Refrigeración casera de una ASI 178 (by RegMaster)

[Jose Ferrero]

Hace poco me compré una cámara nueva para empezar en el mundo de la Astrofotografía.

Me decidí por la ASI 178 monocroma, sin refrigerar, por su sensor IMX178, con Sony STARVIS y Tecnología EXMOR R, con más sensibilidad, y menor ruido.

Más datos del EXMOR R, https://www.xatakafoto.com/actualidad/el-sensor-cmos-exmor-r-de-sony-caracteristicas

Pero hablando con Regmaster, que me asesoró en la compra de la cámara, me propuso hacerle una refrigeración casera, para que la cámara pudiera trabajar con temperaturas más bajas.

La cámara, en estado original, estaba así antes de empezar



Paso por paso, el proceso de refrigeración fue tal que así:

Presentando la placa de cobre, troquelada para que cupiera la sonda de temperatura



Embutiendo la sonda de temperatura (realmente, una resistencia NTC 10k)  en cable termoretráctil, al que se ha conectado un cable en cada pata, para conectarlo al controlador.



Presentando la resistencia NTC en la placa de cobre en a que se le ha hecho una muesca, para embutirla. Se ha doblado un poco la cabeza de la resistencia, para que quedara encastrada en el agujero del tornillo central de la parte posterior de la cámara



Previamente, se ha preparado un disipador de un pc,al que anteriormente se le han quitado cuatro lamas por donde van a pasar los tornillos de sujección, señalados (los huecos) por flechas. Se ha utilizado una Dremel, en este caso



Al que se le ha colocado una placa de cobre, con pasta térmica



Para colocarle encima una peltier (hay que comprobar cuál es la parte que enfría, y cuál la que calienta, para que quede correcto, y evacúe el calor de la cámara).



Y quedar tal que así, el disipador, la placa de cobre y la peltier



A todo este conjunto de disipador, placa de cobre y peltier, se le añade la placa de cobre con la Resistencia NTC, quedando así



Añadiéndole un ventilador de PC



Y sujetándolo todo con tres tornillos de métrica M4 para introducirlos en los cuatro agujeros de los extremos de la parte posterior de la ASI 178, señalados con flechas



Quedando el producto final, a falta de embutir la cámara en una cinta de neopreno, para que "retenga" el frío, de esta manera:




Materiales usados:
-Placa peltier TEC1-12706 de 40x40 mm http://www.ebay.es/itm/Celula-12V-Pasta-termica---Aislante-Peltier-TEC1-12706-COOLING-TERMOELECTRIC-/201626480198?hash=item2ef1dfee46:g:GzAAAOSwZVlXjMmX
-Resistencia NTC 10k https://www.electronicaembajadores.com/es/Productos/Detalle/SSTENTC10K/sensores/de-temperatura/resistencia-ntc-10k
-Disipador y ventilador de un ordenador viejo
-Pasta térmica
-Dos placas de cobre de 40x40 mm, una de ellas, troquelada con una Dremel para embutir la resistencia NTC 10k
-Y para controlar la peltier, sólo que no se ha instalado porque no ha llegado a tiempo, un Regulador de temperatura para controlar la peltier, éste en concreto (ojo, que los hay en ºF, y ºC)  http://www.ebay.es/itm/Temperature-Controller-of-Thermoelectric-Cooler-Peltier-24V-%C2%BAF/262962914717?ssPageName=STRK%3AMEBIDX%3AIT&_trksid=p2060353.m2749.l2649
-Obviamente, cable, en este caso, también conectores al gusto del consumidor (pueden ser Tamiya, o Powerpole Anderson)


Después de 20 minutos funcionando, obviamente primero tiene que enfriar la carcasa hasta llegar al sensor, el dark estirado del antes y el después es éste, siendo el antes, a la izquierda, y el después, a la derecha. Si hubiéramos esperado más tiempo, para darle tiempo a enfriar más no sólo la carcasa, sino también el sensor, habría quedado más oscuro




¡¡Muchas gracias Iván, eres un máquina!! Y a la paciencia de su mujer, por aguantarnos toda la tarde allí, mientras estábamos trasteando entre éste y otro proyecto

[MACysuscanon]

Y digo yo, desde mi total ignorancia en el tema de refrigeración (dame tiempo...  )

¿El ventilador no introduce vibraciones en el conjunto?
¿El termostato funciona mediante modulación de pulsos? (PWM) Las peltier se estropean si se someten a ciclos de encendido-apagado, por lo que es conveniente controlarlas mediante modulación de amplitud pulsos, dejando así una leve alimentación flotante que hace que no se apague del todo.

Yo habría pulido a espejo las superficies de contacto térmico, contra más pulidas estén mayor es la eficiencia de transmisión, siempre se puede arañar un grado aquí y allá, y cuanto más eficiente sea la transferencia térmica menos consumo, vale que hablamos de diferencias de décimas de watio, pero todo lo que sea bajar consumo y obtener resultados (térmicos) más rápidos, es mejor.

Y ya puestos ¿Cuánto pesa el conjunto? ¿Sería muy descabellado un módulo de refrigeración líquida? Estaríamos aligerando peso sobre el enfocador y se podrían conseguir temperaturas que pasarían de (modo friki: ON) los valores de una armadura de bronce a una de plata (modo friki: OFF) yo hice un pequeño experimento con la difunta 350D y y un módulo de RL que me prestaron y llegué a poner el sensor a -70ºC sin aislar la cámara en una noche de invierno, obviamente, al estar sin aislamiento, se me empezó a condensar la humedad ambiente y (creo) que algunos gases atmosféricos 

[RegMaster]

Y digo yo, desde mi total ignorancia en el tema de refrigeración (dame tiempo...  )

¿El ventilador no introduce vibraciones en el conjunto?
¿El termostato funciona mediante modulación de pulsos? (PWM) Las peltier se estropean si se someten a ciclos de encendido-apagado, por lo que es conveniente controlarlas mediante modulación de amplitud pulsos, dejando así una leve alimentación flotante que hace que no se apague del todo.

Yo habría pulido a espejo las superficies de contacto térmico, contra más pulidas estén mayor es la eficiencia de transmisión, siempre se puede arañar un grado aquí y allá, y cuanto más eficiente sea la transferencia térmica menos consumo, vale que hablamos de diferencias de décimas de watio, pero todo lo que sea bajar consumo y obtener resultados (térmicos) más rápidos, es mejor.

Y ya puestos ¿Cuánto pesa el conjunto? ¿Sería muy descabellado un módulo de refrigeración líquida? Estaríamos aligerando peso sobre el enfocador y se podrían conseguir temperaturas que pasarían de (modo friki: ON) los valores de una armadura de bronce a una de plata (modo friki: OFF) yo hice un pequeño experimento con la difunta 350D y y un módulo de RL que me prestaron y llegué a poner el sensor a -70ºC sin aislar la cámara en una noche de invierno, obviamente, al estar sin aislamiento, se me empezó a condensar la humedad ambiente y (creo) que algunos gases atmosféricos 

Por alusiones!

Respecto al tema de vibraciones, te aseguro que no vibra nada ese ventilador, es algo que yo también pensaba con las refrigeradas, por ejemplo, una Atik460EX con ella en la mano notas una vibración que luego no se traslada a las imágenes (imagino que porque el telescopio tiene más masa y si la cámara-ventilador hacen un buen bloque la vibración se disipa pues su torque es miserable), Mi Canon refrigerada tampoco he visto que sufra de problemas a 2480mm de focal!!!!

Respecto a lo de pulir... sí, a mí también me hubiera gustado, y en las fotos no se aprecia bien, pero las superficies estaban bastante potables, las marcas que ven son de darle con el cepillo de acero de la dremel a la superficie. Date cuenta que tanto el disipador como la peltier (4x4cm) está bastante sobredimensionado respecto al tamaño del chip y la cámara, por lo que la superficie de contacto no es algo tan crítico.

El controlador es una nueva versión especial para controlar las peltiers, con esa misma "carcasa" que ves en el enlace hay varios submodelos que han evolucionado con los años, ese lleva además control de ventilador independiente por ejemplo.

Respecto al delta de Tª por debajo de ambiente aun no lo sabemos hasta que no llegue el chisme, pero le calculo que al menos será de -15ºC (espero que más).

El conjunto ni idea de cuanto pesa, y sí, lo de la RL a mí se me ha pasado muchas veces por la cabeza incluso para la Canon, así en la cámara "solo" llevas la peltier y la plaquita de cobre y tubos y toda la refrigeración va al suelo... pero tienes 2 problemas, que necesitas refrigerar con anticongelante y tienes que lidiar con los tubos que se mueven cuando giran los ejes AR y DEC del telescopio. Muy aparatoso para salidas (en mi opinión) aunque buena solución para observatorio fijo!

[Jose Ferrero]

Yo sólo añadir, que como ayudante, en este caso, soy muy bueno 

[MACysuscanon]

Y digo yo, desde mi total ignorancia en el tema de refrigeración (dame tiempo...  )

¿El ventilador no introduce vibraciones en el conjunto?
¿El termostato funciona mediante modulación de pulsos? (PWM) Las peltier se estropean si se someten a ciclos de encendido-apagado, por lo que es conveniente controlarlas mediante modulación de amplitud pulsos, dejando así una leve alimentación flotante que hace que no se apague del todo.

Yo habría pulido a espejo las superficies de contacto térmico, contra más pulidas estén mayor es la eficiencia de transmisión, siempre se puede arañar un grado aquí y allá, y cuanto más eficiente sea la transferencia térmica menos consumo, vale que hablamos de diferencias de décimas de watio, pero todo lo que sea bajar consumo y obtener resultados (térmicos) más rápidos, es mejor.

Y ya puestos ¿Cuánto pesa el conjunto? ¿Sería muy descabellado un módulo de refrigeración líquida? Estaríamos aligerando peso sobre el enfocador y se podrían conseguir temperaturas que pasarían de (modo friki: ON) los valores de una armadura de bronce a una de plata (modo friki: OFF) yo hice un pequeño experimento con la difunta 350D y y un módulo de RL que me prestaron y llegué a poner el sensor a -70ºC sin aislar la cámara en una noche de invierno, obviamente, al estar sin aislamiento, se me empezó a condensar la humedad ambiente y (creo) que algunos gases atmosféricos 

Por alusiones!

Respecto al tema de vibraciones, te aseguro que no vibra nada ese ventilador, es algo que yo también pensaba con las refrigeradas, por ejemplo, una Atik460EX con ella en la mano notas una vibración que luego no se traslada a las imágenes (imagino que porque el telescopio tiene más masa y si la cámara-ventilador hacen un buen bloque la vibración se disipa pues su torque es miserable), Mi Canon refrigerada tampoco he visto que sufra de problemas a 2480mm de focal!!!!

Respecto a lo de pulir... sí, a mí también me hubiera gustado, y en las fotos no se aprecia bien, pero las superficies estaban bastante potables, las marcas que ven son de darle con el cepillo de acero de la dremel a la superficie. Date cuenta que tanto el disipador como la peltier (4x4cm) está bastante sobredimensionado respecto al tamaño del chip y la cámara, por lo que la superficie de contacto no es algo tan crítico.

El controlador es una nueva versión especial para controlar las peltiers, con esa misma "carcasa" que ves en el enlace hay varios submodelos que han evolucionado con los años, ese lleva además control de ventilador independiente por ejemplo.

Respecto al delta de Tª por debajo de ambiente aun no lo sabemos hasta que no llegue el chisme, pero le calculo que al menos será de -15ºC (espero que más).

El conjunto ni idea de cuanto pesa, y sí, lo de la RL a mí se me ha pasado muchas veces por la cabeza incluso para la Canon, así en la cámara "solo" llevas la peltier y la plaquita de cobre y tubos y toda la refrigeración va al suelo... pero tienes 2 problemas, que necesitas refrigerar con anticongelante y tienes que lidiar con los tubos que se mueven cuando giran los ejes AR y DEC del telescopio. Muy aparatoso para salidas (en mi opinión) aunque buena solución para observatorio fijo!

Ok, con respecto a la RL, obviamente hay que usar glicol o anticongelante de automoción, casi me decantaría por el segundo, que ya lleva todos los aditivos necesarios (antiespumante, antialgas, inhibidores de la corrosión -por aquello de la corrosión galvánica si usamos elementos de cobre y aluminio- detector de fugas...) porque hay mezclas para trabajar en el rango de temperaturas que quieras, desde -10 hasta -50ºC y porque sencillamente es barato 

Los tubos ¿Quién dijo miedo contando en nuestra comunidad con grandes maestros de la impresión 3D?  unas bridas abiertas sujetando los tubos al telescopio, de ahí, dejar margen de sobra para el movimiento en DEC, más bridas dejar margen para el movimiento en AR, a la pata del trípode con más bridas y p'al suelo