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19 - ELETTRONICA OGGI 489 - OTTOBRE 2020 TECH INSIGHT SMART APPLIANCES a stato solido, il forno IBEX è in grado di usare algorit- mi per aiutare i professionisti a programmare ricette e menu personalizzati, oltre a svolgere i normali compiti previsti dal loro lavoro. Nessun dispositivo intelligente sarebbe completo senza il fattore di connettività: IBEX ha una porta USB per ampliare facilmente i menu tra- mite upload o trasferimento. L’aggiunta di funzionalità intelligenti aiuta i profes- sionisti della cucina, ma che dire degli strumenti che aiutano a progettare queste attrezzature? “Quando si cerca di ottimizzare il riscaldamento degli alimenti con energia a microonde/RF, le simulazioni possono essere usate per comprendere indicativamente cosa ci si deve aspettare”, spiega Christopher Hopper, sr. RF systems engineer presso ITW. “L’uso della simulazio- ne per avere un’idea dei meccanismi di riscaldamen- to disponibili in un forno con sorgente a stato solido permette di impostare i test sperimentali con maggiore consapevolezza”. Hopper aggiunge che il team risparmia anche sui costi del cibo e della manodopera, perché praticamente non ci sono fasi sperimentali trial-and-error – è possibile prevedere tutto in anticipo per trovare il progetto ot- timale sia per quanto riguarda l’elettrodomestico sia per i relativi esperimenti. Lavorare in modo intelligente combinando simula- zione e prove sperimentali Allestire gli esperimenti utilizzando prima il software COMSOL e l’RF Module aiutano Hopper e il suo team a studiare i carichi variabili, l’uniformità, i punti caldi nel cibo e altro ancora. Poi viene utilizzato il LiveLink for MATLAB per ridurre il tempo di calcolo combinando sweep parametrici con complesse operazioni di post- processing. Hopper trova questa capacità di interfac- ciamento particolarmente vantaggiosa, dal momen- to che utilizza il software MATLAB in modo estensivo. Un importante esperimento riguarda l’effi- cienza del progetto di IBEX a RF a stato solido. Hopper e il suo team erano interessati a ca- pire come il forno potesse mantenere un’alta efficienza per diversi contenitori per alimenti con volumi e distribuzione del carico variabili, così hanno usato la simulazione per testare i contenitori e identificare dove c’era margine per migliorare l’uniformità. Sono state con- frontate una disposizione cubica di strati sot- tili e una serie di carichi cilindrici. Per ogni tipo di contenitore, il forno con sorgente a sta- to solido riusciva a mantenere un’erogazione di energia altamente efficiente sul carico. I forni a cottura rapida attualmente presen- ti sul mercato non sono in grado di regolare parametri come fase, frequenza e potenza di output, e questo porta a grandi variazioni di efficienza quando il volume di carico, la distribuzione e il numero di pezzi da riscaldare cambiano. L’efficacia dei forni a convezione o dei forni combinati dipende invece dalla superficie del carico, quindi l’aumento dei pezzi non comporta necessariamente un aumento del tempo ne- cessario per la cottura o il riscaldamento. Al contra- rio, l’efficienza del forno IBEX rimane elevata per una moltitudine di configurazioni di carico, abbinando così la qualità di un forno combinato/a convezione con la velocità dei forni commerciali a cottura rapida. Tuttavia la semplice capacità di controllare la frequen- za, la fase e la potenza di output non è sufficiente per mantenere un’erogazione di energia ottimale. Il team si è quindi affidato a un sistema di feedback a circui- to chiuso per valutare le opportunità di miglioramento delle configurazioni di cottura. I forni a circuito chiu- so, a differenza di quelli con sistema di controllo ad anello aperto, consentono al dispositivo di leggere le condizioni iniziali, applicare configurazioni di riscal- damento specifiche e adattarsi alle proprietà fisiche mutevoli del carico durante la cottura. Usando i circu- iti chiusi come forma di controllo, gli ingegneri posso- no immettere di nuovo nel sistema l’output generato. Confrontando l’output effettivo con quello desiderato, possono progettare questo tipo di sistema per rilevare e monitorare automaticamente la differenza di output attraverso un segnale di errore e quindi modificare i carichi, le proprietà degli alimenti e le altre condizioni per migliorare il processo di cottura. Utilizzando il feedback del sistema cavità/carico, gli ingegneri sono in grado di eseguire test per vedere se le configurazioni di cottura possono essere combina- te per migliorare l’uniformità di erogazione di energia (Fig. 2), utilizzando al contempo meno potenza nomina- le per ottenere lo stesso risultato. Fig. 2 – Migliore uniformità data dalla combinazione di diversi meccanismi di riscaldamento