Isolatori

Gli isolatori sono componenti utilizzati per trasmettere segnali attraverso due sezioni di un circuito che devono rimanere elettricamente separate per motivi di sicurezza, immunità al rumore o funzionalità. Questa separazione elettrica, chiamata isolamento galvanico, impedisce il flusso di corrente, pur consentendo il passaggio di dati o segnali di controllo. Gli isolatori sono particolarmente importanti negli ambienti con tensione o rumore elevati, come l'automazione industriale, i sistemi di controllo dei motori o l'elettronica medica. Gli isolatori sono dispositivi a livello di segnale che facilitano la comunicazione sicura tra i sottosistemi senza contatto elettrico diretto.

Esistono due tipi principali di isolatori: gli isolatori ottici (noti anche come optoaccoppiatori) e gli isolatori digitali. Gli isolatori ottici utilizzano la luce per trasmettere le informazioni attraverso una barriera di isolamento. Un optoaccoppiatore tipico è composto da un LED sul lato dell'ingresso e da un fototransistor, un fotodiodo, un SCR o un Triac sul lato dell'uscita. Quando la corrente attraversa il LED, questo emette una luce che attiva il componente di uscita, che consente la riproduzione del segnale sul lato isolato. Gli optoaccoppiatori sono ampiamente utilizzati nelle applicazioni che richiedono una velocità moderata e un isolamento ad alta tensione, come le interfacce dei microcontroller, gli anelli di retroazione degli SMPS (alimentatori a commutazione) o i moduli di ingresso dei PLC. Sono apprezzati per la loro semplicità e per l'eccellente immunità al rumore elettrico.

Gli isolatori digitali, invece, non si basano sulla luce. Infatti, utilizzano tipicamente l'accoppiamento magnetico o capacitivo per trasmettere i segnali digitali attraverso la barriera di isolamento. Questi isolatori offrono diversi vantaggi rispetto agli optoaccoppiatori, tra cui una maggiore velocità di trasmissione dati, un minore consumo energetico, una migliore stabilità termica e una maggiore durata prevista, dal momento che evitano l'invecchiamento dei LED. Gli isolatori digitali sono particolarmente adatti alle interfacce di comunicazione ad alta velocità come SPI, I²C o UART, dove la temporizzazione e l'integrità di segnale sono fondamentali. Tuttavia, possono essere più sensibili a certi tipi di interferenze transitorie, a seconda del progetto e dell'applicazione.

La scelta tra un isolatore ottico e uno digitale dipende da diversi fattori: tipo di segnale (analogico o digitale), velocità, requisiti di isolamento della tensione, condizioni ambientali e aspettative di affidabilità. Ad esempio, gli optoaccoppiatori potrebbero essere preferiti nei percorsi di retroazione analogici ad alta tensione grazie alla loro robusta immunità al rumore, mentre gli isolatori digitali potrebbero essere più adatti per i sistemi digitali veloci, compatti e a basso consumo.