产品经理硬件入门实战

近年来以LLMs（Large Language Models，大型语言模型）为基础的各类AIGC（Artificial Intelligence Generated Content，人工智能生成内容）产品非常火爆。而这些人工智能应用的背后，是各种硬件技术的支撑，各类高端的计算芯片、显卡更是供不应求。

随着企业数智化（即：数字化 智能化）不断推进，IoT（Internet of Things，物联网）也是必然的趋势。硬件与软件相结合的企业数智化应用无处不在。

以某著名大型服饰类连锁集团为例，在其服饰标签中植入了硬件芯片，在用户在结账时，将购买的服饰放入自助的结账篮中便实现了价格自动计算，完成人与物的连接，从而实现自助结账，非常便捷。

如下图所示，我们用强光手电筒照亮衣服标签，发现标签内部植入了硬件芯片。是软件与硬件结合的一个非常基础、典型的应用。

因此在人工智能时代，产品经理不仅仅是需要掌握软件层面的应用技能，更重要的是需要知道人工智能底层的工作原理，掌握非常基础的硬件知识，对提升产品经理的技能提升，思维构建以及职业发展，都会有极大的帮助。

硬件领域和软件领域相似的地方在于，都涉及非常基础的理论。产品经理在学习软件相关知识时，一般会先从算法和数据结构这些基础的概念学起。同样硬件的入门需要从电阻、电容、二极管等这些基础的元器件学起。

软件模型有相关参数，电子元器件也有相关参数，不同的元器件，有着不同的物理学上的计量单位，涉及一些基础的计算，而这些基础的计算，高中物理基本已经包含，对于产品经理入门，难度不大。

本文将会从通用的开关、二极管、电阻和电容为基础元器件，基于一个实际的产品场景，来搭建一个非常简单的硬件电路模型，并涉及一些简单的计算，为大家讲解硬件的基础知识，抛砖引玉，快速入门。

在实际的日常生活用电场景为例，夜晚的电费一般比白天的电费相对便宜，这是因为夜晚的用电需求比白天较少。

因此对于发电厂而言，可以设计一款智能储能的设备，利用夜间用电量较少的情景，给储能设备充电，日间用电需求量大，储能设备为电网供电，达到用电平衡效果，从而提升经济效益和社会效益。

接下来，我们将会以电容、电阻、发光二极管这些基础的元器件作为样例，设计一款非常简单的电路，模拟现实中，发电厂储能设备的充电与放电过程。

我们先讲解一下本次硬件实战所需要的电子元器件以及相关参数。

电阻（单位：欧姆，符号为：Ω）主要作用的限制电流，是最为广泛使用的元件，种类非常多，例如碳膜电阻、水泥电阻、贴片电阻等，各种参数型号的电阻器应用于不同的场景。

电容（单位：法拉，符号为：F），主要作用是存储电荷。我们常见的有瓷介电容器、电解电容器。本次实战，使用的是电解电容，比较常用，价格也相对便宜。

二极管是介于导体和绝缘体之间的物质制成的器件，例如我们常见的1N4148型号的二级管，有一个PN节，二极管也可以组成非常简单的数字电路，主要分为普通二极管和发光二极管。

本次硬件产品实战的电路图如下所示。

基本原理如下：

（1）当S1开关接通时，电池盒为电容进行充电，电流流过红色发光二极管，这时红色二极管点亮，当电容逐渐充满电，充电电流逐渐减少，这时通过红色发光二极管的电流逐渐减少，红色发光二极管逐渐熄灭，表示电容已经充满电。这个过程模拟的是实际生活中，晚上用电量少，发电厂发出的电，一部分传输至电网后，其余的部分电能存储在储能设备中。

（2）我们将S1开关断开，相当于来自电池盒的电流断开，接通S2开关，电容开始放电，绿色发光二极管点亮，随着电容电量逐渐变少，绿色发光二极管逐渐变暗直至熄灭。这个过程模拟的是实际生活中，白天用电需求量大，发电厂除了提供正常发电产生的电能之外，还将储能设备中存储的电力送入电网，以满足高峰用电需求。

电阻在当中起到的作用是限流，电阻值越大相对的充电与放电时间就越长。因此，我们常把电容和电阻的乘积称为阻容充放电电路的时间常数，公式表示如下。
τ=R×C

如果简单计算的话，在本电路中τ=(470Ω 200Ω)× 940μF=0.63秒。

其中470是电阻值，200是二极管的电阻值。

接下来，我们再做一些简单的计算，进一步帮助大家理解硬件的基础理论。

我们知道，多电容并联的计算为所有电容之合，也就意味着，图中的电容总容量：

C=C1 C2即C=470μF 470μF=940μF

以发光二极管电压2V，电流为10mA为基准，根据欧姆定律，发光二极管的电阻值：

R(二极管)=2V÷10mA=200Ω

在阻容充放电电路中，电流的计算取决于具体的时间点和电压值。

假设我们计算接通S1开关时，电容开始充电的电阻值为0，则开关打开瞬间的电流等于电池盒的电压除以电阻R1和红色发光二极管电阻之和。

I(t0)=6V÷(470 200)Ω =9mA

电容充满电，电阻值变为无穷大，这时电路的电流=0，因此红色发光二极管熄灭。

假设我们通过电容的电流为9mA，我们计算一下电容充满电需要多长时间。

根据I=C×dt÷dV，即：dt = C×dV÷I 得出：

dt=940μF ×6V÷ 9mA=0.63秒

实际实验中，每个时间点通过电容的电流实际是小于9mA的，充电的时间应该是0.6秒更长，我们观察发现，绿色发光二极从点亮到熄灭的时间在1秒左右，和计算值相似。

另外，我们还可以根据τ=I×Q，来计算电容充满电的时间。

其中，τ是时间常数（也就是本文之前提到的τ= R×C）， Q 是电容器的电荷量， I 是通过电容器的电流。

首先，我们需要计算电容器的电荷量 Q。电荷量可以通过电容器的容量 C 和电压 V 的乘积来计算：

Q=C×V

将提供的数值代入计算：

Q=(940×10负6次方)F×6V=0.00564C

接下来，将电容器的电荷量 Q 和通过电容器的电流 I 代入时间常数的公式，可以计算出电容充满电所需的时间：

τ=Q ÷ I =0.00564C ÷(9×10负3次方)A=0.63秒

因此，电容充满电所需的时间为约0.63秒。

由此可见，如果想增加电容的充放电时间，可以通过增加电容容量，增大电容值的方式来实现。也就意味着，如果实际应用中，通过超级电容来搭建储能设备的思路也是完全可行的。

纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。产品经理需要从实际出发，去创新和设计真正可以解决用户痛点的产品，去构建接地气的产品应用。

这就需要产品经理需要有产品思维，有非常扎实的基础理论知识。而往往这些基础的理论知识又是非常枯燥的。

伟大产品的诞生，往往需要投入大量的时间和精力，耐得住寂寞，潜心钻研。而且越是高级的应用往往涉及的理论却非常基础。

因此产品经理需要从基础理论出发，构建完整的知识体系与产品方法论，打造卓越且经得起时间考验的产品。

芝兰生于幽谷，不以无人而不芳。感谢大家阅读！

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