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Blaze2A

Refroidissement DIY (Peltier) pour ZWO ASI

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Salut les bricoleurs,

 

Voilà depuis une bonne semaine je suis en train de préparer en mode "DIY" le futur système de refroidissement pour ma petite ASI 224 MC.

Je suis loin d'avoir reçu les pièces (le tout commandé sur un célèbre site chinois, donc délais de livraison très longs), je voulais cependant partager cette future expérience avec vous afin de voir ce que l'on peut raisonnablement espérer comme abaissement de température, mais bien sûr le gain final en terme de bruit sur la caméra.

Et si ça peut aider d'autres personnes qui hésiteraient à se lancer, alors tant mieux!

 

Les caméras couleur ZWO ASI ont un petit avantage bien pratique dans ce cas, elles ont des pas de vis M4 à l'arrière en forme de carré, dont je vais me servir pour arrimer l'ensemble fermement. L'idée générale est d'utiliser les propriétés d'un module Peltier (refroidissement d'un côté et chauffage de l'autre) pour refroidir le capteur de l'ASI, mais en y incluant un contrôle de température avec sonde, et surtout en réfléchissant à un système réparable pièce par pièce. L'intérêt serait de pouvoir changer n'importe quelle pièce une à une si besoin.

Il existe déjà un autre tuto très bien fait sur le forum qui utilise un ventirad, je vais faire légèrement différemment pour essayer d'optimiser les échanges thermiques.

 

Voilà les composants qui vont me servir, dans l'ordre où ils seront installés:

 

- 1 plaque de cuivre ronde diamètre 60mmx1mm qui sera placée contre le corps en alu de la caméra (diamètre 62mm) pour mieux répartir le refroidissement, et y fixer la sonde de température. La plaque sera trouée aux 4 angles pour laisser les 4 pas de vis de la caméra utilisables.

- 1 module Peltier 40*40mm 12v/4,5A, posé à 45° , également pour laisser les 4 pas de vis libres.

- pâte thermique argent (pas sûr que je l'utilise, on verra)

- 1 dissipateur thermique en cuivre actuellement de 89.5x89.5x27mm, que je découperai pour correspondre à la taille du Peltier (il existe des modèles à la bonne taille mais les ailerons de dissipation sont de 10mm... pas assez haut je pense pour disperser la chaleur au mieux). Et ça me fera du rab de dissipateur pour une autre caméra ^^

- des petits joints toriques M4 en caoutchouc pour éventuellement ajuster la hauteur et/ou limiter les éventuelles vibrations du ventilateur.

- 1 ventilateur PC de 50mm 12V/0.35A (les trous de fixation font environ 40mm, soit quasiment la même taille que les pas de vis à l'arrière de l'ASI qui sont espacés de 39mm, au pire je limerai un peu les trous en plastique du ventilo pour que ça tombe pile poil)

- des vis M4 de 55 ou 60mm, je ne sais pas encore quelles sont les plus adaptées, le tout pour maintenir l'ensemble dans les 4 pas de vis de la caméra

- 1 module de contrôle de température (avec sonde fixée à la plaque de cuivre ronde) pour faire office d'interrupteur lorsque la température remonte au-delà d'une certaine valeur. L'idée étant bien sûr de garder la température la plus basse possible... mais pas trop quand même!

- 1 adaptateur 12V/5A pour alimenter le tout.

- du fil électrique rouge et noir

 

 

Il existe cependant un problème qui risque d'arriver: la buée. Pour ça, ZWO propose un réchauffage à disposer à l'avant de la caméra et spécialement adapté.

C'est un peu bizarre de coller un réchauffage à l'avant avec un refroidissement à l'arrière mais bon si c'est efficace... C'est 19 USD. J'aurai juste à l'intégrer au circuit d'alimentation 12V.

L'autre idée est aussi de surveiller la température du point de rosée (avec "e", sinon pour le rosé 4/5°c c'est parfait ^^), qui détermine la température à laquelle la buée va se former, et dépend donc des conditions météo (humidité ambiante). On peut envisager de régler la température pour qu'elle ne descende pas en-dessous du point de rosée, mais cela risque de limiter l'efficacité du refroidissement, et donc augmenter le bruit sur l'image. Ce sera à tester mais je n'en suis pas encore là!

 

Le choix du cuivre était assez évident d'un point de vue conductivité thermique, bien meilleur que l'alu mais plus cher évidemment.

En ce qui concerne le coût total, la solution avec le cuivre avoisine les 60 euros, si on met de l'alu à la place, on tombe vers 35-40 euros.

L'idée est aussi de concevoir un système qui ne soit pas disproportionné en terme de taille, et de masse bien sûr!

 

N'hésitez pas à me dire si mon projet vous intéresse, et à me poser des questions/remarques/suggestions!

Je suis clairement pas un pro du bricolage mais quand j'ai une idée en tête, en général j'arrive à lui faire prendre forme... en espérant que ce soit le cas cette fois-ci aussi!

 

Pour le moment, ce post est un projet, mais les pièces sont commandées donc dès que j'aurai tout reçu et assemblé, je pourrai revenir poster les photos du montage, et ensuite passer aux tests.

 

Souhaitez-moi bonne chance 🙂

 

 

 

 

Edited by Blaze2A

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Le 26/08/2019 à 08:34, Blaze2A a dit :

- 1 module de contrôle de température (avec sonde fixée à la plaque de cuivre ronde) pour faire office d'interrupteur lorsque la température remonte au-delà d'une certaine valeur. L'idée étant bien sûr de garder la température la plus basse possible... mais pas trop quand même!

 

Ton projet est très intéressant grâce au contrôleur de température. Peut tu donner  plus d'info sur le contrôleur?

De mon coté j'ai un projet similaire. Pour l'instant le seul projet avec contrôleur de température que j'ai vu est la Cam86. Mais après quelques recherches il me semble que le composant dédié a cette tache n'est pas spécialisé pour  les modules Peltier (Le schéma sur webAstro n'est pas de bonne qualité; j'ai regardé la liste des composants) .

Bref je préfère repartir de zéro  avec un composant fait spécifiquement pour les modules Peltier.

Mon domaine de compétence tourne autour de l’électronique donc j'attend de voir comme du gère l’aspect  mécanique car c'est une partie importante du projet et moi de ce coté la, même après avoir regarder tous les autres projets du même type, je suis pas très à l'aise.   

Edited by Astro972
faute d’orthographe

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Excellent projet !

 

J'avais bricolé un refroidissement maison pour une ASI 120 il y a quelques années.

C'est très basique et c'est clair, c'était très perfectible,  il manquait un régulateur et un

moyen pour  empêcher la formation de buée. Sans compter la condensation à l'intérieur

de la caméra (bien  vérifier l'étanchéité du montage et ajouter du dessicant au besoin).

 

 

En tout cas bon courage !

 

Albéric

 

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Je n'est pas encore d'expérience avec les modules peltier.

Mais cela serait pas mal dans un premier temps de savoir si l'on peut obtenir une réduction de bruit significative sans générer de l'humidité pendant toute une soirée d'observation. Même  si ce n'est pas optimal on aura un mode d'utilisation qui ne détériore pas la camera.

Dans un deuxième temps l'avantage de la régulation c'est de déterminer le point ou il est raisonnable de plus refroidir (Si il existe) et de dimensionner au plus juste tous les problèmes liés à l'humidité.

En espérant qu'il y est une solution a cette équation meilleur qu'un système sans régulateur.

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En effet, le but est (je l'espère) obtenir une réduction de bruit significative. Je ne m'attends évidemment pas à obtenir les mêmes résultats qu'une version refroidie sortie de l'usine ZWO, mais si pour une quarantaine d'euros, on arrive à avoir un gain sensible, alors ce sera toujours ça de pris.

L'idée de la sonde de température est effectivement de créer une sorte de régulation afin de pouvoir contrôler un refroidissement "moyen" en fonction de l'humidité ambiante et de limiter l'apparition de buée, afin de ne pas détériorer la caméra/capteur.

Là où je serai un peu dans l'inconnu, c'est concernant la température à laquelle je pourrai refroidir le capteur sans l'abîmer.

Quand je vois les températures de fonctionnement des caméras refroidies, je me dis que j'ai de la marge... sauf que j'imagine qu'il y a certainement des choses que je ne maitrise pas et que la conception est forcément adaptée au refroidissement.

Du coup je me tâte à faire mes tests d'abord sur la 120MC-S, avant de le mettre sur la 224MC... Si ça foire quelque part, ça fera toujours moins mal au portefeuille ^^

Comme je n'ai pas eu l'occasion de démonter une caméra refroidie pour étudier ses entrailles (et ça ne risque pas d'arriver! :-p), je ne chercherai pas à refroidir "un maximum", mais suffisamment pour observer le gain en bruit...enfin j'espère!

Toujours dans le but de limiter la buée, j'ai commandé depuis le kit de réchauffage anti buée ZWO (19$ sur leur site).

Je voulais aussi partir sur du dessicant mais...j'ai opté pour une solution plus économique (0,40€...difficile à battre): des tampons absorbeurs d'humidité habituellement utilisés en plongée dans les caissons étanches des caméras d'action style GoPro 4. J'avais eu l'occasion de tester ça en Thaïlande par -20m de fond et ça fonctionnait pas mal du tout! Sans eux j'avais effectivement de la buée assez rapidement, et avec: rien. L'avantage supplémentaire est qu'ils sont réutilisables et découpables, du coup je pourrai tapisser tout le pourtour interne de la caméra avec.

Pour le moment je n'ai reçu que le radiateur en cuivre, mais tout le reste est en route, et une bonne moitié des pièces devrait arriver dans la semaine.

A suivre donc... 🙂

 

 

Le 06/09/2019 à 15:52, Astro972 a dit :

 

Ton projet est très intéressant grâce au contrôleur de température. Peut tu donner  plus d'info sur le contrôleur?

 

 

C'est un contrôleur avec une sonde tout ce qu'il y a de plus basique, pas du tout spécialisé pour les modules peltier je le reconnais.

Exemple: https://www.amazon.fr/dp/B07L3S93QP/ref=twister_B07L3SJCVS?_encoding=UTF8&psc=1

Sauf que celui que j'ai commandé aura un boitier plastique pour protéger le circuit.

La sonde sera fixée sur la plaque ronde en cuivre en contact direct avec le dos de la caméra, à proximité immédiate du module peltier.

La mesure ne sera donc pas précise j'en suis conscient, mais si tu as une meilleure idée je suis preneur aussi 🙂

 

 

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Ma phase de recherche de projet similaire est fini et elle a été fructueuse :

1 ) Pilotage de puissance pour les modules Peltier --> Ultrastable TEC Controllers for laser head

2 ) Dew Heater Controller  -->  Calcul de Point de rosée

Cela n’évitera pas une analyse pour l'adapter à notre cas; mais a priori il y a ce qui faut pour atteindre les objectifs liés à ce projet.

La, je suis dans une phase de lecture des datasheet de la série MAX19XX et voir comment fusionner les projets  1&2.

 

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Le 11/09/2019 à 22:20, Astro972 a dit :

Ma phase de recherche de projet similaire est fini et elle a été fructueuse :

1 ) Pilotage de puissance pour les modules Peltier --> Ultrastable TEC Controllers for laser head

2 ) Dew Heater Controller  -->  Calcul de Point de rosée

Cela n’évitera pas une analyse pour l'adapter à notre cas; mais a priori il y a ce qui faut pour atteindre les objectifs liés à ce projet.

La, je suis dans une phase de lecture des datasheet de la série MAX19XX et voir comment fusionner les projets  1&2.

 

 

WOW c'est du velu les tutos que tu nous as sorti du chapeau là! 😅 En tout cas je suis fana pour suivre ton projet aussi.

Je suis bricolo mais j'ai peur que cela dépasse mes compétences à 1ère vue... bon après il faudrait que je m'y plonge plus dans le détail mais je vais déjà tester mon projet, il sera toujours temps de l'adapter après au besoin!

Sinon les pièces continuent à arriver au compte goutte, j'attends toujours les modules peltier et les ventilos (oui parce que j'ai en pris plusieurs pour tester différentes combinaisons et avoir des pièces de rechange au cas où), le dew heater de ZWO et le système de thermostat. D'après le suivi toutes les pièces sont sur le territoire français, espérons que les douaniers soient gentils avec moi! ^^

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Bonjour à toutes et à tous!

Voilà j'ai enfin reçu toutes les pièces commandées, non sans péripéties (mauvais article envoyé, colis perdu puis retrouvé...) et me revoilà comme promis pour les 1ers tests!

Bien déjà, j'ai décidé de faire une première série de test sans mettre en place le système de contrôle de T°c, ni la collerette anti buée, histoire de voir le refroidissement "brut" du système. Voilà quelques photos de l'ensemble et de l'installation primaire:

IMG_8544.thumb.jpg.0235638743169b794d842a5cb8b050c6.jpgL'ensemble de pièces en "éclaté" ci dessus, puis des gros plans ci-dessous:

IMG_2201.thumb.jpg.3ab6cd730c87bd1a64e6139a3a152b64.jpgIMG_0887.thumb.jpg.bd496b167c15e0071e088e7cff5dc8dd.jpg

 

Je branche donc l'ensemble, et tout à l'air de fonctionner sauf que... j'ai mis le module peltier à l'envers! vite on débranche tout et on remet tout ça dans le bon sens... c'est reparti. 

1ère constatation: le bruit du ventilateur qui vient "lécher" les ailettes du radiateur en cuivre, si je resserre trop le ventilateur ne tourne plus, et si je laisse comme ca, l'ensemble tient mais a un peu de jeu car n'est pas bien fixé. Il faudra donc que je trouve une solution pour fixer l'ensemble en limitant les vibrations, mais tout en laissant le ventilateur tourner normalement. On verra ca plus tard.

Je lance ASIcap et je laisse tourner la caméra sans le refroidissement en boucle sur des prises de 10 sec.

T°c de départ de la caméra: 25°c

T°c caméra au bout de 10 min de prise en boucle: 30°c

Bien, c'est le moment de mettre en marche le refroidissement!

L'ensemble se lance et je décide d'attendre 10 min en laissant tourner les prises de vues réglées à 10 sec (complètement arbitraire pour le test)

La température commence à descendre doucement... je touche le radiateur: il est chaud, je touche la plaque en cuivre en ronde.. elle est bien froide! Je croise les doigts.

Puis la température commence à bien descendre... et descendre , pour atteindre finalement une moyenne de 8°c , avec un pic bas à 7.2°c.

Donc en gros un abaissement de la température de 22°C .... pas mal pour une première!!

Je joint ci dessous une photo type dark avant et après le refroidissement (raw 8 bits, résolution max sur la 120MC-S, 10 sec, gain 13), je ne suis pas un pro des réglages mais c'est juste pour info:

2019-11-01-1311_1-CapObj_0008.thumb.PNG.8af6fd6c5160fe297f3437d8e60f1499.PNG

au dessus: AVANT, en dessous: APRES

2019-11-01-1345_6-CapObj_0007.thumb.PNG.5dbf6d4d86592e99956d82219ab2449e.PNG

Alors oui il y a toujours du bruit et des pixels chauds... mais franchement je trouve que ca a quand même bien diminué non?

 

Je coupe l'ensemble et regarde la caméra, et là vient mon plus "gros" problème: la condensation s'est accumulée tout autour de la caméra qui est trempée, et de la buée a commencé à apparaitre sur le verre protégeant le capteur CMOS, cf photos:

IMG_4076.thumb.jpg.579a6d3fcf9a3b536a4c24f8cfcf7d18.jpgIMG_6448.thumb.jpg.24c48c653a56e24395ab231476582830.jpg

Donc au final de ce 1er test, je suis plutôt satisfait du refroidissement qui fonctionne sans aucun doute (-22°c quand même) reste maintenant à voir comment je vais lutter contre cette condensation/buée, déjà avec la collerette chauffante anti buée dans un futur test, et je me pose la question de savoir si je change la plaque ronde en cuivre par un petit radiateur plus haut, est ce que cela pourra changer qqch? 

Si vous avez des idées, des questions ou que vous souhaitez juste commenter, n'hésitez pas!! je continuerai mes tests au fur et à mesure .

A bientôt et bon week end 🙂

IMG_0887.jpg

Edited by Blaze2A
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Bonjour,

J'ai lu attentivement votre projet. Personnellement, j'ai commencé la même chose en m'inspirant de celui de xs  man. J’ai reçu toute les pièces sauf le peltier. Avez-vous isolé le corps de la caméra et mis l'anneau anti buée pour résoudre le problème de condensation. Le projet est il maintenant viable.

Christian

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