鷹見です
AndroidはOSがLinuxなので,原理的にはLinuxで制御できるものであれば実現できます。
大雑把な手順は,次のようになります。
1. ハードウェアの作成
センサはA/Dコンバータをつないで,その出力をI2C(シリアル),SPI(シリアル),USBなどAndroidボードと接続します。
どの方式で接続するかは,ボードに依存します。
ペルチェ素子は,大電流が流れるので,Androidのボードの出力ではとても制御できません。
恋時雨魅夏さんが指摘されているような,パワーMOS-FETなどが必要でしょう。
このペルチェ素子制御部もI2C,SPI,USBなどで接続します。
2. Linuxドライバソフトウェア
センサとペルチェを制御するには,Linuxのドライバが必要です。
いずれも,非標準なものなので,自作する必要があります。
難易度はあまり高いものではありませんが,カーネルのプログラムなので,専門的な知識が必要です。
3. センサ制御
Androidでは標準で温度センサを制御できるようになっています。
そのためのAPIが用意されております。
しかし,センサをポーリングするためのAndroidフレームワークソフトを作る必要があります。
あるいは,標準を使用せずに,ハードウェアを直接制御する方法もあります。
この場合は,JNIを使用してハードウェアを制御するプログラムを作ります。
(非標準のアプローチなので,Androidの温度センサとしては機能しません)
4. ペルチェ素子制御
Android非標準なので,JNIを使用してドライパを制御するプログラムが必要です。
というところです。
イメージがわきましたでしょうか。