ASI120MM-S kamera sa hladjenjem (modifikacija)

[VaskoGM]

Neizbezan šum koji se javlja pri bilo kakvim duzim ekspozicijama na planetarnim kamerama nam je dobro poznat. 
Upotreba planetarne kamere na duzim ekspozicijama u cilju belezenja objekata dugog neba, cesto muku muci sa SNR (signal to noise ratio)
koji cesto bude toliko nizak da krajnji materijal bude jedva upotrebljiv.

Nema potrebe da pricam o prirodi i nastanku šuma i njegovoj vezi sa duzinom ekspozicije jer je to Vlaiv odradio fantasticno u svojoj temi:
http://forum.astronomija.co.rs/astrofotografija/signal-sum-i-duzina-ekspozicije/msg66438/#msg66438

Kako su CCD i planetrane kamere sa dodatnim hladjenjem vrlo visoko sa cenama, odlucio sam se za alternativno hladjenje svoje ZWO ASI120S monohromatske planetarne kamere. Inspirisan analizom šuma koju je uradio Vlaiv, i brojnim uspesnim slicnim projektima koje sam video po vebu, bacio sam se na posao.

ASI120 ima cilindricno aluminijumsko telo precnika 62mm, ravne, zadnje strane sto je izuzetno pogodno za ovu modifikaciju.
Napomenucu da nije potrebno nikakvo modifikovanje same kamere i njenog kucista (busenje, rezanje...) kamera ostaje kakva jeste i cela modifikacija je
dodavanje hladnjaka na zadnju kruznu povrsinu kamere.

Hladnjak se sastoji iz sledeceg:

     - Termoelektricni hladnjak (Peltier cooler) je neverovatna napravica krajnje jednostavnog izgleda ali velike moci!
Radi se o termoelektricnom uredjaju u obliku plocice koji radi tako sto pod naponom ce jedna strane plocice se zagrejati a druga - hladiti
Vise o tome: https://en.wikipedia.org/wiki/Thermoelectric_cooling
Uspeo sam da je pronadjem u jednoj firmi u Beogradu, da ne bih reklamirao samo ukucajte "termoelektricni hladnjak" u pretrazivac. Cena - 2000 din

     - Kuler za CPU racunara Njega postavljamo na vrucu stranu Termoelektricnog hladnjaka da odvodi toplotu i obavezan je deo, jer topla strana TH-a
ubrzo po ukljucivanju postaje vrlo vrela i bez hladjenja tople strane, hladna strana ce prestati da se hladi. Mogu se upotrebiti i skuplji efikasniji kuleri. Sto je hladjenje tople strane efikasnije, to je hladna strana TH-a hladnija. Ja sam odabrao kruzni CPU pasivni hladnjak sa montiranim propelerom. Cena - 760 din

     - Termo-pasta Standardna silikonska pasta koja se koristi na spoju povrsina izmedju elemenata sa kojih treba da se prenese toplota.
Kao i CPU kuler, dostupna u svim prodavnicama racunarske opreme. Cena - oko 200 din.



Redosled slaganja elemenata:

Prvo mora da se utvrdi koja strana termoelektricnog hladnjaka greje a koja hladi, posto nema nikakvog indikatora.
Ja sam koristio struju od 12V na kojoj i pokrecem ceo uredjaj, prikacio sam zicice i TH je odmah krenuo da se greje/hladi.
ODmah sam obelezio grafitnom olovkom toplu stranu.

Posto sam utvrdio hladnu stranu plocice, nju sam prilepio preko povrsine kamere uz pomoc malo paste. Velicina TH-a je 4x4cm i vrlo fino se
uklopila na kruzno kuciste ASI120S koja je precnika 6cm.

Zatim sam naneo malo paste preko tople strane TH-a i tada sam prilepio i veliki CPU hladnjak. Iskoristio sam golu nerdjajucu zicu kojom sam cvrsto uvezao sve elemente
za kamericu. Nimalo lak zadatak sobzirom na kruzni oblik i vrlo glatku povrsinu metala/farbe...

Sledece sto je potrebno je pravilno privezati sve zicice od TH-a i CPU hladnjaka na plus i minus zicice (12v) ja sam iskoristio jedan kabl sa auto-upaljac konektorom
koji strujom snadbeva power-tank akumulator. Posto CPU kuleri dolaze sa konektorom za maticnu koji ima cetiri zicice razlicitih boja,
treba prvo utvrditi koje dve ce (ili po dve u paru) pokrenuti ventilator.

Moram da napomenem da sam prethodno pokusao sa malim 4x4 pasivnim hladnjakom i malim ventilatorom iste dimenzije ali su bili neefikasnog hladjenja i ventilator je
proizvodio vibracije koje bi sigurno narusile ekspoziciju... Tako da ipak preporucujem veci CPU hladnjak,
deluje nezgrapno ali se pokazao vrlo efikasan, tih i bez ikakvih vibracija!



A sada o REZULTATIMA

Pre modifikacije, senzor temperature u kameri je ocitavao izmedju 29 i 30º C temperaturu foto-senzora.
Posle modifikacije, nakom 5-6 minuta rada, senzor je bio ohladjen na 17,5º C!!!

Mereno u SharpCap. Razlika je apsolutno vidljiva. Uradio sam "pre i posle" u SharpCap-u.
30 sekundi ekspozicije, 80% gain. Ovo su rezultati SNR-a. (Obe slike su kropovi po istim parametrima i bez ikakve obrade!)



Zakljucak:

Rezultati iznad su zabelezini na ambijentalnoj temperaturi od oko 30ºC u zatvorenoj prostoriji.
Potpuno je realno ocekivati jos bolje rezultate na terenu a kamoli kada bude hladan period. Realno je i ne koristiti hladjenje na dosta niskim temperaturama,
ali to cu sve tek testirati. Naravno moze doci i do kondenzacije, ja sam testirao modifikaciju tokom jednog sata, kuciste kamere je bilo osetno hladno
ali bez ikakvog znaka kondenza, bar ne spolja... da li mozda topao vazduh iz hladnjaka koji ventilator gura direktno na dole, preko tela kamere ne dozvoljava
vlazi da se formira?...  Za sada nemam nikakvog pojma sta se desava u samom kucistu kamere, ali koliko sam upucen u druge primere sa neta, sve treba da je u redu
dokle god temperatura senzora nije drasticno niska (0ºC ili cak i minus)... ali to cu tek utvrditi upotrebom na terenu.

Bilo kako bilo za oko 25 EUR dobio sam veliko poboljsanje SNR-a. Prakticno nova kamera

Ljudi, kako vam se ovo cini? Izgleda da se isplati...
Jedva cekam da isprobam neki DSO kada Bogovi neba dozvole

PS: Nisam bio siguran koji je pravi odeljak za ovu temu, Oprema ili ATM... ako sam pogresio, neka administratori premeste.

Vedro nebo!

[vlaiv]

Odlican mod!

Ja mislim da taj TEC moze i jace da odradi posao, trebalo bi da je delta T oko 60C ako se ne varam, samo mu treba dati dosta struje (zasebno napajanje).

Slicno nesto sam ja mislio da odradim za qhy5-IIL ali imam problem zakrivljenog kucista kamere pa bi trebalo posebno praviti hladnjak i mesto za TEC.
Ovaj ASI120 je dusu dao za to sto si uradio sa ravnom zadnjom stranom, jedino kontam mozes jos da probas, a pretpostavljam da si vidjao na netu,
da izolujes ostatak kucista kamere nekim materijalom, obicno uzmu onaj sundjer / penu pa naprave "rukave" za telo kamere. Mislim da ta preostala
aluminijumska povrsina dosta vuce toplote iz okoline.

Ja kada sam razmisljao o takvom projektu, kontao sam da dodam i eventualno pwm kontroler, pa da se moze raditi podesavanje snage.
Pogledaj po prodavnicama elektronike ima tih pwm kit kompleta.

Sve u svemu, odlican posao! Svaka cast

[Yagodinac]

Ja samo da pohvalim ideju i realizaciju. Ne bih se setio da sam pravim hlađenje - mada ovo ispade veoma efikasno. A propo kondenzacije, jel može ta kamera da se otvori i stavi silika gel?

[kruska]

http://www.aliexpress.com/wholesale?catId=522&initiative_id=AS_20150905063516&SearchText=peltier

ima peltier jeftinije  pogledaj gore planirao sam ja kupiti ,par komada


a sve pohvale za projekat.

[VaskoGM]

Momci, hvala vam!

Sinoc sam nastavio ekperimentisanje sa "novom" kamerom.
Nazalost, zbog oblaka, samo na "suvaka", dark frejmove... izgleda da je sad neko nasao da nabavii teleskop 

Posto je osvezilo sinoc, testirao sam nova merenja u tim uslovima. Temperaturu senzora sam skidao sa 27ºC na 10ºC bez problema.
Uz pomoc "dzemperica" sto Vlaiv pomenu se temp spusti za jos 2º

Posebno su mi bila zanimljiva ocitavanja histograma i suma u SharpCap, te podatke sam nakacio.
Otprilike je ovakva situacija sa ovim modom: Na 17º oborene temp senzora, dobija se oko 10X manje suma, po ciframa i histogramu iz sharpcapa.
Vizuelno kada se pogleda ta razlika deluje jos i veca!



Primetio sam da razlika u sumu na 17ºC (prethodni test) i na 10ºC i nije mnogo bitna, iako je cak 7º razlike.
Medjutim, ista razlika u temperaturi izedju 27º i i 20º ce uticati drasticno na nivoe suma.
Iz toga zakljucujem da je mozda previse i nepotrebno muciti kameru i spustati temp ispod 15ºC, bar na ovom senzoru.

Drugi razlog je pojava kondenza po celoj kameri kada sam spustio na 10ºC Dosta dugo sam je drzao tako i testirao sam i kroz teleskop na nekim svetlima,
nije dolazilo do zamagljivanja optike ili senzora iako je spolja bilo dosta kondenza.
Definitivno sam zabrinut za stetu koju bi mogla napraviti vlaga unutar kamere na elektronici ako se uopste i formira (?)
Sumnjam da se vlaga unutra formira jer vazduh oko komponenata u kameri je potpuno izolovan iza "ledenog" aluminijumskog kucista
pa pretpostavljam da nema uslova za formiranje jer taj vazduh unutra oko elektronike isto mora biti vrlo hladan... To samo zakljucujem, uopste nisam siguran 

Tako da, Jagodinac, ideja sa silika gelom zvuci odlicno! mislim da kamera ima dosta praznog prostora iza samog cipa.
Mogu da dodjem u taj prostor rasklapanjem kamere sto cu naravno i uraditi  Samo jos da vidim gde ima da se nabavi gel...

Razmisljao sam o jos jednoj opciji... Mozda da zalijem silikonom elektroniku direktno preko čipa u kameri i sa jedne i sa druge strane? I tako je potpuno impregniram/izolujem od vlage...
Da li bi to ostetilo elektroniku ili nekako drugacije uticalo, ne znam...

@Vlaiv
Znam kako izgleda qhy5-II, vrlo nezgodno za ovu modifikaciju, ali ne i nemoguce! Kada bi ti neko napravio aluminijumski "blok" 4x4 sa konkavnim radijusom
koji bi legao sa strane kucista i onda sve isto, TE hladnjak i CPU hladnjak, ali samo sa strane. Aluminijumski medju-blok bi, po meni,
bez problema sproveo hladnocu na kuciste kamere...

@Kurska
Neverovatne cene! Koga ne mrzi da ceka dugo, to je super!

[Luger]

Uvijek me odusevi svaka DIY izvedba, pa tako i ova. Bravo VaskoGM!

Peltier moze da spusti temperaturu daleko u minus, samo je potrebno 3-4A struje, (tu ti Power tank i nije bas dugotrajno resenje, neki akumulator je bolji za rad na terenu, kuci jaci ispravljac), bolje hladjenje tople strane Peltier elementa i izolacija kamere. Silika gel je odlicna preporuka, ali, ako ti se ne otvara kamera, probaj da je izolujes spolja. Ima na netu dosta primjera.

Peltiera i kod nas koliko hoces za dz.

[vlaiv]

Sto se tice silica gela prica je vrlo jednostavna, obicno dodje sa nekom elektronikom mala kesica
puna gela, ali i ta mala kesica bi bila prevelika za kameru, ako nisi bacao ambalazu pogledaj mozda je ostalo,
ja sam pre nekog vremena uzimao neke ssd-ove i bilo ih je u kutijama (vracam se sa odmora krajem meseca pa ako ne nabavis
do tada pogledam ja jel mi ostalo pa ti posaljem). Verovatno ces morati da napravis
manju kesicu, pa ti preporucujem da uzmes postojecu i odseces parce sa kraja, stavis silica gel unutra (ili pak ostavis to sto je bilo u tom delu )
i zalepis tamo gde si sekao nekim super lepkom (kontam moze i obican, al super lepka treba jako malo pa se nece ni primetiti
da ga ima).

Mislim da kondenzacija nije toliki problem koliki je ledjenje. Ne verujem da bi kondenzacija napravila problem elektronici
suvise malo je tu vazduha da sadrzi dovoljno vode da se formira veca kapljica koja bi napravila neki kratak spoj.

Dobro bi bilo da kameru kad ne koristis drzis u zatvorenoj plasticnoj kutiji sa dodatnom kesicom silica gela pored, da bi izvuklo vlagu
iz tog vazduha u kom je (ona plasticna kutija za hranu kod kineza sto dobro dihtuje).

Ono sto jeste problem ako oteras u minus, formirace se kristali leda i mogu da ili naprave kratak spoj ili prekriju deo senzora (na netu
sam video slike, ljudima je poceo lediti cosak senzora i to se vidi na slici koju senzor daje kao izmaglica).

A sto se ove moje kamere tice, ja sam razmisljao o tom modu al imam problem koji ne znam kako cu resiti. Telo kamere ulazi u fokuser jer je taman
1.25", sto dublje udje manje imam aluminijuma za kontakt, razmisljao sam da uzmem cpu cooler sa debljom bazom, presecem blizu rebara (tu ce ici TEC),
a preostali deo prema bazi da se udubi polukrug. Ono sto je problematika jeste kolika povrsina ce biti u kontaktu sa telom kamere zbog tog sto kamera ulazi
u okular a i problem sto ce aluminijumsko telo biti u direktnom kontaktu sa fokuserom a time i tubusom, znaci hladim kameru, kamera hladi fokuser, fokuser
hladi citav teleskop, nesto mi se cini da nece bas biti efikasno hladjenje.

[vasja]

Vasko izvrsan MOD! Jedva čekam fotografije sa hlađenom kamerom.

[sarajevo]

Zanimljivo

[marino]

Bravo, tek sad vidim temu i jako je ljep primjer samogradnje...jel ima slikica zvijezda za usporedbu (mada i ove "black" slikice  jako dobro docaravaju sta se pozitivno dogadja)

[VaskoGM]

@Vasja, Sarajevo, Marino
Hvala vam 

Ironija je u tom da sam ovo napravio krajem leta i čim sam imao spreman mod, noci su zahladnele i nije bilo potrebe  za dodatnim hladjenjem. Otisla bi temperatura u dobar minus...
Potreba za hladjenjem se tiče onih toplih letnjih noci, nazalost ostalo je samo na dark frejmovima koje sam ovde demonstrirao.

Videcmo dogodine, mada nema sumnje da je veliki plus za planetarnu kameru, a nije ni komplikovano ni skupo.