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Autore Messaggio
 Oggetto del messaggio: Raffreddatore extra per CCD
MessaggioInviato: venerdì 21 aprile 2017, 17:12 

Iscritto il: mercoledì 13 febbraio 2008, 18:58
Messaggi: 204
Con l'approssimarsi dell'estate, ho ripreso gli esperimenti per raffreddare le camere astronomiche più di quanto possa fare il sistema interno della camera stessa.

Questa volta l'obiettivo è stato di ridurre il forte rumore termico di una camera front-illuminated Finger Lake che usiamo nel nuovo osservatorio dell' Associazione Astronomica Euganea (PD).

Questa camera, oltre al sistema proprio di refrigerazione, è predisposta per far circolare all'interno acqua per ridurre ulteriormente la temperatura, cosa del resto comune ad altre camere, come ad es. certi modelli Sbig.

Il problema è che spesso l'acqua corrente non c'è, ed altri sistemi basati su tubi da collegare, taniche e cubetti di ghiaccio non risolvono il problema in quanto l'acqua fresca prima o poi si riscalda ed i cubetti finiscono, e la temperatura risale, nonostante tutti i fastidi che ci si siamo sobbarcati.

Il concetto di base del raffreddatore che ho realizzato è questo: avete presente i "liquid cpu cooler", cioè il raffreddamento a liquido delle cpu utilizzato dagli overclockers? Be' questo funziona alla rovescia: il liquido, anziché asportare il caldo dalla cpu, asporta il freddo da una cella Peltier e lo fa circolare nella camera di ripresa per raffreddarla.
Semplice, no?

Il sistema è formato da una piccola pompa per la circolazione dell'acqua, la cui particolarità è di avere una parete di rame. Su questa parete è applicato il lato freddo di una cella Peltier, mentre il lato caldo della cella viene raffreddato da un dissipatore ad aria forzata generata da una ventola.
L'acqua raffreddata dalla Peltier viene fatta circolare in circuito chiuso nella camera CCD.
Tutto qua.

Il complesso del raffreddatore è di piccole dimensioni (mm.90x75x120), pesa con l'acqua 1350gr. Può essere montato direttamente sul telescopio di cui segue il movimento; i tubi per collegarlo alla camera risultano così cortissimi. Pertanto, niente "intorcinamento" di lunghi tubi dei sistemi raffreddanti posti a terra, né perdite d'acqua in quanto essa circola, come già detto, in un circuito chiuso e stagno.

Premetto che il gruppetto non l'abbiamo ancora applicato al telescopio sociale, ma non prevedo difficoltà, data l'estrema compattezza, semplicità e leggerezza del sistema. L'ho però testato a lungo a banco, cambiando di volta in volta le parti per ottimizzarne il funzionamento, ed i risultati finali sono:

1) Dopo 15 minuti di funzionamento il delta termico dell'acqua rispetto all'ambiente , misurato su una "falsa" camera, è di -12°C
2) Dopo 30 minuti il delta è di -18°C
I tempi appaiono piuttosto lunghi, ma ciò dipende dall'impiego dell'acqua che ha un calore latente molto elevato. Si potrebbero ridurre usando altri liquidi o miscele acqua-alcool etilico. Oppure impiegando una Peltier più potente, ma allora sorgono altri problemi.

Fin qui i lati positivi. L'unico negativo, che in pratica rende il sistema adatto solo a postazioni fisse, è il consumo di energia. Esso infatti richiede un alimentatore che eroghi 12VDC 30A. Difficile trovare tanta energia sul campo. L'elevato consumo è dovuto alla bassa efficienza della cella Peltier, oltre alle perdite di frigorie causate dalla mancanza di isolamento termico, scelta questa fatta per massimizzare la semplicità del sistema.

Nella foto si notano la pompa (lo scatolotto nero) il dissipatore di alluminio, la ventola, i tubi e la "falsa" camera su cui ho misurato la temperatura dell'acqua usando una sonda a contatto. Fra il dissipatore e la parete in rame della pompa è collocata a sandwich la Peltier

A disposizione per eventuali curiosi/interessati.


Allegati:
raffreddatore rid2.JPG
raffreddatore rid2.JPG [ 133.9 KiB | Osservato 162 volte ]

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Antonio Zanardo
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