XAP, estas echo un fiera; enhorabuena.
Supongo que has elevado ese par de m/m el sensor para meterle la chapa debajo. Te sugiero que le hagas llegar masa a la chapa para evitar que te haga de antena y te llene la imagen de basura y te asegures de que no haga cortocircuito con nada.
La peltier no hace falta que sea de 65W como la que yo usé (40 X 40 mm), con una de 10W va mas que sobrado.
El termostato lo puedes hacer fácilmente con un operacional trabajando como comparador. Le pones una pequeña realimentación positiva para convertirlo en disparador schmitt, y atacas a un hexfet para controlar el grueso de la corriente; un IFR540 te irá mas que sobrado y vale barato.
Como sensor seguramente un diodo irá mejor, porque las NTC o las PTC a baja temperatura no van muy bien, pero todo es cuestión de probar.
He hecho una modificación de un termostato que hice con otros fines. Casi seguro que te va a ir a la 1ª, pero si tienes cualquier problema, dímelo por privado y lo solucionamos YA.
Puedes sustituir el potenciometro por un conmutador de 4 posiciones con 4 temperaturas preseleccionadas con sendos potenciometros ajustables.
Como lo que necesitas no es tener exactamente -10º por ejemplo, sino que te da igual que sean -12º, pues la calibración no necesita ser muy fina, pero lo que si que necesitas es que siempre enfrié a la misma temperatura para que te valga tu biblioteca de DARKS.
Si disminuyes R1 trabajas en un rango menor de temperaturas. Si alteras R2 varias el rango de la histéresis, osea el margen de temperatura desde que se apaga hasta que se vuelve a encender. A menor R2 mayor rango de "tolerancia" desde que se enciende la peltier hasta que se apaga.
Te recomiendo que uses el LF356 porque tiene entradas con FETs y el rango de tensiones de salida es mejor.
Si superas 1A deberás poner un pequeño disipador al IRF540.
La NTC la pones en contacto y con grasa de silicona con la chapa de aluminio.
Donde pone peltier evidentemente ademas enchufas ademas de la misma el ventilador de refrigeración del disipador del lado caliente de la peltier.
Un saludo
-Javier-