团队组建完毕,项目立刻进入了紧锣密鼓的技术论证阶段。唐七七将团队分为两个小组:她与赵向阳一组,主要负责传感器节点和逻辑控制核心的硬件原型设计与测试;李卫国与苏晓梅一组,主要负责系统整体架构、通信方案和电源管理方案的论证。
位面农场再次成为他们的“高级私人实验室”。唐七七利用空间的隐蔽性和时间流速优势,带领团队(主要是她自己和偶尔被她以“特殊实验环境”为由带进来的赵向阳)进行了大量密集的电路搭试和传感器性能测试。各种电阻、电容、晶体管、运算放大器集成电路散落在工作台上,万用表、示波器的导线纠缠在一起。
他们很快取得了初步进展。基于石膏块的简易湿度传感器经过改进,稳定性和一致性得到了提升;光敏电阻结合滤光片的光照强度检测方案也基本定型,虽然精度不高,但足以区分晴、阴、多云等不同天气对棚内光照的影响;赵向阳甚至用分离元件和少量集成电路,搭建出了一个能够实现简单“与或非”逻辑判断的控制核心原型,能够根据预设的温度和湿度阈值,输出一个简单的开关信号,理论上可以控制通风口或加热器的启停。
然而,一个巨大的瓶颈也随之浮现,如同拦路虎般横亘在项目面前——电源。
无论是传感器节点、数据采集模块,还是逻辑控制核心,都需要稳定、持久的电力供应。在实验室里,他们可以轻松地用直流稳压电源供电。但在真实的农业大棚环境中,拉设市电线路成本高昂,且存在安全隐患。使用电池则面临续航能力的严峻考验。
“我们初步估算了一下,”李卫国在一次团队进度会议上,面色凝重地在草稿纸上写下一串数字,“按照目前设计的节点功耗,即使使用最大容量的铅酸蓄电池,在需要全天候监测的情况下,恐怕也只能支撑不到两周。这还没有算上可能的执行机构(如小型电机)耗电。”
两周!这意味着需要频繁地更换或充电电池,对于推广使用来说,几乎是不现实的。成本和高昂的维护频率会直接劝退所有的潜在用户。
“能不能进一步降低功耗?”苏晓梅问道,“比如让传感器节点大部分时间处于休眠状态,定时唤醒采集数据?”
“这是一个方向,”赵向阳接口道,“我可以在控制逻辑里加入休眠唤醒机制。但这需要对电路进行精细化设计,而且唤醒间隔不能太长,否则会丢失关键数据变化。即便如此,功耗的降低也有限。”
“或者,考虑太阳能?”唐七七提出了自己的想法。她来自后世,对太阳能供电有着天然的直觉。
李卫国摇了摇头:“太阳能电池板成本极高,效率低下,而且受天气影响太大。连续阴雨天,系统就会瘫痪。对于低成本的要求来说,目前不现实。”
会议陷入了沉默。电源问题仿佛一个无解的难题,让之前所有的技术进展都蒙上了一层阴影。如果不能解决供电问题,整个“智能监控系统”就成了无源之水,无本之木,只能是纸上谈兵。
唐七七感到了前所未有的压力。作为项目发起人和负责人,她必须找到突破口。
当晚,她再次进入了位面交易空间。她先是联系了末世位面的“刀锋”,询问他们是否有高效、小型的能源技术。刀锋给出的答案大多是基于核能电池或者高能能量块,技术层级太高,且不说交易价格,光是解释来源就是大问题,被她无奈排除。
她又联系了魔法位面的艾琳。艾琳听说需要“持续产生能量的装置”后,热情地推荐了几种魔法水晶和永恒光球。效果很神奇,但同样,这东西根本无法在她的世界解释,只能作为最后的备选方案。
最后,她抱着试一试的心态,联系了那位一直没什么存在感,来自一个略微领先她所在世界几年、正处于电子技术爆发前夜的“近未来”位面的交易者“tech-Geek”。
她详细描述了面临的困境:需要一种在低光照条件下也能有一定输出,成本相对可控,体积不能太大的供电方案。
tech-Geek听完,发来了一段信息:“听起来像是早期的野外监测设备供电难题。我们这边几年前也遇到过。一个折中的方案是:非晶硅太阳能电池板结合高效储能电容和低功耗电路设计。”
他解释道,非晶硅太阳能电池虽然转换效率不如主流的单晶硅,但在弱光性能上表现更好,且成本更低,易于生产。虽然功率不大,但配合专门优化的、功耗极低的电路(他称之为“微功耗设计”),以及用于储存电荷的大容量电容(而非传统的蓄电池),或许能在不连接市电的情况下,实现数周甚至数月的续航,具体取决于实际的功耗和光照条件。
“当然,这需要你们在电路低功耗设计上做到极致,每一个微安级的电流都要计较。”tech-Geek补充道,“我这边有一些早期的非晶硅电池样品和相关的微功耗电路设计资料,可以交易给你参考。”
柳暗花明!虽然不是一劳永逸的解决方案,但这无疑指明了一个切实可行的技术方向!成本相对较低,技术难度在可攻关范围内,而且完全符合她所在时代的技术发展脉络,不会显得过于突兀。
唐七七立刻用一批这个时代紧俏的优质粮食和水果,换来了tech-Geek提供的几小块非晶硅太阳能电池样品和一本厚厚的、充满了电路图和公式的《微功耗电子系统设计指南》电子文档(她打算稍后手动抄录关键部分)。
第二天,当她把那几块轻薄的、看起来其貌不扬的深色电池板和李卫国等人几乎闻所未闻的“微功耗设计”概念带到团队面前时,所有人都惊呆了。
“非晶硅?弱光性能更好?”李卫国拿起电池板,对着灯光仔细查看,眼中充满了研究的热情。
“微功耗设计……要求所有元件在非工作状态漏电流降到最低,时钟频率也要优化……”赵向阳捧着唐七七连夜赶抄的部分资料,如获至宝。
一个新的、更具挑战性的技术攻关方向确定了——在优化系统架构和引入休眠机制的基础上,全力研究基于非晶硅太阳能电池和超级电容(一种此时还未普及,但原理可以通过大容量电解电容模拟的概念)的混合供电方案,并将“微功耗”理念贯穿到每一个电路设计细节中。
突破的曙光虽然微弱,但已经清晰可见。唐七七知道,他们即将踏上一条更为艰辛,但也更能体现技术含量的攻坚之路。