Охлаждение телескопа модулем Пельтье

[Владимир Николаевич]

Процессу термостабилизации телескопа очень способствует применение небольших вентиляторов \кулеров\ . С их помощью можно снизить время приведения в рабочее состояние оптики телескопа до приемлемого времени, в зависимости от диаметра, массы оптики, расположения кулеров и др. это время колеблется при стабильной разнице температур от получаса до двух часов. На практике оказывается все гораздо сложнее - нет постоянной разницы температур, тк в течении ночи идет постоянное понижение температуры и в результате движущая сила процесса охлаждения снижается и график переходит практически в две паралельные линии, которые никогда не пересекутся. В моих опытах при включении вентилятора примерно через час достигалась разница температур оптики и уличной около 4 град С и уже примерно до 7 часов утра она уже не менялась. То есть применением просто вентилятора можно только приблизится к необходимым температурным параметрам, но нельзя сравнять температуры. При уменьшении разницы температур движущая сила процесса охлаждения падает. Поэтому необходимо создать условия при которых телескоп можно привести к рабочей температуре несмотря на окружающюю температуру и перепад вечерних и ночных температур. С этой задачей можно справиться в частности с помощью термоэлектрического холодильника - модуля Пельтье. В сделанном мной устройстве применен модуль Пельтье на 35 ватт полезной мощьности он потребляет при напряжении 15,5 вольт ток 3.9 а. При работе модуля одна его сторона нагревается и необходимо отводить тепло, а другая охлаждается мах до -70 град. Для охлаждения горячей стороны применен радиатр с кулером от процессора, холод с холодной стороны отводится с помощью медного теплоотвода в виде стержня диаметром 17 мм и длинной около 300 мм. Вся часть в районе модуля теплоизолирована монтажной полиуретановой пеной, а также сделан аллюминиевый переходник позволяющий вставлять устройство в 2" фокусер телескопа. Первые испытания устройства показали, что с его помощью можно переломить процесс охлаждения телескопа и сделать его управляемым. Теперь уже не телескоп догоняет уличную температуру, а наоборот и разница температур состовляет без системы терморегулирования примерно 0.5-2 град в зависимости от скорости изменения температуры снаружи.      

[Денис Никитин]

Ну что ж, прекрасно. Итак теперь в рамках "теории принудительного охлаждения телескопа"  и в рамках Вашего опыта мы имеем существенное улучшение в виде конкретных цифр, а именно 0.5-2 град в зависимости от скорости изменения температуры снаружи Теперь хотелось бы узнать/увидеть каким образом это влияет на конечный результат. То есть от количественной оценки разности температур перейти к качественной оценке качества изображения. Выражаясь человеческим языком - проводилось ли качественное сравнение двух методов 1. Охлаждение вентиляторами 2. Охлаждение элементом Пельтье. Или дело пока ограничилось только измерениями температур?

[Владимир Николаевич]

Денис не все сразу, пока изучалась лишь термодинамика процесса, следующий шаг это изготовление терморегулятора, причем он должен не просто выключать питание модуля, во избежание прохода тепловой волны обратно в телескоп, а снижать напряжение в нужных пределах. Насчет улучшения не открою тайны что подобные методы давно применяются  как в профессиональной так и в любительской астрономии в других странах, в частности в США и проблема улучшения качества этим методом естественно решается.

[Anton]

Володь, а медный стержень это сплошная палка или таки трубка? Это я к тому, что не обломится ли фокусировочный узел под ее тяжестью?

А то вот какая у меня есть идея: на холодную сторону крепить тонкостенную трубу диаметром с маленький вентилятор и вдувать в нее воздух.. В трубе насверлить дырок.  Воздух будет циркулировать внутри телескопа и отдавать тепло трубе.

[Владимир Николаевич]

Да Антон это не стержень это толстостенная медная трубка Днар 17 Двн 12 к ней сделан прямоугольный переходник который накладывается с усилием на холодную сторону модуля. Схема с вдуванием\выдуванием воздуха мне кажется более сложной тк если вдувать воздух снаружи то это лишние теплопотери, если просто вдувать в трубку то движение воздуха будет хаотическим, все упирается в то что модуль трудно поместить внутрь трубы и ввиду малых размеров отверстия под окуляр трудно в нем осуществить перенос тепла с помощью вентилятора, ведь еще и корпус нужен и теплоизоляция и для окулярного узла 1.25" места для воздушного канала уже не остается, для 2" узла места побольше но тоже впритык. Вся конструкция получилась примерно 2 кг.  На самом деле в моем случае трубка даже длинна нужна около 200 мм или тоньше напр 10 мм, для небольших телескопов видимо будет достаточно модуля ватт на 10-15 и стержня или трубки 8-10 мм длинной 150-200 мм. В данном конструктиве модуль создает в закрытом пространстве телескопа разницу температур на поверхности трубки\температура внутри телескопа около 20 град С. Оптимальной можно считать разницу температур при которой происходит намораживание водяных паров на трубку, ее можно получить регулируя длинну трубки поэтому я взял трубку подлиннее, чтобы отпиливая по кусочку поймать оптимальную длинну. Если трубку укоротить то эта разница возрастет. Пока я даже не касался здесь проблем термодинамики и теплофизики самая из них плохая точка росы. Но в моем устройстве я с ней пока не столкнулся.    

[Владимир Николаевич]

А то вот какая у меня есть идея: на холодную сторону крепить тонкостенную трубу диаметром с маленький вентилятор и вдувать в нее воздух.. В трубе насверлить дырок.  Воздух будет циркулировать внутри телескопа и отдавать тепло трубе.

Сначала не понял твою идею Антон. Мысль совершенно правильная на конце трубы поставить маленький около 20мм кулер, а трубу скажем на 2\3 длинны рассверлить отверстиями диаметр которых будет расти по мере удаления от вентилятора. Процесс пойдет активнее. Кстати в первую очередь такая штука пригодится владельцам МК, ШК и особенно  Клевцовых тк они имеют открытую трубу и более чувствительны к турбуленции, неповредит и апохроматам Д.Маколкина и Астреи, а также и Хрюнделя.

[Владимир Николаевич]

Вот как холодильник выглядит без внесения усовершенствований упомянутых выше. Виден отбойник теплого воздуха выходящего с радиатора в виде кольца диаметром около 150 мм

[Дядя Вова]

Точно, трубка с вентилятором. Этой же трубкой может быть труба телескопа. Только у нее поверхность больше и => теплопередача. Лепи пельтее прямо на трубу снаружи - эффект тот же

[Max_canaryskies]

Обдумываю пока свой С14. Я вот не совсем понимаю, не лучше ли пельтье скажем с подходящими по размерам вентиляторами для компьютерного чипсета приклеить прямо на главное зеркало c обратной стороны?

Или лучше дуть вдоль главного зеркала и выпилить 2 дыры для вентиляторов, однин на вдув, другой на выдувание? Разбирать потом телескоп для чистки от пыли совсем не хочется. Использование планируется-частое в стационаре.

[andreichk]

куда б ещё ентот Пельтье прилепить ?

[flanker]

Тоже планирую применить активное охлаждение для своего будущего телескопа ~350мм. Приклею теплопроводящем клеем 2 элемента Пельтье на обратную сторону зеркала, на горячей стороне - кулеры. Питание 12В возьму с аккумулятора, при этом ток пропорционально уменьшится и потеряем треть холодопроизводительности, не страшно. Приклею к торцам зеркала пару термодатчиков и один снаружи на трубе. Напряжение будет коммутироваться полевыми транзисторами, управляемыми микроконтроллером типа атмеги. Напряжение с термодатчиков подается на входы АЦП контроллера. Термодатчики будут автоматически калиброваться при одинаковой температуре в тестовом режиме, а поправки внесены во внутреннюю флеш-память.

В итоге можно будет поддерживать температуру зеркала на 1-2^оС выше внешней и достигать установившегося режима минут за 15.

[Diskus]

Видно никто из Вас , уважаемые охладители не снимал планеты .
Зачем выдумывать какие-то Пельтье , да еще клеить их к зеркалу ...
Всего-то навсего пару вентиляторов , сдуть поверхностный слой , перемешать воздух внутри трубы и ускорить выравнивание температур снаружи и внутри .
Берите пример с Михаила Б и все будет ОК .

[andreichk]

А я решил свой МАК прямо в холодильник вмонтировать, благо он у меня двухкамерный

[Дядя Вова]

Видно никто из Вас , уважаемые охладители не снимал планеты .
Зачем выдумывать какие-то Пельтье , да еще клеить их к зеркалу ...
Всего-то навсего пару вентиляторов , сдуть поверхностный слой , перемешать воздух внутри трубы и ускорить выравнивание температур снаружи и внутри .
Берите пример с Михаила Б и все будет ОК .

если б еще и дырок не делать

[flanker]

Ага, как труба течет в три ручья при высокой влажности, то же и с зеркалом... Плюс эффект пылесоса, ведь подсос в нижней части трубы в сантиметрах от запыленной почвы...

[Diskus]

За счет трения воздуха и нагрева обмоток вентилятора ,температура внутри трубы всегда будет выше на пол-градуса , чем снаружи .
В трубе конденсат не будет оседать .
Если применит активное охлаждение - Пельтье , вполне возможно понижение Т внутри ниже чем снаружи , за счет инерционности системы терморегуляции , и тогда  конденсата не избежать .

Не пойму стремления усложнять , если есть относительно  простые пути решения этой проблемы .

[Diskus]

Видно никто из Вас , уважаемые охладители не снимал планеты .
Зачем выдумывать какие-то Пельтье , да еще клеить их к зеркалу ...
Всего-то навсего пару вентиляторов , сдуть поверхностный слой , перемешать воздух внутри трубы и ускорить выравнивание температур снаружи и внутри .
Берите пример с Михаила Б и все будет ОК .

если б еще и дырок не делать

Дядя Вова , ты-ж технический мужик , - это не дырки а отверстия ...     лучше иметь пару отверстий в трубе , чем всю жизнь ждать температуровыравнивания ...

[S.Fire]

Сережа ты не совсем прав. Не обязательно сдувать теплый слой с зеркала, если он там не образуется. Опыт и выдающиеся результаты ведущих австралийских планетщиков, служит тому подтверждением.

[flanker]

Не расписал всю схему. Элементы Пельтье включаются в транзисторный мост и по команде произойдет переполюсовка. Греться станет уже зеркало для исключения орошения. Инерциальность компенсируется ОС по скорости изменения температуры или нелинейной ОС. Мне это интересно и несложно развести печатную плату/запрограммировать контроллер, последние несколько лет этим и занимаюсь. Себестоимость блочка управления рублей 300-400 без Пельтье с кулерами. С Пельтье игрался в схеме активного осушения воздуха, влага воздуха вымораживалась на охлаждаемой пластине, оттаивала и электромагнитным клапаном выводилась наружу...

За счет трения воздуха и нагрева обмоток вентилятора ,температура внутри трубы всегда будет выше на пол-градуса , чем снаружи .
В трубе конденсат не будет оседать .
Если применит активное охлаждение - Пельтье , вполне возможно понижение Т внутри ниже чем снаружи , за счет инерционности системы терморегуляции , и тогда  конденсата не избежать .

Не пойму стремления усложнять , если есть относительно  простые пути решения этой проблемы .

Спорить не буду, только сомнительно что, учитывая рассеяние потока воздуха, сотни милливатт потерь в вентиляторе подогреют всю площадь зеркала, ведь пишут для вторички требуется 2-3 Вт...

[Владимир Николаевич]

Берите пример с Михаила Б и все будет ОК .

Пока рано! Такие кулеры с фильтром в поле при реальной дельте T >10С решение проблемы в сжатые сроки не потянут! Хотя несомненно улучшение будет.