Peltier-Kühlung für ZWO Astro-Kamera - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:21

Nachdem ich über diese beiden YouTube-Videos gestolpert bin, die zeigen, wie man eine ungekühlte ZWO Optics Astro Cam kühlt

DIY Guide Erstellen eines Peltier-Lüfter-Mods für ZWO ASI120MC S

Peltier-Kühler für ZWO-Kameras - Basierend auf Martin Pyotts Vid

Ich dachte, ich probiere es selbst aus.

Mein fertiger Mod ist im Bild oben gezeigt.

Schritt 1: Werkzeuge & Materialien

WERKZEUGE

• Ein Bohrer mit 4mm & Stufenbohrern.
• Feilen (rund & flach)
• Dremel o.ä. mit Rundmesseraufsatz.
• Lötkolben mit Lot, Flussmittel usw. plus Schrumpfschlauch.
• Cuttermesser.
• Hohlstempel-Set.
• Schraubendreher (posidrive & flach)
• Säge
• 1/4"-20 Gewindeschneider (optional)

MATERIALIEN

Zu Beginn benötigen Sie eine ZWO Optics-Kamera, eine ungekühlte Version, die alle mit den standardmäßigen M4 & 1/4"-Stativhalterungen auf der Rückseite geliefert werden, aber Sie müssen dies überprüfen.

Ich habe meinen 224MC für diesen Mod verwendet.

• 12vdc Lüfter für Intel Sockel 1150, 1155, 1156 oder 775. Ich habe mich für ARCTIC Alpine 11 Pro Rev.2 wegen der Antivibration und des Preises entschieden.
• TEC1 - 12703 12v 3a Peltier Thermoelektrischer Kühler 40mm x 40mm. Diese sind an vielen Stellen erhältlich.

• DC12V -50-110°C W1209WK Digitaler Thermostat Temperaturregler

• Hauptsteuerungs- und Stromeingangsbox: PROJECT BOX ENCLOSURE 79 X 61 X 40MM
• Satelliten-Stromverteiler: Junction Box 60x36x25mm
• 2 mm EPDM-Gummiplatte, mindestens 100 mm x 100 mm im Quadrat.
• Vollkupferstange mit 1/4" Durchmesser und mindestens 100 mm Länge (optional).
• 6 mm Neoprenfolie mit mindestens 200 mm x 200 mm Quadrat inklusive Neoprenkleber.
• 7-adriges Kabel 5a Bewertung wie dieses
• Kabelzugentlastungsmanschetten.
• M4-Nylonschrauben in verschiedenen Längen mit passenden Unterlegscheiben, Muttern und einigen passenden Flügelmuttern.
• Wärmeleitpaste für Aluminium geeignet.
• Lasergeschnittene Aluminiumteile nach beigefügten Zeichnungen, alle aus 2mm Aluminium. 2 x DICHTUNGSVORLAGE müssen geschnitten werden.
• 1 x 40 mm x 40 mm x 6 mm Aluminiumblock

Sie können sehen, dass es 2 CAMERA BACK-Zeichnungsdateien gibt, eine mit dem mittleren 1/4 -Stativausschnitt und eine ohne. Welche Route Sie nehmen, liegt bei Ihnen.

Schritt 2: Die Metallarbeiten

Nach Erhalt der lasergeschnittenen Aluminiumteile müssen diese alle entgratet werden, um die rauen Kanten zu entfernen.

Alternativ können Sie die Teile auch mit Wasserstrahl schneiden lassen, da dies meiner Meinung nach ein besseres Finish ergibt und ein Entgraten nicht erforderlich wäre.

Schritt 3: Herstellung der Dichtung

1. Legen Sie eines der GASKET TEMPLATE-Stücke auf die EPDM-Gummiplatte und markieren Sie sorgfältig die Positionen der vier M4-Befestigungslöcher sowie des größeren Temperatursensor-Befestigungslochs.
2. Schablonenstück aus der EPDM-Platte entfernen & mit geeigneten Hohlstanzen diese markierten Löcher ausschneiden.
3. Richten Sie beide GASKET TEMPLATE-Teile mit diesen Löchern auf beiden Seiten der EPDM-Platte aus und befestigen Sie sie mit einigen der M4-Nylonschrauben, wobei Sie das EPDM fest dazwischen einklemmen.
4. Schneiden Sie mit einem scharfen Cuttermesser alle zugänglichen EPDM-Stücke sorgfältig von den DICHTUNGSVORLAGEN-Teilen ab, einschließlich des zentralen quadratischen Ausschnitts.
5. Entfernen Sie die Nylon-Klemmschrauben, um eine EPDM-Dichtung freizulegen.

Schritt 4: Kamera zurück

Durch Ausprobieren fand ich heraus, dass ich die Kühlung weiter unterstützen konnte, indem ich das 1/4 Stativmontageloch in der Mitte der Kamera nutzte.

Dadurch kommt der Kühlfinger etwa 5 mm näher an den Bildsensor und direkt dahinter.

Dieser Schritt ist optional, deshalb habe ich zwei CAMERA BACK-Zeichnungen beigefügt, eine mit dem zentralen Loch und eine ohne.

1. Feilen Sie am Ende des Kupferstabs eine leichte Verjüngung, um das Schneiden des Gewindes zu erleichtern.
2. Schneiden Sie mit einer 1/4"-20 UNC Matrize ein Gewinde auf dem Kupferstab wie bei einem normalen Gewindeschneidverfahren. Schneiden Sie etwas mehr Gewinde als benötigt (eigentlich etwa 5 mm erforderlich), da dies einfacher zu handhaben ist.
3. Schneiden Sie mit einem 1/4 "-20 UNC-Gewindebohrer ein Gewinde in das zentrale Loch des CAMERA BACK-Stücks, dies dauert nicht viel, möglicherweise nur zwei Umdrehungen.
4. Passen Sie die Kupfergewindestange probeweise in das Gewindeloch ein, sie sollte sich leicht einschrauben lassen und senkrecht zur CAMERA BACK-Fläche stehen.
5. Passen Sie die Gewindestange vorsichtig in die Stativaufnahme der eigentlichen Kamera ein, auch diese sollte sich leicht einschrauben lassen, ohne das Kameragehäuse zu beschädigen oder zu belasten.
6. Befestigen Sie nun das CAMERA BACK-Stück an der Kamera mit nur zwei M4-Nylonschrauben, die in die äußeren Stativbefestigungen der Kamera eingesetzt werden.
7. Schrauben Sie den Kupfergewindestab durch das CAMERA BACK-Stück und in das zentrale Stativmontageloch der eigentlichen Kamera. Tun Sie dies vorsichtig, ziehen Sie es nicht zu fest an und hören Sie auf, sobald Sie spüren, dass es festgezogen wird.
8. Markieren und schneiden Sie den überstehenden überschüssigen Kupferstab vorsichtig mit einer Bügelsäge ab. Wenn Sie die Oberfläche des CAMERA BACK-Teils wie ich abschleifen, machen Sie sich keine Sorgen, da Stahlwolle und Metallpolitur viele Kratzer entfernen und die Wärmeleitpaste den Durchhang aufnimmt.
9. Höchstwahrscheinlich wird die Kupfer-Madenschraube mit Gewinde, die Sie jetzt hergestellt haben, etwas stolz auf das CAMERA BACK-Stück sein und ist wieder schwer festzuziehen. Schneiden Sie mit einer Bügelsäge einen Schlitz in die Oberseite, um die Verwendung eines flachen Schraubendrehers zu ermöglichen, nicht zu tief, gerade genug.
10. Verwenden Sie eine Feile, um diese neu hergestellte Kupfer-Madenschraube bündig mit der Außenseite der CAMERA BACK zu schließen.
11. Wie ich bereits sagte, verwenden Sie Stahlwolle und Metallpolitur, um die schlimmsten Kratzer, die während dieses Vorgangs am CAMERA BACK-Teil entstanden sind, zu entfernen.

Schritt 5: Hauptstruktur

1. Legen Sie die CAMERA BACK auf die Rückseite der Kamera und führen Sie die Kupfer-Madenschraube durch und in das zentrale Stativmontageloch der Kamera ein, wenn Sie diese Methode verwenden.
2. Legen Sie die EPDM-Dichtung auf und richten Sie die Löcher sorgfältig mit dem KAMERARÜCKEN-Stück aus.
3. Legen Sie das MAIN-Aluminiumstück darüber und richten Sie die vier M4-Befestigungslöcher mit der EPDM-Dichtung und der KAMERA-RÜCKSEITE aus. Meine ist auf der rechten Seite.
4. Sichern Sie sie mit M4-Nylonschrauben, die auf die richtige Länge zugeschnitten sind, für einen guten Sitz.
5. Gib einen schönen Klecks Wärmeleitpaste über die Kupfer-Madenschraube, falls verwendet.
6. Tragen Sie eine dünne, gleichmäßige Schicht der Masse auf den 6 mm x 40 mm x 40 mm großen Aluminiumblock auf und drücken Sie sie mit der Seite nach unten in den quadratischen Ausschnitt aus der Dichtungsmasse.
7. Nach den Maßen für den von mir verwendeten Lüfter sollten nur 4 mm zwischen der Montagefläche und der Unterseite des Kühlkörpers liegen, so dass jetzt 2 mm des Aluminiumblocks über die Oberfläche des MAIN-Aluminiumstücks ragen und die TEC1 ist 4 mm dick, ich dachte, das würde ausreichen, aber ich fand, dass es immer noch nicht sicher genug sitzt, und ich habe dies überwunden, indem ich die Füße an der Halterung des Lüfters abrasiert habe, siehe Bilder, du musst dies auf jeden Fall überprüfen Lüfter, den Sie verwenden.
8. Befestigen Sie die Halterung des Lüfters am MAIN-Teil, befestigen Sie sie mit Nylonschrauben, Unterlegscheiben und verwenden Sie Flügelmuttern an allen Schrauben außer derjenigen, die sich inline mit dem USB-Anschluss der Kamera befindet. Dies erleichtert das Entfernen jederzeit und der inline mit dem USB-Anschluss bietet keinen Platz für eine Flügelmutter.
9. Finden Sie heraus, welche Seite die kalte Seite des TEC1 ist, indem Sie es sehr schnell an eine AA-Batterie anschließen. Das Platzieren des TEC1 zwischen Ihren viel empfindlicheren Lippen hilft, aber es geht schnell, es ist leicht, den TEC1 zu zerstören, indem Sie ihn ohne eine Batterie betreiben Kühlkörper zu kühlen.
10. Tragen Sie auf beiden Seiten des TEC1 eine dünne, gleichmäßige Schicht Masse auf und legen Sie sie mit der kalten Seite nach unten zur Kamera auf den vorstehenden Aluminiumblock.
11. Legen Sie nun den Lüfter und den Kühlkörper darauf und befestigen Sie die Baugruppe an der Halterung.

Schritt 6: Verkabelung & Steuerung

1. Schneiden Sie mit einem Dremel mit dem kreisförmigen Klingenaufsatz einen Abschnitt im Deckel des Hauptsteuerungs- und Stromeingangsgehäuses aus und montieren Sie die Thermostat-Temperatursteuerungseinheit.
2. Bohren Sie mit einem Stufenbohrer Löcher in das Gehäuse für die DC-Klinken-Eingangsbuchse, den 7-adrigen Kabelausgang (zur Zugentlastung) und, falls vorhanden, den Sicherungshalter.
3. Wenn Sie eine Sicherung verwenden, löten Sie das +ve vom mittleren Pin der DC-Klinkenbuchse in den Sicherungshalter ein.
4. Löten Sie auf der Sicherungsausgangsseite 2 Drähte, 1 ist eine direkte +ve-Zuführung zum Lüfter und die andere ist die +ve-Zuführung zu Anschluss 1, der +ve-Eingang der Thermostat-Temp-Steuereinheit, siehe nächster Schritt.

5. Die Thermostat-Temp-Steuereinheit sollte mit Markierungen geliefert werden, die zeigen, wo +ve & -ve-Anschlüsse hergestellt werden sollen, aber falls dies nicht der Fall ist, beziehen Sie sich auf Bild 2, wo die Blockanschlüsse vier Anschlüsse von 1 links bis 4 rechts wie folgt sind:

   1. +ve in, Hauptversorgung zum Steuergerät
   2. -ve in und auch gemeinsame -ve Einspeisung über 7-adriges Kabel zur Satellite Power Distribution (S. P. D) Box
   3. +ve im Verbindungskabel von Pin 1 für Relais
   4. +ve out, Zuführung über 7-adriges Kabel zu Peltier +ve (gelber Draht in meinem Bild)
6. Schneiden Sie ein kurzes Kabelstück vom Steckerende des Temperatursensors ab, schieben Sie den Stecker fest auf die Thermostat-Temperatursteuerungsplatine und stellen Sie zwei Kabelverbindungen zum 7-adrigen Kabel her.
7. Markieren und bohren Sie die beiden M4-Löcher, um die S. P. D-Box am MAIN-Aluminiumrahmen zu montieren.
8. Schneiden Sie mit einem Stufenbohrer eine Einführungsstelle für das 7-adrige Kabel einschließlich Zugentlastung & Kabelaustrittsstelle im S. D. P
9. In der S. P. D-Box werden alle endgültigen Verbindungen zum Lüfter, Temperatursensor und TEC1 hergestellt.

10. In der S. P. D-Box verbinden Sie das 7-adrige Kabel:

    1. Ein gemeinsames -ve für den Lüfter -ve & TEC1 -ve
    2. Ein +ve an den Fan
    3. Ein +ve zum TEC1
    4. Zwei Anschlüsse zum Temperatursensor
11. Es werden zwei unbenutzte Kabel im 7-adrigen Kabel sein, diese habe ich für eine mögliche zukünftige Verwendung der PWM-Funktion meines Lüfters gelassen.
12. Stellen Sie sicher, dass die Oberseite des Temperatursensors genau in das Befestigungsloch der EPDM-Dichtung und der KAMERA-RÜCKSEITE passt. Möglicherweise ist etwas Feilen erforderlich und das Kabel tritt durch das kleinere Loch im Hauptrahmen aus. Auch hier kann Feilen erforderlich sein. Der Temperatursensor sollte sehr eng am Kameragehäuse anliegen und die Neoprenjacke (siehe Schritt 7) hilft, ihn dort zu halten.
13. Schrumpfen Sie alle Kabel für zusätzlichen Schutz.

Schritt 7: Isolieren

Es mag seltsam klingen, der Kamera eine isolierende Schicht hinzuzufügen, da wir versuchen, sie zu kühlen, aber vorher habe ich viele Artikel von ähnlichen Projekten gelesen, in denen die Kühlung durch die Taubildung auf der Kamera behindert wurde und dies durch die weitere Unterdrückung dieser Taubildung Kühlung erreicht werden kann, ohne dass dafür mehr Energie benötigt wird.

Machen Sie ganz einfach eine passgenaue Isolierjacke für Ihre Kamera aus 6mm Neopren und schieben Sie sie auf.

Schritt 8: Testen

Vor der Verwendung müssen Sie wissen, wie das Thermostat-Temp-Control-Gerät eingerichtet und funktioniert. Leider wird das Gerät selbst nicht mit irgendwelchen Anweisungen geliefert, aber danke an Buddy Moore für die Erstellung einer Anleitung, die ich hier einfügen werde. (siehe PDF-Download unten)

Das Video, das ich hier gepostet habe, zeigt einen Zeitraffer des Kühlers, der ohne eingeschaltete Kamera arbeitet, also überhaupt keine Bildsensorwärme.

Es zeigt die anfängliche Umgebungstemperatur über den Temperatursensor gegen das Außengehäuse der Kamera mit 23,8°C an.

Der Zeitraffer deckt fast genau 45 Minuten in Echtzeit ab, bevor die Temperatur bei 0,7 ° C ihren Tiefpunkt erreichte und nicht mehr abfiel.

An diesem Punkt habe ich dann das USB-Kabel der Kamera angeschlossen und an meinen Laptop mit SharpCap Pro 3 angeschlossen, wo die interne Temperatur der Kamera als -0,5 ° C angezeigt wird

Nach 1 Minute und immer noch mit SharpCap verbunden, zeigte die externe Temperatur 1,5 ° C an, während die interne 3,8 ° C anzeigte

Schritt 9: In Aktion

Nur ein paar Bilder, die den Aufbau in situ auf meinem Celestron CPC9.25-Zielfernrohr zeigen.

Entschuldigen Sie das Rauschen im Video, es ist der laute Objektiv-Autofokus meiner dSLR.

Schritt 10: Ergebnisse

Hier sind einige resultierende Dark Frames, die als 10 x 10 Minuten Subs durch SharpCap Pro 3 aufgenommen wurden.

Bild 1 ist ohne Kühlung und die maximale Temperatur betrug 29,7°C

Bild 2 ist ein 4-fach-Zoom von Bild 1.

Bild 3 ist mit Kühlung und maximaler Temperatur von 7,3°C

Bild 4 ist ein 4x-Zoom von Bild 3.

Sie können sehen, dass das Rauschen stark reduziert wird.