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SE250N+α 奮闘記
休んでいてすみません。

書庫自作冷却改造

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先週の木、金、土はお天気が良くその後は悪くなる予報でした。
土曜は先日書いたように地元の花火大会で撮影に行けません。木金が勝負でした。
平日の撮影は仕事への影響を考え封印していたのですがこうお天気が悪いとそうも言っていられません。
しかし次の日のことも考え1時ごろまでには帰ろうと思います。
そのため撮影地は自宅から20分程度の近くの山とし設置撤収が早くでき明るいため短時間の露出で済むEF135mmF2での撮影としました。
この条件では満足な作品撮りは無理なので自作冷却KissDのテスト撮影と割り切ります。

まずは木曜、予報は昼間になって変り夜間は曇るとの事。
一応撮影地に行ってスタンバっていましたが雲は取れることがなくむなしく帰ってきました。
次の金曜、雲量は2という所。透明度は悪いですが撮影できそうです。
仕事が終わるのが8時。急いで撮影地に行き10時半には一枚目の撮影を開始できました。
これから12時半まで撮影を続ければ2対象ほど撮影できそうです。

と、思っていたらお約束の雲が(T_T)
何とか撮影しているIC1396の周りだけは雲がありませんでしたがいつ隠されるかわかりません。
ISO400 20分露出するつもりをISO800 10分露出とし、まずは4枚セットしました。

そのIC1396も4枚目の露出中とうとう雲に隠されてしまいました。
その後ダークを撮りながら晴れるのを待ちましたが晴れないまま12時半となり撤収です。
天候不順の中1対象だけでも撮れたことに満足しなければいけないでしょうね。

花火とか色々あったため処理が手付かずだったのですが昨日ようやくやってみました。
撮影画像をためしに1枚フォトショップで現像してみるとひどい物。

冷却KissD ISO800 10分 EF135mmF2→F2.8 LPS-P2使用
イメージ 1

かぶりと透明度不良によりほんの淡くしか写っていません。
しかも明るい星には盛大な赤ハロが出ている様です。
そういえばピント合わせの時前ピンでは白かった星がピントが合った所では赤くなっていました。
イメージ 2
どうもEF135mmもEF200mmと同じく赤ハロが出るレンズのようです。

現場で撮影したダークも現像してみました。
輝点ノイズはDX程少ない訳ではなく沢山見えます。しかしランダムノイズは確実に減っており滑らかな画像です。
アンプかぶりは非冷却時よりかなり目立ちます。ダーク減算は必須のようです。
冷却温度はなぜか温度計が壊れており分かりませんでしたが結露状態からして順調に冷えているようです。外気温が20℃ぐらいでしたので0℃前後まで冷えていたと思います。
イメージ 3

家に帰ってからフラットも撮影しました。
いつものEL板に舞台用フィルターです。
ベランダGPDさんの記事により撮影時着けていたLPS-P2フィルターをフラット撮影時に外さなくても良いという情報を得ましたので付けたまま撮影しました。
よって下のフラット画像にはLPS-P2特有の中心緑、周辺赤青かぶりが認められます。うまく行けばこのかぶりも一緒に取れるでしょう。
しかし強調しているとはいえひどいごみです(^^ヾ
フラットで取れるとは言うものの分解清掃した方が良いですね。
イメージ 4

さて、今の所RAP2がKissDのCRWファイルに対応していないためダーク減算、フラット処理、現像はステライメージでやるしかありません。
下がステライメージ現像後のピクセル等倍画像です。
やはり赤ハロがひどく、赤ハロが出ていない微光星は緑や青や赤や色とりどりです(;´∀`)
これは処理が大変そうだー!
イメージ 5

所がコンポジット後諧調を整えフォトショップに持っていくと意外や意外かなりまともに見えます。
淡く赤ハロもひどいですがこれくらいなら何とかなると思い処理しました。
そして下の画像がフォトショップでの処理が済んだものです。
選択範囲の色域指定を使いマスクを作成し強調、赤ハロ取りを行っています。
思ったとおり赤ハロが一番厄介で微光星も一緒に選択され赤が抜けるためシアンがかって大変でした。
まだ微光星のシアン、輝星の赤が抜けきっていない気もしますがどうでしょうか?
LPS-P2はフラット撮影時に着けたままでも大丈夫なようです。完全とはいえませんが周辺の赤青、中心の緑かぶりも取れるようです。

自作冷却KissD ISO800 10分X4枚 EF135mmF2L→2.8 LPS-P2使用
クリックで拡大します。
イメージ 6

冷却の効果でランダムノイズが少ないためかなりの強調操作にも耐えてくれるようです。この画像はノイズ除去処理をほとんどする事無く淡いSh2-129を(一応)出す事が出来ました。
とても満足いく画像とはいえませんが自作KissDの冷却効果が確認できてとても嬉しいです(^◇^)

9日追記

どうも暗い感じだったので輝度を上げたものも作ってみました。
ちょっとでも明るくするとアラが目立つんですよね。
イメージ 7
冷却KissDは一応完成としたもののファーストライトもすまないうちに問題点がぞろぞろと出てきました。
せめて1回撮影してからやり直そうと思っていたのですがいつまでたっても撮影できません。
もう限界だー(ToT)/

問題点1 コネクター部の結露

屋外で最大の-17℃で冷やすと下の写真のようにコネクター部が結露します。
まだ上のUSB端子は良いのですが下のリモコン端子はびしょびしょで何回か誤作動しました。
ここはコネクターを差し込む関係で断熱材が薄いためと思います。
他の部分は内部にスポンジを入れ周りをガムテープで包んでいます。そのためまったく結露しなくなりました。
イメージ 1

ここは思い切って端子を基板から外し移動させるしかないようです。

問題点2 CMOSのごみ

レンズを付け絞りをF22まで絞って白画面を撮影した所ごみだらけでした(ToT)
十分清掃したつもりで肉眼で見た限りは綺麗だったのですがアルコール等でごしごし拭かなければだめだったようです。
もしかしたらシャーシに穴を開けた時の切くずが内部に残っていてそれが付いたのかも知れません。
いくらブロアーで吹いても取れないのでCMOSかフィルター内面に付いているようです。
これぐらいなら直焦は大丈夫でしょうが絞って撮る星景では問題ですね。
分解して掃除するしかないようです。
イメージ 2


問題点3 フィルター結露問題

上二つはまあ何とか撮影できそうですがこれは問題です。
はっきり言ってヒーターの能力不足。
湿度90%、冷却外気温-17℃ではCMOS前フィルターが必ず結露します。
かといっていつもヒーター温度が高いままでは電気の無駄遣いです。
ヒーター温度の可変機構が必須でしょう。
とりあえずの対策としてこの間の観望会の時、ビスタさんにヒーター電圧を1.25Vから1.7V-2.0V可変になるように電源を改造していただきました。これでいくらかはヒーター温度が上がるはずです。
イメージ 3

ドブで観望しながら薄暗い車の中でちゃっちゃと仕上げてしまいます。やっぱりプロは凄い!
電気に無知な私から見るとまるで魔法使いです。
ビスタさんありがとうございました!

しかしこれは根本の対策ではなく
1. いつも高い温度なため冷却効率の低下がある
2. 空中に浮いたニクロム線が高温になる可能性が高い

などの問題があります。

根本的に改善するには現在5Ω以下であるヒーターの抵抗を増やすしかないでしょう。
そこでヒーター部の作り換えを考えました。

まずはいつものごとく予備実験です。
先日けーたろさんから0.16mmの細いニクロム線を譲っていただきました。
このニクロム線にエナメル塗料を塗り絶縁膜を作ります。
抵抗を測ると45Ω/mでした。
イメージ 4

この細いニクロム線を宙に浮かせるとものすごい高温になります。
それを防ぐため宙に浮いた部分には銅線を巻いてあげなければいけません。
ここで問題になるのはニクロム線には半田が乗りにくいという事です。
現在の私のヒーターははんだ付けを諦め圧着端子で銅線と繋いでいますがフィルターの近くには圧着端子が入る隙間がありません。またニクロム線が細すぎて圧着端子ではうまく繋がらないでしょう。

ネットで検索した所、ニクロム線のはんだ付けには「サンポール」をフラックス代わりにすると良いとの情報がありました。
早速実験です。
イメージ 5

完全防護で臨んだにもかかわらずまったく半田は乗りませんでした。

そこで仕事で使っているメタルプライマーを使う事にしました。
これは入れ歯の金属にレジンが乗るように金属の表面処理をするものです。
やりました!しっかり半田が乗って引っ張っても取れません。
イメージ 6

でもこれは5.5mlで1万円近くするんですよね。メタルプライマーは模型用などが安く売っているのでそれでも出来るかもしれません。

フィルター枠の周りに溝を掘ってニクロム線が枠の中に納まるようにぐるぐると1m巻きつけました。1周約10cmですから10周ですね。
イメージ 7

このままでは宙に浮いた部分が高熱になります。レジンでしっかり埋め込みました。レジンはやはり歯科用で仮歯を作る時に使うものです。筆を液(モノマー)に浸し粉(ポリマー)をちょっと付けて餅状になった物を塗りこんでいきます。5分ぐらいで硬化しプラスチックのように硬くなります。
イメージ 13

塗りこんだあと抵抗を測ると…25Ω位しかありません。
イメージ 8

どうやらレジンのモノマーで絶縁のエナメル塗料が溶けどこかでショートしてしまったようです。
本番では別の材料で塗りこめなくてはいけなさそうです。

関係ない話ですが診療室の中庭にセミの幼虫が出てきました。
夕方枝につかまってもぞもぞしています。しかしその後雷雨となりました。
夜どうなったかと見てみると、見事羽化していました!
良くがんばった、偉いぞセミ君。おめでとう!
今朝はもう飛んでいってしまったようでいなくなっていました。
イメージ 12


さて実験。
温度計はフィルター表面に貼り付けてあります。
この25Ωヒーターにまず2Vかけてみました。
外気温約29℃でフィルター温度は33.2℃。
これでは足りません。
イメージ 9


4Vでは40.3℃。いい感じです!
イメージ 10


5Vで43.2℃。ちょうどいい感じで温度が変化します。これなら4V-9V可変電圧電源で微妙な温度調節が出来そうです。
手で持っても一部分だけ高温になっていた所は無く全体が均一に暖められているようでした。
イメージ 11


欲を言えばヒーターの抵抗が最初の目論見どおり50Ωあれば4V-9Vで温度調節する事ができそうです。
今のままでは5V以上は高温になりすぎるようです。

さて、一応成功したようなのでまたカメラをばらしてこのヒーターを組み込む事にします。
次の新月こそ何とかこれで撮りたいものです。
思いもかけぬトラブルの連続で遅れに遅れたKissD冷却改造ですがようやく撮影できる状態になりました!

イメージ 1

SE250Nにもちゃんと付きます。
貧弱な接眼部に負担をかけないようあえて軽量仕上げです。決して手抜きではありません…という事にしておいてください(^^ヾ 今夜撮影したかったのでやっつけ仕事です。
ヒートシンクから冷却板への熱の伝わりを少しでも少なくするためその取り付けにはポリカーボネイト製のボルトを使用しました。
イメージ 6

電源はビスタさんに作っていただいた物でここからペルチェ用の4V-9Vとヒーター用の1.25V、ファン用の12Vが出ています。右がペルチェ用のボリュームで左はヒーター用ですが今は使っていません。1.25V固定です。
お菓子のカンカンがちょうど良い大きさだったのでそれに入れました。
一応熱気が抜けるよう穴を開け配線の出口にはコードを傷つけないようチューブを巻いてあります。中身を食べながら作りました。このクッキーは美味しかったです(^^)
イメージ 2

前回の試写の時気になった迷光にはその対策として自己融着テープ(ブチルゴム)で隙間を塞ぎさらに前回取り付けていなかったカバーを冷却板が通るように切り抜き装着しました。
試しにダークを撮影した所これで迷光はなくなったようです。
イメージ 3
イメージ 4

ファンの防震対策もしました。
冷却板が直接CMOSに付いているためファンをヒートシンクにボルト止めするとその振動がもろにCMOSに伝わり冷却板単体で駆動中に指でCMOSを触ると振動が分かるぐらいでした。
もちろん冷却板をカメラシャーシにボルト止めしたためだいぶましにはなっているはずですが気分の良いものではありません。
そこでファンのボルト止めをやめ防振効果のあるブチルゴムでヒートシンクに取り付けました。
その上から剥れないよう結束テープで巻いてあります。
これでも完全に振動をシャットアウトできた訳ではないのでファンを別取り付けにする事などを考えています。
イメージ 5

さて、数回のテストによるこのカメラの仕様、性能はと言うと…。
○使用ペルチェ素子:最大電流8.5A 最大電圧15.7V 最大温度差70℃
○使用ヒートシンク、ファン:ALPHA社製FH6020A 6cm フィン形状 六角ピン ファン吸出しタイプ
○冷却能力:4V(1.7A: 6.8W)時 CMOS冷却温度 室温-10℃(ヒーターON)
         8V(3.4A:27.2W)時 CMOS冷却温度 室温-17℃(ヒーターON)
                                  室温-19℃(ヒーターOFF)
        30分露出後のCMOS温度 露出前+0.3℃で安定
○結露防止ヒーター:0.5mmφ 30cmニクロム線使用 
 使用時電流、電圧(実測値): 250mA 1.2V(0.3W)
 使用時CMOS温度上昇+2℃
 フィルターの結露を2分で除去(室内実験時)
○オリジナルフィルター同焦点Hα透過赤外カットフィルター内蔵
と言う所でした。
金子さんの冷却DXやキムチ改、瀬尾さんの冷却40Dとは比べようも無い性能ですが私が作ったにしては上出来です!

問題点は…
なんと言ってもペルチェ裏の結露です。
イメージ 7
こんなにびしょぬれではショートしてもおかしくありません。冷却効果の損失も大きそうです。
原因はペルチェを圧接する必要があるため断熱材の空気層がつぶれ断熱効果が無くなったせいだと思います。
機会を見てこの部の改良を行いたいと思います。

何はともあれここまでたどり着けたのは自分でも驚いています。
まさか私に冷却カメラの自作が出来るなんて…。
ひとえにアドバイスくださった皆様、励ましてくださった皆様、苦手な電気関係を作ってくださった皆様のおかげです。
本当にありがとうございました_(_^_)_
今日はテスト撮影だ!と張り切っていたのですがあいにくのどん曇。
週末晴れることを期待しています。
キムチ改との同一対象取り比べでもやってみますか!
KissDのバックモニターが写らない原因はメインボードの故障なのではないか?
そう思いもう一台のKissDからメインボードを取り出し昨日のうちにハヤコートでコーティングしカメラに組み込んでおきました。
1日乾くのを待ち今日の昼間どきどきしながらカメラのスイッチを入れた所…
「同じだー(ToT)」
まったく同じように全ての機能が作動するのにバックモニターのみ点灯しません。
どうしようか悩んでいると金子さんに頂いたアドバイスが目に入りました。

「DXの場合ビデオ端子の基板取り付け部がショートしているとバックモニターが写らない。」

基板を良く見てもショートしている様子はありません。
ふと思い立ち、外したビデオ端子をルーペを使ってよく観察すると…なんとKissDは通常短絡していてミニジャックが差し込まれるとそれが外れる構造になっていたのです!
原因が分かれば簡単です。
仕事が終わるのを待ちわびカメラを分解して2つの端子をショートさせました。
分解組み立ては何度もやりなおしているので慣れた物です。KissD限定の組立工になれるかも(^o^)
無残に融けているぐちゃぐちゃの赤いのがショートさせるケーブル(だったもの)です。
いいんです。とにかくショートすれば。
イメージ 1

また組み立てなおし祈るような気持ちでスイッチオン。
「やったー、バックモニターが点いた!」
イメージ 2

結局何の事はないビデオ端子を不用意に取り外したためのトラブルでした。お騒がせいたしました<(_ _)>
無事作動したので下戸の私は気の抜けたコーラで乾杯です。
皆様のおかげです、ありがとうございます!
予定が大幅に遅れたためまだ電源関係が手付かずですがとりあえずペルチェ、ヒートシンク、ファンを取り付けて記念撮影。
イメージ 3


さて気になるのは冷却性能です。冷却板を断熱材で包んだとはいえカメラシャーシにボルト(ポリカーボネイト製)でがっちりと固定したため熱がシャーシに逃げて冷却性能が落ちているかもしれません。
また内部が結露しひどい事になるかも…。
冷却時のダーク画像も速く見たいです。
とりあえず電源を繋ぎ実際ダーク画像を撮影してみました。
今の段階では作動させようとするとケーブルでごちゃごちゃです(^^ヾ
イメージ 4

まず非冷却状態で露出しました。
結果を見ると…「ありゃりゃ?なんだこれは!」
イメージ 5

どうやらカメラを穴だらけにしたので迷光が入り放題のようです。
気を取り直し部屋を真っ暗にして再度撮影。後で迷光対策する必要がありますね。

非冷却時、ISO800 30分でCMOS温度が1.9℃上昇しました。冷却板が放熱するためかノーマルより温度上昇は少ないようです。
次は冷却です。
冷却開始5分で室温26.2℃から9.9℃まで冷えました。-16.3℃です。ヒーターを入れての結果ですからカメラ内に入れた悪影響はほとんど無いようです。カメラそのものが断熱してくれるからかもしれません。
瀬尾さんやLeeさんのカメラには劣る冷却性能ですがまずは満足です(^o^)
30分露出後のCMOS温度はやはり1.9℃上昇して11.8℃になっていました。
ダークの結果は以下の画像のようになりました。
電球モードJpegラージファインで撮影した画像そのままで全体は1/3に縮小し中心部にピクセル等倍の画像をはめ込んでいます。
クリックで拡大します。
イメージ 6

当然ながら右のアンプかぶりは消えません。かえって冷却した事により目だっていますが懸念したほどではありませんでした。
輝点ノイズは明らかに減っていますね!でも大粒のものが残っているし右のアンプかぶりもあるのでDXとは違ってダーク減算する必要がありそうです。
そこで待たれるのがRAP2のKissD対応ですね!
古庄さんどうかお願いします<(_ _)>

とりあえず何とか作動しているようです。
内部結露も心配だったのでテスト作動後すぐにばらして確かめました。(何度も言うようですが慣れたのでばらし組み立てが気楽に出来ます。調子に乗りすぎ壊してしまうかもしれません)
エアコンの効いた室内での事ですから実際の撮影時にはどうなるか分かりませんが内部の結露はまったくありませんでした。これなら防水対策もあまり神経質になる必要は無いのかもしれません。
対してペルチェの裏側、5mm厚のバッファがある所はびしょびしょです。
イメージ 7

一応断熱効果のある低発砲塩ビ板(発泡スチロールの固いやつみたいなもの)で作ってあるのですが、良く冷える事と外気に接しているからでしょう。
そのあたりの断熱対策と電源周りをとりあえず今日明日中に作らねばいけませんね。
土曜に晴れたらこれで撮影できるように!

応援してくださった方、アドバイスを下さった方、苦手な電源関係を作ってくださった方、
ここまで出来たのは皆様のおかげです。
本当にありがとうございました!
昨夜けーたろさんからお電話がありニクロム線の太さに対して重要なアドバイスを頂きました。
これから結露防止ヒーターを作られる方は良かったら参考にしてください。

ニクロム線は私が使用した0.5mmでは太すぎるようです。
イメージ 1



同じ電圧をかける場合、
発熱量(J)は、I(電流)×E(電圧)×T(時間) に対して、
I(電流)=E(電圧)/R(抵抗) を代入すれば、
E^2(電圧)×T(時間)/R(抵抗)という式になります。
抵抗に反比例しますので、抵抗が大きい方が発熱しません。
また、抵抗=電気抵抗率×長さ/断面積 です。

つまりニクロム線を細くすればするほど抵抗が増え、流れる電流が減り、発熱量が減少し、電圧による温度制御がやりやすくなるのだそうです。

けーたろさんが実際試された所4V-9Vの電圧で10cm(ちょうどフィルター枠の外周)のニクロム線をちょうど良い温度に調節するには10Ω程度の抵抗が必要なようです。私の0.5mmのニクロム線では30cmで抵抗が1Ωしかなく1.2Vでようやくちょうど良い温度になりました。これでは温度の可変が出来ないためケースに応じた運用も出来ません。カメラ内部まで不要に温めたりするし第一消費電力が大きくなります。
もし太さ0.12mmのニクロム線が手に入れば10cmで4V-9Vの電源を使い理想的な温度コントロールが出来るそうです。
私が見た中で一番細いものは0.2mmでした。これは35Ω/mだそうなので30cmで10.5Ω。ちょっと長すぎですが電圧を下げることで短く出来るかもしれません。
http://search.12rikachan.com/cgi-bin/individual?code=70227002";

ニクロム線を変えるのは今からではかなりの手間ですのでとりあえず私はこのまま完成まで持っていこうと思いますが低消費電力、コントロールのしやすさから機会を見つけて細いニクロム線に換えたいと思っています。

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