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Isolamento galvanico

Domanda:

Cosa si intende con isolamento galvanico e come si realizza?

Risponde admin

Due circuiti si dicono galvanicamente separati (o anche elettricamente separati) se tra i due circuiti non può circolare alcuna corrente continua (detta anche galvanica). Idealmente ciò si verifica se la resistenza di isolamento che li separa è infinita. In pratica i due circuiti si considerano galvanicamente separati se tale resistenza è superiore a 100 megaohm. Tra i due circuiti, in tal caso, oltre alla continua è impedita pure la circolazione di correnti di frequenza relativamente bassa, quale quella di rete e le sue armoniche più significative che sono tra le principali fonti di disturbo in ambiente industriale.

L'isolamento galvanico ha sia un obiettivo funzionale che di sicurezza. Dal punto di vista funzionale consente il funzionamento separato dei circuiti di misura e trasmissione dei segnali da quelli di acquisizione che possono in tal caso avere riferimenti di tensione indipendenti. E' in tal modo possibile evitare la formazione di anelli di massa che possono essere sedi di correnti di disturbo, nonché acquisire segnali di piccola intensità sovrapposti ad elevate tensioni. E' questo ad esempio il caso dell'acquisizione della temperatura degli avvolgimenti di un motore elettrico mediante termocoppia. La termocoppia produce un segnale differenziale di alcune decine di mV che può trovarsi sovrapposto alla tensione di 220 V che l'avvolgimento ha rispetto a terra e che risulta applicata an entrambi i conduttori della termocoppia (tensione di modo comune). L'isolamento galvanico effettuato mediande un amplificatore di isolamento (ISOAMP) permette di confinare la tensione di modo comune al solo circuito di ingresso e di trasferire al circuito di acquisizione il solo segnale differenziale corrispondente alla temperatura.

Dal punto di vista della sicurezza l'isolamento galvanico protegge circuiti e persone da eventuali differenze di potenziale elevate tra il circuito di ingresso e quello di uscita, che possono essere conseguenza di guasti, o sovratensioni di origine atmosferica sui circuiti di ingresso.

Negli amplificatori di isolamento (ISOAMP) sono principalmente due le tecniche per ottenere l'isolamento galvanico: l'accoppiamento a trasformatore e l'accoppiamento ottico. Ne esiste anche una terza più economica ma meno affidabile, denominata flying capacitor, nella quale un condensatore è alternativamente commutato tra il circuito che dà origine al segnale ed il circuito che lo riceve mediante relè a doppio contatto di scambio.

L'isolamento migliore, che è anche il più costoso, è comunque ottenuto mediante accoppiamento a trasformatore in cui l'amplificatore è suddiviso in tre parti, alimentazione, ingresso, uscita, tutte accoppiate tra loro mediante trasformatori interni.

L'isolamento ottico è ottenuto mediante fotoaccoppiatori, cioè da coppie di diodi LED e fototransistor. La radiazione luminosa emessa dal led è grosso modo proporzionale alla corrente che lo percorre, quindi al segnale che si intende misurare, mentre il fototransistor è percorso da una corrente proporzionale alla luce con cui il led illumina la base. Collegando il collettore del transistore all'alimentazione con una resistenza di pull-up si ottiene una tensione, tra emettitore e collettore, proporzionale al segnale.

Non è superfluo però sottolineare che il componente elettro-ottico non ha una grande linearità. Esso va bene per la trasmissione di segnali digitali, meno per quelli analogici, per i quali è da preferire l'isolamento a trasformatore. Ma il progresso tecnologico ha migliorato notevolmente la situazione ed il divario a favore dell'accoppiamento trasformatorico per i segnali analogici si sta assottigliando. I fotoaccoppiatori hanno sempre un'accuratezza inferiore ma sono più piccoli, costano meno e sono più veloci degli ISOAMP a trasformatore con banda passante di qualche decina di kHz.

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Commenti e note

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di ,

doctorjazz1956, domande del tuo genere si fanno nel forum. Questo è uno spazio riservato ai commenti all'articolo.

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di ,

non sono un tecnico ma un audiofilo in procinto di upgradare il mio impianto per la parte "musica liquida" vorrei sostituire il mio integrato (lettore di rete con DAC incorporato "Altair" della azienda AURALIC con un DAC della CHORD abbinato ad un lettore di rete separato, sempre della AURALIC, trovo nel loro listino 2 modelli identici per tutte le caratteristiche audio ma che differiscono esclusivamente tra loro per l'isolamento galvanico del doppio alimentatore (comune ad entrambi) che è presente soltanto nel modello "Aries G2" (€4.399,00) e non nel modello "Aries G1" (€ 2.299,00) Ua differenza di € 2.100,00 è giustificata in termini di resa acustica? Grazie

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di ,

Salve, non mi è chiaro in che modo "un amplificatore di isolamento (ISOAMP) permette di confinare la tensione di modo comune al solo circuito di ingresso e di trasferire al circuito di acquisizione il solo segnale differenziale "; Desidererei un esempio per capire "Dal punto di vista della sicurezza l'isolamento galvanico protegge circuiti e persone da eventuali differenze di potenziale elevate tra il circuito di ingresso e quello di uscita, che possono essere conseguenza di guasti, o sovratensioni di origine atmosferica sui circuiti di ingresso". Grazie mille Saluti

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Ho posto la domanda sul forum, attualmente è stata letta da 24 utenti, ma nessuno mi ha saputo dare una risposta: è localizzata qui http://www.electroyou.it/phpBB2/viewtopic.php?f=1&t=26788

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Ho posto la domanda sul forum, attualmente è stata letta da 24 utenti, ma nessuno mi ha saputo dare una risposta: è localizzata qui http://www.electroyou.it/phpBB2/viewtopic.php?f=1&t=26788

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di ,

Per quanto riguarda i tipi di accoppiamento, oltre al trasformatorico e all'ottico, ne conosco altri due: quello capacitivo, che ha brevemente descritto Lei, e quello opto-elettronico. Tra i quattro prevale sempre il trasformatorico in termini di vantaggi, giusto? Se sì, le ragioni a cosa sono legate?

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di ,

Buogiorno. Ma gli amplificatori di isolamento a trasformatore tagliano la componente continua? Quelli ottici però la fanno passare, o no?

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di Antonio,

Descrizione dell'argomento precisa e dettagliata.

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di Dario,

Per quale motivo in alcuni convertitori DC-DC (ad esempio flyback,forward,push-pull)si usa l'isolamento galvanico tra il ciccuito di ingresso e quello di uscita?

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