Proyecto

Para empezar este proyecto, lo primero que empecé a investigar fue el mecanismo de un secador de pelo que había encontrado despedazado en mi casa. Entré en howstuffworks.com y a partir de ahi comencé a entrar en los links relacionados con la operación. El mecanismo era muy simple realmente. Se combinaba una turbina que hacía entrar el aire y lo obligaba a pasar por encima de unos alambres de nicromo que lo calentaban y lo expulsaban por otra salida. De este site me apareció un link a como funciona una tostadora ya que compartía con el secador los alambres de nicromo. Al no tener la menor idea de cómo funcionaba una tostadora decidí entrar al link y me pareció increible el mecanismo de cómo operaba (toda la explicación está postulada en el blog).
De ahi me acordé que también tenía una calculadora vieja que estaba rota y recordé que muchas calculadoras están operadas por un pequeño panel solar y me pareció interesante combinarlo con el proyecto para que sea éste quien le de la energía para funcionar.
Mi idea es combinar el mecanismo que conlleva la tostadora junto con una serie de paneles solares obtenidos de calculadoras viejas para darle energía al electroimán. No tengo muy en claro que es lo que se hará con esto pero se me ocurrieron varias posibilidades:

- La primera idea que se me ocurrió fue crear una flor a partir de los paneles solares que activaría la tostadora una vez que hubiera recibido la luz necesaria para darle energía al electroimán. Esto haría que la tostadora ocultara a la flor de sol, por decirlo de alguna manera, lo cual es bastante contradictorio.

- Lo que se podría hacer también, manteniendo la idea de que sean los paneles quienes den energía al sistema, es combinar una serie de tostadoras y meterles adentro luces de distintos colores. A continuación lo que se podría hacer es ponerlas en la disposición que más le guste al expectador y luego a partir de cuanta energía recibe cada una, se verán distintas luces a distintos mometos haciendo subir y bajar a la tostadora.

- Los alambres de nicromo también podrían ser combinados con el proyecto. Podrían utilizarse por ejemplo en la idea anterior para calentar agua o aceite los cuales comenzarían a moverse y las luces podrían generar un lindo efecto sobre ellos.

Tenía también la idea de intentar combinarlo con algún elemento que diera sonido al proyecto ya que comencé mi investigación con un juguete de un muñeco que reproducía un cassette y hablaba. No sé bien cómo lo integraría pero sería lindo que tuvieria otro efecto además del visual.

Tostadora

La idea básica detrás de una tostadora es muy simple. Una tostadora usa radiación infrarroja para calentar un pedazo de pan. La forma mas común para que una tostadora pueda crear esta radiación es usando alambre de nicromo envuelta una y otra vez alrededor de una hoja de mica.

El alambre de nicromo es un alógeno de níkel y cromo. Tiene 2 propiedades que lo hacen un buen productor de calor:
1- Tiene una pequeña resistencia comparada a algo como alambre de cobre por lo que incluso una porción muy chica tiene la resistencia necesaria para ponerse bien caliente.
2 – El alógeno de nicromo no se oxida cuando es calentado.

La tostadora común esta diseñada con dos paneles de mica separados por unos 3 cm. Normalmente tiene dos elementos:
1 – Una bandeja con elásticos que es la que empuja a la tostada
2 - Un reloj que apaga automáticamente a la tostadora a la misma vez que suelta a la bandeja.

Muchas tostadoras incluyen un par de rejillas en ambos lados de la ranura. Estas rejillas presionan contra el pan y lo centran. Dos resortes metálicos son empujados cuando el contenedor metálico se arrima a la parte inferior de la ranura y tiran las rejillas hacia adentro. Los contenedores en cada ranura están conectados a la manija que uno suele empujar para bajar el pan dentro de la tostadora.

El mecanismo funciona así:
- Cuando se aprieta hacia abajo a la manija, la barra plástica presiona contra los contactos y aplica energía al circuito- 120 volts corren directamente a través de los contactos hacia los alambres de nicromo para empezar a tostar el pan
- Un circuito simple hecho de transistores, resistencias y capacitares se enciende y suministra energía al electroimán
- El electroimán atrae al pedazo de metal en la manija manteniendo el pan en la tostadora
- El circuito simple actúa como un reloj. El capacitor se carga a través de la resistencia y cuando alcanza un cierto voltaje, corta la energía que era transmitida al electroimán. El resorte inmediatamente empuja el pan hacia arriba
- En el proceso, la barra de plástico se eleva y corta la energía

En la mayoría de las tostadoras, el control del color es simplemente una resistencia variable. Cambiando la resistencia cambia la manera en la que el capacitor se carga y esto a su vez controla cuanto tiempo el reloj aguarda antes de separarse del electroimán

Paneles solares

Un panel solar es un módulo que aprovecha la energía de la radiación solar. Los paneles fotovoltaicos están formados por numerosas celdas que convierten la luz en electricidad. Las celdas a veces son llamadas células fotovoltaicas, que significa "luz-electricidad". Estas celdas dependen del efecto fotovoltaico para transformar la energía del Sol y hacer que una corriente pase entre dos placas con cargas eléctricas opuestas.

Células fotovoltaicas están hechas de materiales especiales llamados semiconductores como la silicona. Lo que hacen, básicamente, es absorber una pequeña porción de la luz que entra en contacto con ella en el material semiconductor (todo la energía que es absorbida es transferida al semiconductor). Esta energía libera electrones y permite que estos fluyan libremente. Las células tienen uno o más campos eléctricos que mediante la absorción solar, actúan para forzar a los electrones para que estén libres y puedan fluir en una cierta dirección. Este flujo de electrones es una corriente y al poner contactos metálicos alrededor de la célula, es posible derivar esa energía para uso externo.

Proceso básico de fabricación:
1- En una lámina de material semiconductor puro se introducen elementos químicos llamados dopantes que hacen que esta tenga un exceso de electrones y aunque no exista en realidad desequilibrio eléctrico (existirá el mismo numero de electrones que de neutrones en el total de la aplancha del semiconductor ) convencionalmente se entiende que esta plancha tiene una carga negativa y se la denomina N

2- Por otro lado en otra lámina de material semiconductor se hace el mismo proceso pero en esta ocasión con otra sustancia dopante que provoca que haya una falta de electrones. Por esta razón se entiende convencionalmente que la plancha tiene una carga positiva y se le denomina P

3- Es en este punto donde se procede a realizar la unión P-N en la cual el exceso de electrones de N pasa al otro cristal y ocupa los espacios libres en P. Con este proceso la zona inmediata a la unión queda cargada positivamente en N y negativamente en P creándose un campo eléctrico cuya barrera de potencial impide que continúe el proceso de trasvase de electrones de una plancha a la otra.

A: silicona tipo N
B: silicona tipo P

Bases del funcionamiento de las celulas fotovoltaicas
Cuando el conjunto queda expuesto a la radiación solar, los fotones contenidos en la luz transmiten su energía a los electrones de los materiales semiconductores que pueden entonces romper la barrera de potencial de la union P-N y salir del semiconductor a través de un circuito exterior, produciéndose así corriente eléctrica.

A: silicona tipo N

B: silicona tipo P

Antes de terminar hay otros aspecto a tener en cuenta. La silicona es un material muy brillante que refleja mucho. Los fotones que son reflejados no pueden ser usados por la célula. Debido a esto, se le hace un antireflective coating a la parte superior de la célula para reducir las perdidas debido a la reflexión a menos de un 5 por ciento.El paso final es la cobertura de vidrio que protege a la célula. Luego, el arreglo del sistema consiste en conectar las células en series y en paralelo para conseguir efectos útiles de voltaje y corriente y luego ponerlos en un marco con un vidrio y terminales positivas y negativas en la parte posterior.

A: vidrio cobertor
B: antireflective coating
C: panel de contacto
D: silicona tipo N
E: silicona tipo P
F: contacto posterior