طراحی حسگر خاکی که سه فصل در مزرعه دوام بیاورد
الکترونیک مدفون با آب، کود، یخبندان و تراکتور روبهرو است. حالتهای شکستی که استقرار میدانی را پایان میدهند و تصمیمهایی که عمر یک حسگر را تعیین میکنند.
حسگر خاک یکی از نابخشودهترین جاهایی است که میتوان الکترونیک را در آن قرار داد. بخشی از آن مدفون است، دائماً مرطوب است، در محیطی شیمیایی فعال قرار دارد، چرخههای یخزدن و آبشدن را تجربه میکند و در مزرعهای است که ماشینآلات سنگین از رویش عبور میکنند. بیشتر طراحیهایی که در کشاورزی شکست میخورند در المان حسگر شکست نمیخورند؛ در مرزها شکست میخورند، و مرزها زود تعیین میشوند.
نفوذ آب ریسک آشکار و در عین حال بیش از همه دستکمگرفتهشده است، چون شکست از غوطهوری نمیآید. محفظهای آببند در خاک چرخه حرارتی روزانه را تجربه میکند: هوای درون آن وقتی آفتاب زمین را گرم میکند منبسط و با سرد شدن منقبض میشود، و هر انقباض هر چیزی را که پشت درزبند است به داخل میکشد. در طول ماهها همین عمل پمپاژ رطوبت را از کنار واشرهایی عبور میدهد که آزمون غوطهوری را بهراحتی پشت سر میگذارند. طراحیهایی دوام میآورند که یا حجم هوا را با پرکردن رزین حذف کنند یا این تبادل را بپذیرند و از دریچهای استفاده کنند که بخار را عبور و مایع را سد میکند.
خود خاک تهاجمیتر از آب است. کود محیط پیرامون را به الکترولیتی شور تبدیل میکند و هر رسانای در معرض در یک الکترولیت نامزد خوردگی گالوانیکی است؛ خوردگیای که با همان ولتاژهایی که مدار شما برای اندازهگیری هدایت اعمال میکند شتاب میگیرد. به همین دلیل حسگرهایی که هدایت الکتریکی خاک را میسنجند عموماً با موج متناوب تحریک میکنند نه جریان مستقیم.
رانش کالیبراسیون قاتلی نامحسوستر از خرابی کامل است و از نظر عملیاتی بدتر. حسگری که میمیرد خودش را اعلام میکند. حسگری که تدریجاً ۱۵ درصد مرطوبتر میخواند همچنان اعداد باورپذیری تولید میکند که تمام فصل مزرعه را نادرست آبیاری میکند. هر چیزی که به آن برای تصمیم خودکار اعتماد میشود به راهی برای تشخیص رانش نیاز دارد.
بقای مکانیکی عمدتاً به آنچه بالای زمین است مربوط میشود. بخش مدفون خوب محافظت شده؛ آنتن، پنل خورشیدی و گلند کابل بخشهایی هستند که در معرض تگرگ، اشعه فرابنفش، دام کنجکاو و ماشینآلاتی قرار دارند که روی مزرعه کار میکنند.
توان حلقه را به هدف اصلی استقرار بازمیگرداند. حسگری که هر پانزده دقیقه با یک باتری اولیه گزارش میدهد سه فصل دوام نمیآورد؛ حسگری که ساعتی گزارش میدهد، تنها وقتی مقدار بهطور معنادار تغییر کرده ارسال میکند و بین دفعات درست میخوابد، دوام میآورد. یک بازدید میدانی در سال برای هر حسگر، در مقیاس چند صد حسگر، معمولاً از هزینه خود سختافزار بیشتر است.