Na fali transformacji od rolnictwa tradycyjnego do rolnictwa inteligentnego „precyzyjna percepcja” jest kluczowym warunkiem osiągnięcia wysokiej-jakości i-wydajności plonów oraz efektywnego wykorzystania zasobów. Podstawowym komponentem zapewniającym stabilną pracę i precyzyjną transmisję danych różnych czujników rolniczych jest płytka drukowana inteligentnego czujnika rolniczego. Chociaż nie styka się bezpośrednio z glebą ani uprawami, przypomina „centrum nerwowe” czujników, łączące się z kluczowymi ogniwami, takimi jak monitorowanie środowiska i percepcja stanu wzrostu, i staje się ważnym kamieniem węgielnym w promowaniu produkcji rolnej od „opartej na doświadczeniu” do „opartej na danych”.
1, Dostosuj się do różnych scenariuszy rolniczych i noś różnorodne potrzeby percepcyjne
Podstawowym wymogiem inteligentnego rolnictwa jest uzyskiwanie-dokładnych kluczowych danych w czasie rzeczywistym w środowisku produkcji rolnej, a różnice funkcjonalne czujników w różnych scenariuszach stwarzają różnorodne wymagania w zakresie możliwości adaptacji płytek drukowanych. W przypadku sadzenia na polu czujniki używane do monitorowania temperatury gleby, wilgotności, wartości pH i przewodności wymagają płytek PCB o doskonałej odporności na korozję gleby i wilgoć. Ponieważ czujniki są często zakopane pod ziemią lub blisko powierzchni, powierzchnię płytki drukowanej należy pokryć specjalną powłoką, aby uniknąć zwarć w obwodach spowodowanych przenikaniem soli i wilgoci do gleby. Jednocześnie zapewnione jest stabilne połączenie między modułem gromadzenia danych a modułem transmisji bezprzewodowej, aby zapewnić możliwość przesyłania danych o glebie na platformę chmurową w czasie rzeczywistym.
W rolnictwie obiektowym (takim jak szklarnie) scenariusze zastosowań płytek drukowanych z czujnikami są bardziej złożone. W przypadku czujników temperatury i wilgotności powietrza, stężenia dwutlenku węgla i natężenia światła ich płytka drukowana musi dostosować się do wymagań integracji wielu modułów: musi zawierać obwody przetwarzania sygnału z chipem o-precyzyjnej detekcji, być kompatybilna z modułami komunikacji bezprzewodowej o niskim{{2} poborze mocy, takimi jak Bluetooth i LoRa, a także mieć niską-charakterystykę zasilania-. Większość czujników szklarniowych korzysta z zasilania z baterii, a optymalizacja układu obwodów PCB może skutecznie zmniejszyć zużycie energii, wydłużyć żywotność sprzętu i obniżyć koszty ręcznej baterii wymiana. W hodowli zwierząt gospodarskich i drobiu płytka czujnika używana do monitorowania stężenia amoniaku i jakości powietrza w kurniku musi skupiać się na swojej odporności na korozję chemiczną, zapobiegać uszkodzeniom płytki drukowanej spowodowanym przez drażniące gazy, takie jak amoniak, oraz zapewniać ciągłość danych monitorowania.
Ponadto w akwakulturze płytki drukowane z czujnikami stosowane do monitorowania temperatury wody, rozpuszczonego tlenu i zmętnienia muszą również wykazywać wodoodporność. Płytka PCB częściowo zanurzonych czujników musi tworzyć szczelną wodoodporną konstrukcję z obudową, a jednocześnie zastosowano specjalny układ obwodów, aby zrównoważyć zakłócenia elektromagnetyczne pochodzące od zbiornika wodnego, zapewniając dokładność danych o jakości wody i zapewniając niezawodną podstawę do regulacji środowiska wzrostu zwierząt wodnych.
2, Funkcje techniczne wspierają produkcję rolną, zwiększają niezawodność i stabilność danych
Charakterystyka techniczna płytki drukowanej czujnika inteligentnego rolnictwa bezpośrednio określa działanie czujnika w złożonych środowiskach rolniczych, a jego podstawowe zalety odzwierciedlają się głównie w trzech aspektach: zdolności przeciw-zakłóceniom, możliwości dostosowania do środowiska i wydajności transmisji sygnału.
W środowisku produkcji rolnej występuje wiele źródeł zakłóceń elektromagnetycznych, takich jak praca silnika maszyn rolniczych i promieniowanie linii przesyłowych-wysokiego napięcia. Jeśli zdolność PCB do przeciwdziałania-zakłóceniom jest niewystarczająca, prowadzi to do odchyleń w danych zbieranych przez czujniki. Z tego powodu płytki drukowane czujników inteligentnego rolnictwa powszechnie wykorzystują technologie „izolacji uziemienia” i „pokrycia warstwy ekranującej”: oddzielając zaciski uziemiające obwodu sygnałowego i obwodu mocy, unika się wpływu wahań mocy na odbiór sygnału; Jednocześnie na powierzchni płytki drukowanej pokryta jest metalowa warstwa ekranująca, która blokuje przedostawanie się zewnętrznego promieniowania elektromagnetycznego, zapewniając dokładność gromadzenia kluczowych danych, takich jak temperatura gleby, wilgotność i stężenie dwutlenku węgla, w celu spełnienia potrzeb precyzyjnej regulacji w produkcji rolnej.
Jeśli chodzi o zdolność adaptacji do środowiska, płytki drukowane z czujnikami dla inteligentnego rolnictwa muszą radzić sobie z ekstremalnymi warunkami, takimi jak wysoka temperatura, niska temperatura, wysoka wilgotność i silne promieniowanie ultrafioletowe. Na przykład w północnych Chinach temperatura na polach jest niższa zimą, a wyższa w szklarni latem. Podłoże stosowane do płytek drukowanych, takie jak materiał modyfikowany FR-4, musi mieć szeroki zakres tolerancji temperatur, aby zapewnić, że nie wystąpią żadne problemy, takie jak pękanie podłoża lub odrywanie połączeń lutowniczych w ekstremalnych temperaturach; Jednocześnie warstwa maski lutowniczej na płytce drukowanej jest wykonana z tuszu odpornego na wysokie temperatury i promieniowanie UV, aby zapobiec starzeniu się warstwy maski lutowniczej spowodowanemu długotrwałym narażeniem na światło słoneczne i przedłużyć żywotność czujnika.
Skuteczność transmisji sygnału jest kluczem do zapewnienia-regulacji produkcji rolnej w czasie rzeczywistym. Płytka czujnika inteligentnego rolnictwa optymalizuje układ obwodów, skraca ścieżkę transmisji sygnału i zmniejsza tłumienie sygnału. Na przykład pomiędzy modułem transmisji bezprzewodowej a modułem gromadzenia danych płytka drukowana wykorzystuje metodę okablowania „krótkiej ścieżki i niskiej impedancji”, która umożliwia szybkie przesyłanie danych zebranych przez czujnik do platformy w chmurze. Rolnicy mogą przeglądać dane w czasie rzeczywistym za pośrednictwem aplikacji mobilnej i na bieżąco dostosowywać ilość nawadniania, ilość nawozu czy stan wentylacji szklarni w zależności od zmian danych, uzyskując dynamiczne i dokładne zarządzanie produkcją rolną.