Una soluzione circuitale chiamata "isolamento galvanico" si trova abbastanza spesso nell'ingegneria elettronica ed elettrica. Per questo motivo, è importante familiarizzare l'utente con ciò che è. Inoltre, sarà interessante comprendere le varietà esistenti di nodi "sciolti" e il principio della loro azione.
Cos'è?
L'isolamento galvanico è un metodo per trasferire elettricità o informazioni tra i circuiti di ingresso e di uscita, in cui parti del circuito non sono direttamente collegate tra loro. La necessità nasce nei casi in cui è richiesto di garantire la sicurezza di funzionamento nei circuiti secondari mantenendo la potenza trasmessa.
Inoltre, grazie a questa tecnica, si forma un circuito indipendente nel circuito secondario, che consente:
- ridurre parzialmente l'influenza dei disturbi che agiscono nel circuito primario;
- migliorare l'accuratezza delle letture nei circuiti di misurazione;
- migliorare la corrispondenza del carico.
Infine, il disaccoppiamento riduce la probabilità di danni alle apparecchiature collegate al secondario.
Principio operativo
È più conveniente spiegare il principio di funzionamento dell'isolamento galvanico usando l'esempio di un trasformatore, in cui l'avvolgimento secondario non è collegato elettricamente al primario.
Molto spesso, sorge la difficoltà nel comprendere la riduzione del rischio di scosse elettriche quando i circuiti di ingresso e di uscita sono indipendenti. Il fatto è che se un incidente (rottura dell'isolamento e colpire un potenziale pericoloso sulla custodia) si verifica direttamente nella linea di alimentazione, la potenza dell'intera rete agisce sulla persona che la tocca.
In presenza di disaccoppiamento, la forza attuale sarà limitata non solo dalla resistenza del corpo umano, ma anche dalla potenza del trasformatore (o altro elemento utilizzato in questa capacità). Se la custodia del dispositivo collegata al circuito secondario è messa a terra, il rischio di lesioni sarà ridotto al minimo.
Tipi di isolamento galvanico
Esistono diversi metodi noti per separare artificialmente i circuiti di alimentazione e di carico.
Più spesso usato per questo:
- Circuito induttivo (o trasformatore).
- Coppie optoelettroniche di elementi semiconduttori.
Quando si implementa il primo metodo, viene utilizzata un'unità di separazione: un trasformatore, che in questo caso non richiede un nucleo. Il suo coefficiente di trasmissione è solitamente unitario, ovvero la tensione nell'avvolgimento secondario è uguale all'ingresso.
Gli svantaggi di questa opzione includono:
- voluminosità del design;
- la possibilità di utilizzare solo in circuiti AC;
- parziale ritenzione dei disturbi dai circuiti primari.
È possibile eliminare questi svantaggi grazie all'uso di un tipo speciale di disaccoppiamento, chiamato optoelettronico.
Coppie optoelettroniche
Gli elementi principali di tale disaccoppiamento sono gli accoppiatori ottici, che sono implementati in circuiti basati su diodi, tiristori, transistor e altri componenti elettronici sensibili alla luce. La funzione dell'elemento primario dell'insieme è svolta da un diodo emettitore di luce, e il mezzo che trasmette l'impulso utile è un campo conduttore di luce creato all'interno della coppia optoelettronica.
In questi dispositivi, la neutralità elettrica del flusso luminoso consente di organizzare un efficace disaccoppiamento di circuiti di ingresso e uscita, nonché per garantire il coordinamento di nodi con complessi diversi resistenze. I vantaggi includono la compattezza del dispositivo e una significativa riduzione del livello di rumore in uscita.