Начнем с технологий, общих для всех видов техники, а самая общая для всех – это электронное управление и программаторы на микрочипах, ибо любой уважающий себя прибор имеет в наше время на борту электронику в том либо ином виде. С того момента, как в 1974 году процессор INTEL8080 был признан промышленным стандартом, практически все производители задумались о способах использования машинной математики в своей продукции. И, если говорить о 90процентов современной техники, то электронике поручены четыре основные задачи. Во-первых, электроника позволила управлять параметрами электронагрузки, поступающей на силовые устройства, – двигатели, нагревательные элементы, компрессоры и так далее, что, соответственно, позволяет продолжительность жизни устройству и обеспечивает вводить градуирование мощности. Во-вторых, электроника позволила убрать из блоков управления все механические, а, выходит, быстро изнашиваемые части, что, соответственно, удешевило блоки управления и сделало само управление приятным с точки зрения и на ощупь. В-третьих, наличие электронного программатора дало неограниченные возможности для подключения самых различных датчиков, сенсоров и интерфейсов, что, конечно, удорожает прибор, но зато обеспечивает наиболее автоматизировать его работу, экономить потребляемые ресурсы и выводить его управление на дистанционные пульты. В-четвертых, любой электронный блок – это уже почти компьютер, а, стало быть, можно coздaвaть update драйверов, управляющих тем либо другим агрегатом, оттягивая моральную смерть прибора наиболее долго. Несомненно, электроника электронике рознь, и мощность процессора, качество и количество сенсоров могут варьироваться в сильно широких пределах, но те задачи, которые поручаются электронике в современном бытовом приборе, также долго не станут избыточными. Наиболее сложная программа, которая может присутствовать в любом приборе – это «FUZZY LOGIC».
История теории нечетких множество ведет свое начало с 1965 года, когда профессор математики Лотфи Заде (Lotfi Zadeh) опубликовал основополагающую работу «Fuzzy Sets». Концепция нечеткого множества зародилась «как неудовлетворенность математическими методами классической теории систем, которая вынуждала добиваться искусственной точности, неуместной во многих случаях нестабильного реального мира».
Началом практического использования теории нечетких множеств можно считать 1975 год, когда был построен первый «нечеткий» контроллер для управления (кстати!) паровым двигателем. В 1982 году разработан первый промышленный контроллер, который был внедрен в управление процессом обжига цемента на одном из заводов в Дании.
Суть программы нечеткой логики в том, что вместо односложного параметра «горячо/холодно», к примеру, при нагреве воды в стиральной машине, в управляющий процессор поступает очередной, как бы размытый параметр «тепло». Параллельно вместо односложных параметров «быстро/медленно» и «много/мало» дополнительно поступают «тщательно» и «средне». В конечном итоге процессор вместо трех команд «горячо/быстро/много» получает целых девять, а заданные вами тип белья и вычисленный вес дают возможность выбрать оптимальную программу стирки. Так вкратце смотрится суть работы алгоритма нечеткой логики. Даже в самых сложных системах, вплоть до управления целыми производствами, количество вводимых параметров по одной характеристике не превышает 9 вариантов. В среднем процессор работает с 3-5 вариантами ответа от каждого датчика, а для современной электроники это 10-20 долларов за процессор и не больше 1000 долларов за само программирование, поэтому алгоритмы нечеткой логики приглянулись инженерам бытовой техники, поскольку позволяли существенно удешевить процесс автоматизации её работы: стандартный процессор и месяц работы программиста дешевле, чем чувствительный сенсор. Поэтому при невозможности понять при покупке, насколько мощная электроника стоит в приборе, мы оперируем понятием максимум в 10-20 долларов, и редкий производитель захочет сэкономить на данной составляющей своей техники.
Если же говорить о практической стороне этого дела, выбирайте модель с минимальной возможностью корректирования заложенных производителем программ. Чем меньше кнопок на панели управления – тем больше «умная» электроника руководит процессами – тем больше производитель уверен в правильности программирования, и, стало быть, тем больше адекватный результат работы машины вы в результате получите. Доверяйте технике.
Идеология нагрева построена на пропускании электротока через разные металлы и сплавы, обладающие способностью к сопротивлению. В конечном итоге «торможения» электрона в молекулярной структуре металла и производится его нагрев. Чтобы «протолкнуть» электрон сквозь сопротивляющийся металл, электротоку необходимо соответствующая мощность, и чем дольше путь электрона, тем большую мощность должен иметь генератор тока, и тем сильнее, соответственно, нагревается этот металл. Поэтому нагревательный приборы имеют в своей основе спираль из металлов, обладающих соответствующими характеристиками сопротивления.
Буквально до последнего момента нагревательная спираль была превалирующим источником теплового излучения в бытовых приборах, и только в конце 80-х начали появляться технологии, совмещающие эффект нагрева спирали с соответствующими свойствами газов и углеродных композитов. Появились кварцевые и галогенные нагреватели, излучающие сильный инфракрасный спектр, КПД которых в несколько раз превышает показатели металлических спиралей. Но до сих пор лидерство термоэлектрического нагревателя (ТЭНа) по соотношению стоимость/эффективность все ещё неоспоримо для бытовых нужд. ТЭН используется в 100процентов стиральных и посудомоечных машин, утюгов и водонагревательных приборов, от чайника до накопительного котла, в 90процентов приборов для тепловой обработки пищи. А в деле получения поджаристой корочки лидерство ТЭНа оспаривает только газ.
До сих пор бытовой газ остается самым дешевым сырьем для получения тепла. Единственными проблемами приборов, использующих это топливо, являются пожароопасность и невозможность точного выставления температуры нагрева, т.е. использования управляющий электроники. Поэтому газ покинул большая часть современных духовых шкафов, уступив место программируемому электричеству, и радует голубым свечением лишь на варочных поверхностях и в водонагревательных проточных либо накопительных котлах. Промышленным стандартом для газовых приборов в наше время стали автоматический поджиг, осуществляемый пьезоэлементом либо сетевым электричеством, и система газ-контроль, перекрывающая газ при отсутствии пламени. Самым знаменитым вариантом присутствия газа в доме с магистральным газом является плита с комбинацией газовой варочной панели и электродуховки, причем верх может так же комбинировать газ и электричество. Это обеспечивает эксплуатировать как дешевизну газа, так и многофункциональность и программируемость электронагрева.
Принципиально другой технологией нагрева пользуется генератор микроволн – магнетрон. Нагревательные таланты волн сверхвысокой частоты (СВЧ) были открыты абсолютно случайно. В конце 40-х американский военный инженер Спенсер заметил, как солдаты разогревают бутерброды на антенне дальней связи. Он провел ряд экспериментов и выяснил, что сверхвысокая частота волны, которая использовалась для связи с самолетами, чудесным образом воздействует на молекулы воды, заставляя их «вибрировать», что приводило к нагреву всего, что эти молекулы содержит, а это – 99процентов любой органической пищи. Но только через 20 лет рассекреченные исследования Спенсера обнаружили применение в быту: компания Sharp в 1964 году выпускает первую бытовую микроволновую печь. Кстати, СВЧ-излучению до сих пор не обнаружили замены в дальней связи.
Вот, собственно, и все технологии нагрева, популярные изготовителям бытовой техники, и основная тенденция развития приборов, предназначенных для приготовления пищи, – это разные комбинации перечисленных технологий. Для стиральных и посудомоечных машин ТЭН так же долго останется самой эффективной технологией нагрева воды, вероятно, до смены самой концепции стирки и мытья посуды, но это тема для отдельного разговора.
Тепловое излучение, работающее на кулинарном фронте, комбинируют для двух целей: ускорение приготовления и экономия электроэнергии. Так, довольно знаменитым вариантом в наше время стало соседство магнетрона и ТЭНа – микроволны нагревают продукт до 90 °С, а ТЭНовый гриль, разогревающийся до 250 °С, подрумянивает его. Конвергенция (совмещение разнородных функций в одном приборе) привела к тому, что грань между традиционным духовым шкафом и микроволновой печью практически стерлась. Совмещение технологий нагрева в том и другом случае привело к тому, что минусом современной микроволновой печи стал лишь размер камеры – в ней невозможно запечь целиком, к примеру, крупную дичь либо испечь праздничный пирог. Минусом же духовки, оснащенной магнетроном, стал как раз её размер, не позволяющий микроволнам трудиться необходимо эффективно. Поэтому для максимальной свободы кулинарного творчества пока необходимо иметь оба этих прибора.
По иронии судьбы начало эры электричества – открытие эффекта электромагнитной индукции – завершило индустриальный период своим бытовым воплощением.
Так называемый индукционный нагрев стал последней бытовой технологией эпохи. Плюсом данной технологии готовки стал непревзойденный до сих пор КПД – 90процентов, минусом же считается требовательность к посуде – обязателен особый ферромагнитный сплав стали либо чугуна. Но если плюс очевиден, то минус явно «притянут за уши»: ассортимент посуды с нужными характеристиками в наше время больше чем широк. Отметим тот факт, что сама идеология нагрева любого металлического предмета «утяжеляет» прибор стоимостью сенсорики, реагирующей на размеры предмета, находящегося на конфорке.
Итак, на рубеже тысячелетий инженеры планеты предложили быту 6 технологий нагрева: старые знакомые – спиральный ТЭН, газ и микроволны, сравнительно новые – кварцевый гриль и галогенный нагрев, и последний писк технокухни – индукцию. ТЭН вот уже больше стал лет остается лидером нагрева: только данная технология пока способна нагреть все кругом себя до 500 °С, плюс неоспоримое преимущество – стоимость. В качестве нехватки только одно – спираль нагревает все кругом себя, а, из этого следует, большинство мощности тратится на нагрев воздуха, а не продукта. Как раз данный дефицит и отсутствует у остальных технологий нагрева: все они доставляют тепловое излучение адресно, во многом достигая результатов ТЭНа при намного меньшем расходе электроэнергии и времени на разогрев. Что касается непосредственного удобства кулинарного творчества, то самым эффективным кухонным прибором индустриальной эры будет считаться прибор, автоматически комбинирующий любые виды нагрева согласно заданной программе, а сделать это сможет только прибор, наиболее насыщенный электронными датчиками и сенсорами.