Grzanie się kamery ASI432MM w różnych warunkach (np. w warunkach chłodzenia jej cieczą)

[Behlur_Olderys]

Cześć,

Tak z ciekawości zacząłem mierzyć i wykreślać temperaturę, jaką wskazuje moja kamerka ASI432MM (fabrycznie niechłodzona) w różnych momentach i środowiskach.

 

Najpierw wykres obecny już w statusach:

 

Jest to pomiar z pokoju o temperaturze 21-22st C.

Kamerka zbierała obraz dosłownie kilka chwil, a potem wyłączyłem SharpCapa. 

Po stabilizacji temperatury kamery, która jedyne co "robi" to jest podłączona do portu USB przy ok. 30st C włączyłem akwizycję 1 klatki na 60s. Spowodowało to ustalenie po kilku minutach nowej równowagi w okolicy 42stC, a więc jakieś 20st powyżej otoczenia. 42st C to sporo.

 

Poniższy wykres robiłem następnego dnia. wziąłem kamerę, podłączyłem do USB, poczekałem na stabilizację przy 32st, po czym wyrzuciłem kamerę i komputer na balkon (ok.-1st C). Po ustaleniu ekwilibrium włączyłem akwizycję: najpierw czas naświetlania 60s, a po stabilizacji temperatury - 0.1s (dość szybko). Efekty są poniżej:

 

Najpierw temperatura spada do ok. 10st (+10 powyżej otoczenia):

 

Włączam akwizycję (60s) i temperatura stabilizuje się na ok. 24st ?

 

 

Przyspieszam akwizycję do 10fps:

 

Rezultat?

Kamera paskudnie się grzeje, a przebywanie na powietrzu jakoś niewiele zmienia

Trzeba pomyśleć o innym rodzaju chłodzenia...

[lkosz]

Si, też właśnie podłączyłem świeżutki nabytek, robię długie ekspozycje po 300 i 900s, i temperatura jest następująca:

- na balkonie między -4.5 a -1.5 (różnica wynika z tego, że czujnik pokazujący wyższą temp. jest tuż przy oknie na balkonie, a mam też czujnik w innym miejscu, dalej od okna, teleskop stoi bliżej -4 ~ -3.5)

- temperatura na ASI290mm +3.3

- temperatura na ASI432mm +11.8

 

Przy pobieraniu 125 fps, temperatura w powyższych warunkach skacze do prawie 24 stopni! Ta kamera NIGDY nie zarosi. Aż się boję co to będzie w słońcu...

 

kamera grzeje się bardziej od asi462mc

Edytowane 20 Listopada 2022 przez lkosz

[Behlur_Olderys]

Następny krok:
przerabiamy kamerkę ASI432mm na dodatkowe chłodzenie cieczą (w moim przypadku jest to błękitne Borygo)

1. Na początku kamerka wygląda tak (oczywiście po odkręceniu czterech śrub M2.5 chyba x20  które trzymały obudowę)

  

Jak widać między górną płytką (z sensorem) a dolną jest malutko miejsca. Może i udało by się wcisnąć peltiera, ale nie radiator...

To może zamiast tego malutki blok wodny? Przypadkiem mam takie małe aluminiowe pudełeczko z dziurkami na rurkę z wodą

(Blok aluminiowy grubości 6mm do kupienia na aliexpress)

 

2. Żeby zmieścić blok wodny i tak trzeba zrobić miejsce - wymieniam więc oryginalne dystanse M2x5mm na dłuższe, M2x12. Dostaję gratis 7mm, można już wcisnąć tu ten blok i to z zapasem!  
Dodatkowo, trzeba wymienić śruby trzymające obudowę na M2.5x25mm - albo dłuższe, ale nie widziałem takich - żeby te modyfikacje się domknęły.

 

 

3. A co z sensorem? Całe szczęście ma wyprowadzenie tyłu na "powietrze" (szary prostokąt na środku).

Zalepiam to wszystko padami termalnymi (na początek powinny być ok)

4. Znajdź różnicę miedzy obrazkami? 
Na górze taśma FPC jest nieco krótsza.... Musiałem zrobić nową, dłuższą, żeby się wszystko zmieściło

W tej kamerze to taśma FPC 50 pinów z rasterem 0.5mm. Na allegrze chyba kupione, ale sam musiałem docinać i skrobać izolację - głupia robota. Ta tasiemka jest nietypowa w ogóle...

Cały tył płytki z kamerą wypełniony już szczelnie thermal padem. Kupiłem jakiś taki niby lepszy, bo za 50zł, i nie z aliexpress tylko z jakiegoś sklepu. Nie znam się, przyznam bez bicia, na thermal padach.

 

5. Zamykamy, zakręcamy, wszystko elegancko. Pod blok dałem jakiś kawałek gąbki żeby nie stykał się z dołem. Ta gąbka to jak dla mnie słaby punkt, ale działa mechanicznie dobrze dociskając i izolując.

 

6. Ale chwila moment, przecież to się dziura zrobi, w sensie: szczelina na dokładnie 7mm!

 

7. @Krzysztof z Bagien na pomoc! Ja Ci narysuję, a Ty mi wydrukuj takie coś....

 

Ten element będzie doprowadzał zasilanie cieczy, żeby nie ciągać bezpośrednio za blok wodny, tylko za całą obudowę jak już. W razie czego poleje się po obudowie, a nie po wnętrzu (marna pociecha). Tych rurek z wodą nie da się jednak tak łatwo urwać jak wtyczkę USB.

 

8. Podłączyłem całość do chłodnicy i pompki zanim władowałem całość do kamerki żeby się nie zdziwić, jak mi będzie Borygo ciekło po matrycy.

Całe szczęście nic nie ciekło po kilku godzinach, a dla pewności wszędzie, gdzie mogłem dodałem trochę silikonu bezbarwnego.

 

9. Teraz się ładnie spina i prezentuje elegancko:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

No i na końcu wisienka na torcie:

Test w pokoju przy akwizycji 60s klatek - temperatura w SharpCapie wynosi 30st Celsiusza.

Na początku mamy typowe ekwilibrium 30st jak zwykle przy załączonym USB.

Następnie włączam ekspozycję 60s i temperatura rośnie, choć nieco wolniej, do 42st.

Wreszcie włączam zasilanie do pompki z cieczą. Temperatura spada do od jakieś 12 stopni.

Jutro ciąg dalszy - testy na balkonie. Na razie jest ok, choć bez szału, +8 stopni powyżej ambientu zamiast +20.

 

 

Plus jest taki - tutaj nie ma żadnego peltiera. Jak dobrze ogarnę problem wilgoci w środku to może i zacznę Borygo schładzać...

 

 

 

Można? Można! Działa? Działa! A czy praktyczne? Muszę teraz pomyśleć o wygodnym i mobilnym opakowaniu szpeju do chłodzenia. Pompka i radiator ciągną 0.44A z 12V.

 

 

Pozdrawiam!

 

 

PS:

Mam nadzieję, że sensor jest reprezentatywny dla elektroniki w kamerze, w sensie że nigdzie nie ma dużo zimniej. 

Bo wtedy mogę dołożyć peltier do Borygo, żeby schodzić do niższej temperatury, byle nie przekroczyć punktu rosy.

Poniżej punktu rosy to już trzeba będzie się pozbyć wilgoci żeby nie parowało/szroniało.

[elay]

Pierwszy słaby punkt tego rozwiązania to utrata równoległości położenia matrycy, oraz "elastyczność" konstrukcji obudowy, co będzie pogłębiało problem.

[Behlur_Olderys]

Liczę że nie będzie aż tak źle. Po pierwsze 9um Pixel dużo wybaczy. Po drugie zawsze można dorzucić tilter. A w ogóle to jednak całość jest dość sztywno skręcona, a obudowa jest całkiem precyzyjna. Jestem dobrej myśli.

[Piotr4d]

Będzie działać, bo musi. Projekt tyleż ciekawy co problematyczny.

Bo zamiast tej masy szpeju, z którą nie wiadomo co zrobić, wolał bym jednak wsadzić pod matrycę malutkie 8-9W ogniwo  peltiera 15x15mm ES1-03103, a ciepło odbierać radiatorem/ciepłowodem z jakiegoś starego laptopa lub karty graficznej.

[Behlur_Olderys]

59 minut temu, Piotr4d napisał:

Bo zamiast tej masy szpeju, z którą nie wiadomo co zrobić, wolał

 

To prawda. Ale ktoś już tak kiedyś zrobił, więc jaki byłby fun dla mnie?

 

Jakkolwiek to czarowanie rzeczywistości trochę, ale z pewnego punktu widzenia szpeju nie ma aż tak dużo, jeśli przyjmiemy, że jest schowany w eleganckim pudełku i trzymamy go gdzieś w okolicach akumulatora zasilającego zestaw.

 

 

PS

Za to plus jest taki, że nie muszę się martwić wibracjami od wentylatora, a całość kamerki jest tylko nieznacznie cięższa, niż gdyby pakować do niej radiator i wiatrak.

[Behlur_Olderys]

Mały update - testy w warunkach bojowych, czyli na balkonie, przy ok. -1 st C.

Na początku pompka i wentylator były wyłączone.

Temperatura startowała od ok. 21 st. bo tyle jest w pokoju

Następnie powoli schodziła do ok. 6st - najwyraźniej samo podłączenie do USB i zbieranie raz na 10s informacji o temperaturze podgrzewa kamerkę 6-7 stopni. Bez wody i bloku aluminiowego było nieco gorzej, a wykres szedł ostrzej w dół... chyba.

Tak czy inaczej, po włączeniu akwizycji (60s) temperatura skacze do ok. 20st - bez chłodzenia było to ok 24st, i szło znacznie szybciej. Tutaj widać bezwładność cieplną wody.

No i wreszcie w okolicach 7500 sekundy wymuszam cyrkulację wody w obiegu.

Temperatura opada gwałtownie do ok. 8 stopni. Jakieś 9-11 stopni ponad temperaturę otoczenia. Czyli w porównaniu do wersji bez chłodzenia mamy tu poprawę o jakieś kilkanaście stopni.

 

(Matematyka taka trochę mniej-więcej +/- 3 stopnie :D)

 

Ale najważniejsze: widać wyraźnie, że efekt chłodzący ma przede wszystkim wymuszenie cyrkulacji chłodziwa.

Sam fakt, że dorobimy bezpośredni styk do matrycy i nawet dołożymy blok wodny niewiele daje - zwiększa trochę bezwładność.

Druga sprawa:

Gdy włączamy cyrkulację płynu Borygo i wentylację radiatora,  to praktycznie gwarantujemy, że płyn będzie miał temperaturę taką samą, jak otoczenie.

Jego pojemność cieplna i powierzchnia, z jaką wymienia się ciepłem z otoczeniem właściwie to gwarantuje.

Skoro tak, to można założyć, że temperatura wskazywana przez sensor - przy akwizycji 60s klatek - jest po prostu zazwyczaj ok. 10st wyższa, niż temperatura płynu Borygo. Świadczy to o tym, że prawdopodobnie te 10st. można by jeszcze ugrać stosując lepszą wymianę ciepła między samym blokiem wodnym a sensorem, np. wymieniając thermal pady na jakiś metalowy-lity cold finger. Ale tam jest wszystko trochę tak "na ścisk" i osobiście boję się, że mogłoby się to skończyć wyrwaniem matrycy z płytki PCB. Thermal pady są przynajmniej elastyczne. Nie wiem, przemyślę sprawę. Nie jestem pewien też, czy z tych 10st straconych na gradient temperatury realnie da się odzyskać... 5-6stopni?

Zamiast tego lepiej dołożyć peltiera i zbić temperaturę... ja wiem? jeszcze o 20st? Trudno powiedzieć. Ale najpierw - wilgoć.

 

 

edited:
Wymieniłem obrazek na opisany - lepiej teraz to widać