstützt wird, läßt sich mit USB-Testsoftware[1] [2] ermitteln. Der Potenzialtrenner ist dafür gedacht, mit einem bestimmten Gerät zusammen genutzt zu werden, da die jeweilige Geschwindigkeit mit einem Jumper eingestellt werden muß. Keine gute Idee ist es, einen USB-Hub anschließen zu wollen.
Der USB-Isolator besitzt intern einen DC/DC-Wandler, der das USB-Gerät mit bis zu 200mA versorgen kann. Reicht dieser Strom nicht aus, kann ein externes 5V-Netzgerät (z.B. von einem USB-Hub) angeschlossen werden.
Alle bisher getesteten High-Speed- und SuperSpeed-Geräte schalten bei der Verwendung des USB-Isolators in den Full-Speed-Modus. Speichergeräte werden dadurch natürlich unerträglich langsam, funktionieren aber weiterhin. Geräte, die von sich aus nur den Full-Speed-Modus beherrschen, funktionieren völlig transparent ohne Geschwindigkeitseinbußen.
Diese Geräte funktionieren mit dem USB-Isolator normal und ohne Geschwindigkeitseinbußen. Der USB-Isolator muß auf „Low Speed“ gejumpert sein.
Diese Geräte funktionieren mit dem USB-Isolator normal und ohne Geschwindigkeitseinbußen:
Die Geräte sind mit USB-Isolator deutlich langsamer, da das Gerät im Full-Speed-Modus betrieben wird:
Es ist nur eine Frage der Zeit, bis USB-Isolatoren in Preisregionen kommen, daß ein Selbstbau nicht mehr mithalten kann. Waren bis vor wenigen Monaten nur wenige Geräte unter 100 Euro erhältlich, gibt es jetzt schon deutlich preiswertere Angebote[3]. Momentan lohnt es sich jedoch meiner Meinung nach durchaus, dieses praktische Hilfsmittel noch selbst zu bauen — sei es „mal schnell so zwischendurch“ auf Lochrasterplatine oder auf einer eigenen Leiterplatte. Schaltplan und Layout gibt es wie immer unten zum Download.
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Eagle-Projekt und Schaltplan |
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Aufbauanleitung für den Bausatz am Fichtenfieldday 2015 |