Chiamato “Isolamento Galvanico” prende il nome dal suo inventore “Luigi Galvani“
Questo tipo di isolamento interrompe il lopp di massa, ronzio che si verifica in particolari situazioni soprattutto quando ci sono vari dispositivi audio collegati a massa comune, inoltre garantisce una sicurezza elettrica per l’operatore,
L’isolamento galvanico può essere passivo e attivo e comprende tre tipi di isolamento
È buona norma che un laboratorio di elettronica sia dotato di isolamento galvanico, in quanto rappresenta una protezione fondamentale durante le attività di test e riparazione. Questo accorgimento può fare la differenza in caso di contatto accidentale con la tensione di rete a 230 V, riducendo il rischio di scosse elettriche per l’operatore.
L’isolamento galvanico contribuisce inoltre a limitare i danni in caso di cortocircuito, evitando che il guasto si propaghi all’intero impianto elettrico e riducendo il rischio di picchi di corrente dannosi per le schede elettroniche in prova.
In commercio sono disponibili trasformatori di isolamento già pronti all’uso, progettati proprio per questo scopo e facilmente integrabili in un banco di lavoro.
Per quanto riguarda l’isolamento nei segnali, è possibile utilizzare dispositivi come relè o optoisolatori. I relè tradizionali, essendo dispositivi elettromeccanici, sono adatti principalmente alla commutazione di segnali digitali (on/off) e garantiscono un isolamento fisico tra ingresso e uscita.
I relè a stato solido (SSR), invece, offrono una commutazione più rapida e una maggiore affidabilità nel tempo, poiché privi di contatti meccanici soggetti a usura. Inoltre, eliminano il problema dello scintillio e dei rimbalzi (bounce) tipici dei relè tradizionali, che in alcune applicazioni richiedono circuiti di soppressione dedicati.
una soluzione ingombrante, ma ottimo isolamento con alte tensioni, ottimo se si vuole pilotare direttamente un gate di un transistor, non necessita di altre alimentazioni supplementari perché il trasformatore soddisfa tutte le esigenze di carico.
Isolamento Capacitivo
Questo tipo di isolamento sfrutta un principio semplice: il segnale viene fatto passare attraverso una piccola capacità (come un minuscolo condensatore), evitando così il contatto diretto. In questo modo si aumentano la sicurezza e la protezione dei dispositivi.
Un esempio di componente che utilizza questa tecnologia è l’integrato ISO124, progettato per trasferire segnali analogici mantenendo l’isolamento galvanico. All’interno, il segnale non passa direttamente, ma viene prima trasformato, inviato attraverso la barriera isolante e poi ricostruito in uscita.
L’isolamento capacitivo è molto utilizzato in diversi dispositivi elettronici di uso comune. Lo troviamo, ad esempio, nelle linee telefoniche, nei router, nei modem e in molte apparecchiature di comunicazione, dove è importante evitare che disturbi, sovratensioni o guasti si propaghino da un circuito all’altro.
Viene impiegato anche in ambito industriale e negli strumenti di misura, proprio perché consente di lavorare in sicurezza mantenendo separati circuiti a tensioni diverse.
I suoi punti di forza sono la buona affidabilità nel tempo, la discreta velocità di trasmissione del segnale e la capacità di garantire un isolamento elevato, spesso nell’ordine di migliaia di volt.
In sintesi, è una soluzione efficace e abbastanza semplice per proteggere i circuiti e migliorare la sicurezza, senza rinunciare alla trasmissione dei segnali.
Optoisolatori
L’isolamento galvanico tramite optoisolatori avviene mediante la trasmissione di un segnale luminoso tra due sezioni elettricamente separate. All’interno del dispositivo, un LED emettitore emette luce che viene rilevata da un elemento fotosensibile, generalmente un fototransistor, ma in alcuni casi anche un fotodiodo o dispositivi equivalenti.
Questo principio consente di trasferire l’informazione senza alcun collegamento elettrico diretto, garantendo un elevato livello di isolamento tra ingresso e uscita.
È importante considerare che, nel tempo, le prestazioni degli optoisolatori possono degradarsi. In particolare, il LED interno tende a perdere efficienza con l’invecchiamento, riducendo la quantità di luce emessa e, di conseguenza, l’affidabilità della commutazione.
Dal punto di vista dinamico, gli optoisolatori non sono tra i dispositivi più veloci, soprattutto nelle versioni standard. Tuttavia, risultano ampiamente adeguati per numerose applicazioni elettroniche, inclusi gli alimentatori switching, dove offrono un buon compromesso tra isolamento, affidabilità e semplicità circuitale.
Conclusioni, Dal punto di vista delle prestazioni, i modelli standard presentano tempi di commutazione nell’ordine dei microsecondi, risultando quindi relativamente lenti rispetto ad altre soluzioni più moderne. Tuttavia, esistono versioni ad alta velocità progettate per applicazioni specifiche.
Per quanto riguarda l’affidabilità nel tempo, la vita operativa è generalmente elevata, ma può essere limitata dal degrado del LED interno, che con gli anni tende a ridurre la propria efficienza luminosa. In condizioni di utilizzo continuo, questo fenomeno può manifestarsi dopo lunghi periodi di esercizio (anche nell’ordine di molti anni).
Qualsiasi isolamento decidete di utilizzare ricordatevi di avere le idee ben chiare su cosa dovete isolare, e controllare la tensione di isolamento espressa in Kv
Vorrei concludere con l’isolamento passivo
è un insieme di tecniche utilizzate per separare o proteggere circuiti elettrici senza l’impiego di componenti attivi o dispositivi dedicati all’isolamento galvanico.
A differenza dell’isolamento galvanico “vero” (come quello ottenuto con trasformatori, optoisolatori o isolatori capacitivi), l’isolamento passivo non garantisce una separazione elettrica completa tra due circuiti, ma si limita a ridurre i disturbi, le interferenze o i rischi legati a differenze di potenziale.
Tra le soluzioni più comuni di isolamento passivo troviamo:
- resistori (per limitare la corrente)
- condensatori (per filtrare o accoppiare segnali)
- filtri RC o LC
- distanziamenti fisici tra piste e componenti su circuito stampato
Questi accorgimenti sono molto utilizzati per migliorare la stabilità dei circuiti e ridurre il rumore elettrico, ad esempio nelle linee di segnale o nelle alimentazioni.
Tuttavia, è importante sottolineare che l’isolamento passivo non protegge in modo efficace da tensioni elevate o da contatti diretti con la rete elettrica. Non essendoci una vera separazione galvanica, un guasto o una sovratensione possono comunque propagarsi da un circuito all’altro.
Per questo motivo, viene spesso utilizzato come soluzione complementare, ma non sostitutiva, nei sistemi in cui la sicurezza è un requisito fondamentale.
In sintesi, l’isolamento passivo è utile per “pulire” e stabilizzare i segnali, ma non deve essere considerato una protezione completa quando si ha a che fare con tensioni pericolose.