Nell'ondata di trasformazione dall'agricoltura tradizionale all'agricoltura intelligente, la "percezione precisa" è un prerequisito chiave per ottenere raccolti di alta-qualità e ad alta-resa e un utilizzo efficiente delle risorse. Il componente principale che supporta il funzionamento stabile e la trasmissione precisa dei dati di vari sensori agricoli è la scheda elettronica del sensore agricolo intelligente. Sebbene non sia direttamente in contatto con il suolo e le colture, è come il "centro nevralgico" dei sensori, collegandosi con collegamenti chiave come il monitoraggio ambientale e la percezione dello stato di crescita, e diventando una pietra angolare importante per promuovere la produzione agricola da "guidata dall'esperienza" a "guidata dai dati".
1, adattarsi a diversi scenari agricoli e portare con sé diverse esigenze di percezione
Il requisito fondamentale dell'agricoltura intelligente è ottenere-dati chiave accurati e in tempo reale nell'ambiente di produzione agricola e le differenze funzionali dei sensori in diversi scenari hanno presentato diversi requisiti per l'adattabilità dei circuiti stampati. Nello scenario della semina in campo, i sensori utilizzati per monitorare la temperatura del suolo, l'umidità, il valore del pH e la conduttività richiedono PCB con eccellente resistenza alla corrosione del suolo e all'umidità. Poiché i sensori sono spesso interrati o in prossimità della superficie, la superficie della scheda deve essere trattata con uno speciale rivestimento per evitare cortocircuiti causati dall'infiltrazione di sale e umidità nel terreno. Allo stesso tempo, viene garantita la connessione stabile tra il modulo di acquisizione dati e il modulo di trasmissione wireless per garantire che i dati del suolo possano essere caricati sulla piattaforma cloud in tempo reale.
Nelle strutture agricole (come le serre), gli scenari applicativi dei circuiti stampati dei sensori sono più complessi. Per i sensori di temperatura e umidità dell'aria, concentrazione di anidride carbonica e intensità della luce, la scheda PCB deve adattarsi ai requisiti di integrazione multimodulo: deve contenere circuiti di elaborazione del segnale del chip di rilevamento ad alta-precisione, essere compatibile con moduli di comunicazione wireless a basso-consumo come Bluetooth e LoRa e avere anche caratteristiche di basso-consumo - la maggior parte dei sensori per serre si basa sull'alimentazione a batteria e l'ottimizzazione del layout del circuito PCB può ridurre efficacemente il consumo energetico, estendere il ciclo di vita delle apparecchiature e ridurre il costo della batteria manuale sostituzione. Nel settore dell'allevamento di bestiame e pollame, il sensore pcb utilizzato per monitorare la concentrazione di ammoniaca e la qualità dell'aria nell'allevamento deve concentrarsi sulla sua resistenza alla corrosione chimica, evitare danni al circuito stampato causati da gas irritanti come l'ammoniaca e garantire la continuità dei dati di monitoraggio.
Inoltre, nel campo dell'acquacoltura, anche i circuiti stampati dei sensori utilizzati per monitorare la temperatura dell'acqua, l'ossigeno disciolto e la torbidità devono avere prestazioni di tenuta impermeabile. La scheda elettronica dei sensori parzialmente sommersi deve formare una struttura impermeabile e resistente con il guscio e, allo stesso tempo, viene utilizzato uno speciale layout del circuito per compensare le interferenze elettromagnetiche provenienti dal corpo idrico, garantendo l'accuratezza dei dati sulla qualità dell'acqua e fornendo una base affidabile per regolare l'ambiente di crescita degli animali acquatici.
2, le caratteristiche tecniche supportano la produzione agricola, migliorano l'affidabilità e la stabilità dei dati
Le caratteristiche tecniche del sensore pcb per l'agricoltura intelligente determinano direttamente le prestazioni del sensore in ambienti agricoli complessi e i suoi vantaggi principali si riflettono principalmente in tre aspetti: capacità anti-interferenza, adattabilità ambientale ed efficienza di trasmissione del segnale.
Nell'ambiente di produzione agricola sono presenti numerose fonti di interferenza elettromagnetica, come il funzionamento dei motori delle macchine agricole e la radiazione delle linee di trasmissione ad alta-tensione. Se la capacità anti-interferenza del PCB è insufficiente, ciò porterà a una deviazione nei dati raccolti dai sensori. Per questo motivo, i circuiti stampati dei sensori per l'agricoltura intelligente utilizzano comunemente le tecnologie di "isolamento della messa a terra" e di "copertura dello strato di schermatura": separando i terminali di terra del circuito di segnale e del circuito di potenza, si evita l'impatto delle fluttuazioni di potenza sull'acquisizione del segnale; Allo stesso tempo, uno strato di schermatura metallica è ricoperto sulla superficie del PCB per bloccare l'ingresso di radiazioni elettromagnetiche esterne, garantendo l'accuratezza della raccolta di dati chiave come la temperatura del suolo, l'umidità e la concentrazione di anidride carbonica per soddisfare le esigenze di una regolamentazione precisa nella produzione agricola.
In termini di adattabilità ambientale, i circuiti stampati dei sensori agricoli intelligenti devono far fronte a condizioni estreme come alte temperature, basse temperature, elevata umidità e forti radiazioni ultraviolette. Ad esempio, nel nord della Cina, la temperatura nei campi è più bassa in inverno e più alta all’interno della serra in estate. Il substrato utilizzato per il PCB, come il materiale modificato FR-4, deve avere un ampio intervallo di tolleranza della temperatura per garantire che non si verifichino problemi come crepe nel substrato o distacco del giunto di saldatura a temperature estreme; Allo stesso tempo, lo strato della maschera di saldatura del circuito stampato è realizzato con inchiostro resistente alle alte temperature e ai raggi UV per prevenire l'invecchiamento dello strato della maschera di saldatura causato dall'esposizione a lungo termine alla luce solare e prolungare la durata del sensore.
L'efficienza della trasmissione del segnale è la chiave per garantire la regolazione-in tempo reale della produzione agricola. La scheda elettronica del sensore agricolo intelligente ottimizza il layout del circuito, accorcia il percorso di trasmissione del segnale e riduce l'attenuazione del segnale. Ad esempio, tra il modulo di trasmissione wireless e il modulo di acquisizione dati, la scheda PCB adotta un metodo di cablaggio a "percorso breve e bassa impedenza", che consente di trasmettere rapidamente i dati raccolti dal sensore alla piattaforma cloud. Gli agricoltori possono visualizzare i dati in tempo reale tramite un’app mobile e regolare tempestivamente la quantità di irrigazione, la quantità di fertilizzazione o lo stato di ventilazione della serra in base alle modifiche dei dati, ottenendo una gestione dinamica e accurata della produzione agricola.