Optocoupler – Isolatore Ottico
In questo post parliamo dell’optocoupler, conosciuto anche come isolatore ottico. È un componente che spesso viene trascurato quando si studiano i circuiti elettronici, ma gioca un ruolo cruciale ogni volta che dobbiamo trasferire segnali tra due circuiti elettricamente isolati. Oggi ci addentriamo in questo argomento per capire esattamente come funziona, dove si usa e perché è fondamentale in molte applicazioni pratiche. Vedrai che, dopo aver letto tutto, userai gli optocoupler con molta più consapevolezza.
Cos’è un optocoupler?
Un optocoupler è un dispositivo elettronico che trasferisce un segnale elettrico da una parte all’altra attraverso la luce, mantenendo un’isolazione galvanica tra i due circuiti. Questo significa che non c’è alcun collegamento elettrico diretto tra il lato di ingresso e quello di uscita.
In pratica, è composto da un LED (diodo emettitore di luce) e da un fototransistor (oppure un fotodiodo, fototriac o fotodarlington), racchiusi nello stesso contenitore, ma separati elettricamente. Quando il LED si accende, illumina il sensore ottico, che poi genera un segnale in uscita.
Com’è fatto internamente un optocoupler?
- LED a infrarossi: è il componente attivo sul lato di ingresso. Quando riceve corrente, emette luce infrarossa.
- Fototransistor: riceve la luce emessa dal LED. In base alla quantità di luce, varia la sua conduttività e quindi produce un segnale in uscita.
- Isolamento ottico: tra LED e fototransistor c’è una barriera trasparente alla luce ma non conduttiva, che garantisce isolamento elettrico.
Esempio pratico: isolamento tra microcontrollore e rete elettrica
Immagina di voler controllare un relè collegato alla rete 230V usando un microcontrollore come un Arduino. Collegare direttamente il microcontrollore alla bobina del relè può essere pericoloso e far saltare tutto il circuito se qualcosa va storto. Qui entra in gioco l’optocoupler.
- Colleghi il lato LED dell’optocoupler al pin di uscita digitale dell’Arduino, con una resistenza di limitazione.
- Quando il pin va HIGH, il LED si accende e illumina il fototransistor.
- Il fototransistor, sul lato secondario isolato, chiude il circuito e attiva il relè tramite un transistor di potenza.
In questo modo, l’Arduino non è mai collegato direttamente al lato ad alta tensione. Se succede un corto, il microcontrollore resta salvo.
Vantaggi principali dell’optocoupler
- Isolamento galvanico completo: utile per separare parti ad alta e bassa tensione.
- Protezione contro i disturbi: evita che rumori elettrici passino da un circuito all’altro.
- Compatibilità: si può usare per adattare logiche diverse (es. 5V ↔ 3.3V).
- Risposta veloce: nei modelli a fotodiodo o a fototransistor veloci, si possono trasmettere anche segnali digitali ad alta frequenza.
Tipi di optocoupler
Dove si usano gli optocoupler?
Gli isolatori ottici sono usati ovunque serva separare segnali o proteggere dispositivi sensibili. Alcuni esempi includono:
- Alimentatori switching (SMPS), per separare la parte primaria e secondaria
- Controllo motori, dove il driver è isolato dal microcontrollore
- Interfacce industriali, come RS-232 o RS-485 isolate
- Relè a stato solido (SSR)
- Convertitori DC-DC e circuiti ad alta frequenza
Io li uso spesso quando progetto circuiti dove un lato lavora a 3.3V e l’altro a 12V o 24V, ed è sempre meglio avere quell’isolamento in più, specialmente se c’è un ambiente rumoroso o con rischi elettrici.
Domani parleremo di un argomento strettamente collegato: i Relè a stato solido (SSR), dispositivi che sfruttano optocoupler interni per controllare carichi AC senza contatti meccanici. Ti consiglio di non perderlo, soprattutto se vuoi costruire interruttori silenziosi e super affidabili!