dass in Realität der ESP Ausgang nicht nur STromquelle, sondern auch Senke ist.
Ja. Aber im undefinierten Zustand sollte der ESP Ausgang sich ja noch wie ein Eingang verhalten (also rein als hochohmiger Widerstand). Erst nach der Definition des ESP-Pins als Output ist er als Totem-Pole Ausgang entweder niederohmig mit GND oder VCC 'verbunden'. Zumindest die AVR µCs verhalten sich so. Beim ESP habe ich das noch nicht überprüft... Möglicherweise verhalten sich die Pins im undefinierten Zustand tatsächlich 'undefiniert'. Wäre nicht der erste ESP-Nachteil. Was mir auch schon 'Ärger' gemacht hat ist das Fehlen eines Schmitt-Trigger-Eingangs wenn man einen Pin als Eingang verwendet. Bei einer bestimmten Spannung toggelt der in sehr schneller Folge hin und her. Das 'verhindert' auch die Verwendung eines RC Filters (z.B. zum Taster-Entprellen).
Aber so müsste es ja dann funktionieren
So sehe ich das auch. Aber:
lieber Vorwiderstand ans Gate?
Nein, aber eine Zenerdiode (oder LED) zwischen Gate und Masse, die dafür sorgt, dass die Spannung am Gate von M1 nicht größer als 3.3V werden kann. Weil sonst ist ja ein Pin des ESP über 100K an 12V angeschlossen.
Oder einen NPN Bipolar-Transistor nehmen (BC547C o.ä.). Durch dessen Basis-Emitter-Diode wird dann die Spannung an diesem Pin auch auf max. 2V begrenzt (1.25V von der IR-Diode + 0.7V BE-Strecke). In diesem Fall aber noch einen (kleinen) Basis-Vorwiderstand zwischen ESP-Pin und Basis verwenden (z.B. 470 Ohm).
Ich bin auch nicht sicher, ob der BS170 ein geeigneter Transistor dafür ist. Seine 'typische' Gate Threshold Voltage beträgt zwar angeblich 2V, was gerade so reichen würde: 3.3V - 1.25V (von der IR.Diode) ergibt 2V. Im Datenblatt sind aber nur Kurven ab 4V GS-Spannung angegeben. Da würde ich Dir eher die IRLML-Typen empfehlen (z.B.:
https://www.reichelt.de/MOSFETs/IRLML-2 ... ARCH=IRLML ). Die haben bei 2V GS-Spannung schon weniger als 1 Ohm Rds...
[EDIT]
Das geht so überhaupt nicht! Du verwendest hier N-Mosfets quasi in einer 'Emitterfolger-Schaltung'. Das geht aber nicht, weil ja zwischen Gate und Source keine 'echte' Verbindung besteht (das Potential an Source ist nur über die zunächst hochohmige IR-LED mit GND verbunden, hängt also quasi 'in der Luft' - so lässt sich die Gate-Source Kapazität also schlecht laden...). Wenn Du in der LT-Spice Simulation mal 'Start external DC supply voltages at 0V' aktivierst, wirst Du sehen was ich meine...
Mit Bipolar-Transistoren geht es:
V3 und V5 sind nur zur Simulation. Ist jetzt sehr nah an Deinen Plan angelehnt. Geht vmtl. wesentlich einfacher (ESP-Pin2 direkt über 100 Ohm auf die IR-Díode; Basis von Q1 direkt über 470 Ohm an den ESP-Pin2 - aber so lässt sich das nicht simulieren).