Модификация Meade DSI PRO III (regulated peltier cooling).

[akharin]

Основной недостаток камер Meade - отсутствие какого-либо охлаждения. Продаваемый к ним внешний вентилятор - это насмешка над идеей. Однако, камеры при этом вполне подготовлены к установке охлаждения, что и приводит многих владельцев камер к мысли о колхозе охлаждения самостоятельно.
Почти все попытки прикрутить охлаждение к камере, которые я видел в сети, содержат те или иные недостатки (на мой взгляд!) и потому со своей камерой я решил пойти несколько другим путём.

Ниже я представляю планируемый вариант модификации - буду рад услышать критику и предложения!

Камеры Meade Deep Sky Imager состоят из квадратного люминиевого корпуса, состоящего из двух частей. Лицевая часть содержит отверстие под сенсор и крепеж для держателя рамки фильтров/Т-адаптера. К ней прикручивается вторая часть на которой лежит плата с чипом. Плата имеет под чипом вырез в котором заднюю поверхность чипа через термопасту касается выступ ("зуб") радиатора, занимающего, собственно, всю поверхность задней части. Считается, что при этом чип постоянно будет иметь температуру корпуса камеры. Вот на фотографии эта вторая часть корпуса с "охлаждающим" чип зубом.



В моих планах встроить элемент Пельте между радиатором и "зубом охлаждения". Одной плоскостью элемент должен охлаждать зуб, снимающий тепло с чипа, другой - передавать тепло на радиатор "задней поверхности".
Поскольку хочется иметь управляемый процесс охлаждения - элемент Пельте запитывается не напрямую, а через релюшку управляющего модуля - к которому подключен термодатчик, снимающий температуру на "зубе охлаждения".
В зависимости от установок режима охлаждения и снимаемой температуры "зуба" управляющий модуль включает/выключает элемент Пельте. К сожалению, хотя чип камеры и имеет встроенный термодатчик использовать его не представляется возможным. Потому некоторая дельта между температурой на датчике "зуба" и датчике чипа обязательно будет, вот только предварительно оценить её я не могу.

Для установки элемента Пельте и термодатчика придётся срезать в ноль штатный выступ радиатора и просверлить в стенке корпуса отверстие диаметром 5мм через который будет заведён термодатчик и провода датчика и питания элемента Пельте.

Крепеж элемента Пельте к радиатору будет осуществляться через термоклей Алсил-5 или что-то подобное. После того, как клей зафиксирует элемент к нему будет приклеен тем же клеем заново изготовленный "зуб" охлаждения, выполненный, например, из срезанного под необходимую высоту толстенького болта. Высота срезанного болта подбирается так, чтобы после приклеивания на элемент Пельте высота получившейся сборки совпадала с высотой исходного выступа радиатора - 14мм.
К грани болта приклеивается термодатчик управляющего модуля. Вся сборка и внутренняя поверхность радиатора заливается термоизоляцией для того, чтобы разница температур радиатора и зуба не приводила к нежелательным спецэффектам во внутренней полости камеры. Для исключения спецэффектов рассматривается так же помещение силикагелевого осушителя вовнутрь. Только вот как его менять пока непонятно - кроме полной разборки камеры возможностей внутрь залезть нет.
В качестве термоизоляции на текущем этапе планируется использование пенополиуретана - залью сборку и поверхность небольшим слоем монтажной пены, после полимеризации - срежу излишки.
После изготовления сборки и подгонки термоизоляции - верхушка "зуба" будет через термопасту снимать тепло с задней поверхности чипа. На схеме представлена исходная конструкция камеры и модифицированная:



Неясности и опасения:

- мой элемент Пельте имеет размеры 40x40мм. Конечно, "зуб" - головка болта будет иметь меньшие размеры. Что с этим сделать - я не знаю. Эффективность работы элемента на мой взгляд уменьшится. Но, с другой стороны, он у меня имеет мощность 72Вт, так что всё одно неплохо должно охлаждать и небольшую головку. Неиспользуемая поверхность элемента будет покрыта теплоизоляцией. Проведу натурные испытания после готовности сборки.
- Плата вокруг чипа выполнена с занятной перфорацией по его периметру. Совершенно непонятно для какой цели она служит и, потому, непонятно что с нею делать. См. иллюстрацию:
 


- Опасаюсь температурных эффектов расширения-сжатия в работе сборки. Так, если я соберу её при комнатной температуре - рабочие температуры клеевых слоев будут градусов на 30-40 меньше. Мне неизвестно, как термоклеи ведут себя при подобных перепадах. Может имеет смысл выполнять склейку частей при температурах склеиваемых компонент в районе нуля - подумываю задействовать холодильник, в котором всё предварительно охладить и там же оставить после склейки до схватывания.

- выводимые из камеры проводочки имеют довольно скромное сечение и ведут к внешней коробчонке управляющего модуля, закрепленной гденибудь на астрографе. Как бы укрепить эти проводочки от внешних воздействий? Порвать их в темноте очень не хотелось бы. Да даже и просто зацепить и то неприятно будет.

[akharin]

А как делали ограничение по току?

Регулировали вручную по данным от сенсора чипа или просто выводили на какой-то стабилизированный режим и оставляли работать?
Окно камеры как-то поместили на место штатного резинового уплотнителя или оно было "выше"? У вас камера без планки была?

Так же интересует ваше мнение по применению в данном варианте теплоизоляции.

[Владимир Николаевич]

Пельтье 40х40 черезмерно велик для такой матрицы. У вас все зальет конденсатом и в итоге Вы коротнете матрицу. Достаточно дельты в 5-10 град не более и режим не переходящий точку росы...

[akharin]

Дак какой нашёл. 
Я бы и рад меньше применить, только что-то не попадалось. На заказ разве что. Ну, для того, чтоб он не холодил всё нутро и планирую залить его теплоизоляцией.

Да! И дельты от окружающей среды собираюсь делать весьма небольшие - до -10 или -20 на сенсоре. Мощность элемента у меня от безысходности отсутствия выбора, а не от желания выстудить сенсор до абсолютного нуля.

[akharin]

ох-ма...
т.е. было так:


матрица чипа
уплотнитель
корпус
прокладка
отсек для осушителя
окно для фильтра
?
Шибко толстым получился?

Немного не понял куда датчик клеили. Снизу там зуб, некуда воткнуться. Сверху уплотнитель опять же. Сбоку к чипу как-то подлезли. Чип толстенький, да, если датчик крохотный, то, наверное, к боковинке цепануться можно.

"Про планку у камеры не понял." - я про штатный адаптер DSI под планку фильтров, этим же адаптером она крепится к астрографу. Т.е. эту надстройку:


Я пока планирую ограничиться Luminance-фильтром над матрицей. У меня фланец для планки фильтров скручен и заменен на адаптер от Scopestuff:



Наверное можно намастерить там герметичность, вот только осушитель пихать некуда. И громоздить отдельный толстый отсек тоже не выйдет - у меня ньютон, каждый миллиметр на счету - есть резерв только миллиметров в восемь-десять.

[Max_Kozlov]

Тож такую фигню лепил на мелком пельтье с ШИМом регулировки. Понял что матричка и так малошумная, но для астрофото очень мелкая. Оставил ее на гид, выкинув все охлаждение ибо не стоит того. Хотя для напилинга и паялинга самое то - попрактиковаться на кошках

[akharin]

Тож такую фигню лепил на мелком пельтье с ШИМом регулировки. Понял что матричка и так малошумная, но для астрофото очень мелкая. Оставил ее на гид, выкинув все охлаждение ибо не стоит того. Хотя для напилинга и паялинга самое то - попрактиковаться на кошках

Так-то да - четыре-пять месяцев в сезоне можно вообще не заморачиваться охлаждением этой матрицы.
Где можно о вашем моде почитать?

[Max_Kozlov]

Давно было, поищу. Тут на форумах где то.

[Max_Kozlov]

Вот оно
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,25998.0.html

[akharin]

ок, спасибо.

И как без герметизации работалось?

[Max_Kozlov]

Да нормально,  пельтье был мелкий сильно не охлаждал.

[Max_Kozlov]

Смысл охлаждения кроме термостабилизации снизить темновой ток. Если я правильно помню, то охлаждение на 10 градусов снижает темновой ток вдвое. Олег чекалин точно знает, я могу и ошибаться. Но у это  матрицы темновой ток итак очень мал.

[Владимир Николаевич]

Паралельно тема про QHY2Pro всплыла. Это по сути тоже, на этой же матрице,  но все уже готовое и в одном стакане без головной боли...
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,33270.0.html

[akharin]

Дак да.
Весь вопрос колхоза в том - стоит ли тыща баксов разницы этой самой головной боли. Этож кому как хочется - можно посидеть и поколхозить, а можно переплатить тыщу и купить готовое.
Там может быть ещё разница в чипах обвязки сенсора, но эти тонкости мне уже не понять.

[К.Б.]

Уже месяц занимаюсь тем же самым, собирался отчет писать, но Александр опередил 
В свою камеру я поставил элемент пельтье размером 12х13 мм, заказывал в Криотерме. Мощность охлаждения до 10 Вт, напряжение питания до 8 В, ток до 2 А. Питаться будет от преобразователя на микросхеме L7808, которые часто используют для питания Кэнонов от 12 В. Ток до 1,5 А она должна обеспечить.
Управление релейное (вкл/выкл), реализовано на основе USB-термостата MP707R от Мастер-Кит. Датчик температуры приклеен к матрице термоклеем Радиал, им же приклеен и элемент пельтье, и медный теплоотвод. Матрица будет контактировать с ним через термопасту. Изначально вообще планировал ставить пельтье прямо на матрицу, но его выводы упирались в плату. Чтобы обойти это ограничение и был сделан теплоотвод, заодно получилось изящное решение под установку термодатчика.
Кстати, элемент пельтье с горячей стороны прилично греется, так что вентилятор на корпусе точно лишним не будет. Для удобства пользования все провода я вывел в разъем, который кабелем будет соединяться с коробочкой управления, а та - с ноутбуком по USB.
С герметизацией вопрос еще не решил, посмотрю, как будет работать в таком виде. Вообще, загерметизировать корпус - не такая сложная проблема, гораздо труднее осушить воздух внутри него.

[akharin]

Лето, астрономы от скуки ковыряют железки.
"Мой путь" оказывается совсем не оригинален. Занятно, но у западников почему-то не встречал впихивания пельте в таком виде.

Любопытно - а теплоотвод этот медный - он с задом чипа контачит напрямую, без термопасты? Эффективно получается? Как удалось добиться чёткого прилегания?
Датчик, конешно, очень изящно лёг.
Натурные ночные испытания уже проводили? Или просто включали как-то днём после сборки?

Вентилятор на радиатор корпуса тоже думаю приделать. Запитать его в параллель от +12 которыми кормится Пельте и пусть шуршит когда тот матрицу охлаждает. Семьдесят ватт мощности всётаки - об лампочку такой мощи обжечься совсем недолга.

Сделать вывод из корпуса отдельным разъемом подумывал, но пугает врезание в линию термодатчика. Там же сопротивление просчитывается и дребезг контактов будет заметно влиять на показания датчика. Ну, это надо промерить кривую функции сопротивления и поиграться с разъемами - я пока как-то даже не задумывался об этом. А поглядел на этот ваш "RS-232" и ничего так, понравилось.

[Владимир Николаевич]

Дак да.
Весь вопрос колхоза в том - стоит ли тыща баксов разницы этой самой головной боли.

Тыща это Ваша фантазия в оправдание страданий... Как и Миаде DSI ProIII вы покупаете б\у, так и QHY2Pro проскакивают на барахолке б\у по 1000$. И тут Ваша гипотетическая тыща плавно переходит в пшик, так как при всем желании, камеру из конструктора не сделать и придется еще много чего докупать в тч окно, для создания гермообьема.   

[akharin]

Дак да.
Весь вопрос колхоза в том - стоит ли тыща баксов разницы этой самой головной боли.

Тыща это Ваша фантазия в оправдание страданий... Как и Миаде DSI ProIII вы покупаете б\у, так и QHY2Pro проскакивают на барахолке б\у по 1000$. И тут Ваша гипотетическая тыща плавно переходит в пшик, так как при всем желании, камеру из конструктора не сделать и придется еще много чего докупать в тч окно, для создания гермообьема.   

Ну, допустим, тыщу сто. И даже так всё одно разница с ценой покупки моей Прошки составит 500$, т.е. практически удвоение цены камеры.
Чего там много придётся покупать - вот и узнаем по завершению барахтанья. Пока что все мои расходы уложились в 50$.

Вот где не вижу смысла в колхозе, так приделывание охлаждения к DSI PRO 2 - так-то разница с готовым решением, т.е. QHY6 практически минимальна.

[Шакун]

Дак да.
Весь вопрос колхоза в том - стоит ли тыща баксов разницы этой самой головной боли.

Тыща это Ваша фантазия в оправдание страданий... Как и Миаде DSI ProIII вы покупаете б\у, так и QHY2Pro проскакивают на барахолке б\у по 1000$. И тут Ваша гипотетическая тыща плавно переходит в пшик, так как при всем желании, камеру из конструктора не сделать и придется еще много чего докупать в тч окно, для создания гермообьема.   

Ну, допустим, тыщу сто. И даже так всё одно разница с ценой покупки моей Прошки составит 500$, т.е. практически удвоение цены камеры.
Чего там много придётся покупать - вот и узнаем по завершению барахтанья. Пока что все мои расходы уложились в 50$.

Вот где не вижу смысла в колхозе, так приделывание охлаждения к DSI PRO 2 - так-то разница с готовым решением, т.е. QHY6 практически минимальна.

Тут надо сравнивать цены не с  QHY6, а с  QHY6 Pro. У  QHY6 совсем другой чип, как и цена на  QHY6 Pro.

[akharin]

Да, верно.