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小米淨水器怎麼适配管線機

生活 更新时间:2024-07-24 01:23:38

小米淨水器有不少亮點,的确可稱得上“重新發明了淨水器”。如果隻接水龍頭使用,基本上隻有一個小問題;但如果接管線機,就會暴露出更多問題。

本文基于大量的調查和實驗,分析“小米淨水器不能接管線機”這個問題的來龍去脈,探讨各種解決方案,并試驗了幾種改進方案。

問題的由來

因為家裡的舊淨水器出了點小問題,于是買了向往已久的小米淨水器(廚下式)。為了盡快試用,就沒有拆掉舊的管路,直接将小米淨水器接在舊的出水龍頭上。然後發現,

開水龍頭不出水!(同理,開管線機也不出水)

看到小米龍頭上的電纜,明白了正确的出水姿勢是這樣的:

  1. 電纜接小米龍頭;
  2. 假裝打開小米龍頭(盡管它沒接水管);
  3. 打開接了水管的舊龍頭。

這樣舊龍頭就可以出水了。

小米淨水器怎麼适配管線機(深度解析小米淨水器不能接管線機的問題)1

小米水龍頭

所以,小米水龍頭不僅是水路的開關,還是電路的開關。

如圖,測量A和B的電阻。水龍頭在關的狀态下,電路是斷路的;打開龍頭後,電路是通的。更準确地說,龍頭打開到行程的約60%,電路開關就接通了。

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這個開關接通時,小米淨水器就啟動工作了。

水壓感應開關(高壓開關)

而傳統的(無桶)淨水器是通過水壓感應啟動的,這個部件俗稱“高壓開關”。下圖是從舊的淨水器上拆下來的高壓開關。

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它的原理是:在水壓高的時候,開關是斷路的;而在水壓低的時候,開關是連通的。上圖中,不接入水路時,水壓為0,所以也是連通的。

當把這個開關接在出水的水路中時,出水龍頭或管線機出水時,水路中的壓力降低,這個開關就會接通;當出水口關閉,由于淨水器制出的水充滿管道,管道中的壓力就會上升,這個開關就會斷路。

下圖是一個示意:左邊相當于水龍頭打開,其電阻很小;右邊相當于水龍頭關閉(單向閥反接了),其内部是斷路狀态。

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這樣,就可以用這個開關的通/斷來啟動/停止淨水器。這個原理對于水龍頭和管線機都是一樣的:隻要出水,壓力就降低;壓力降低,開關就接通。所以,傳統的淨水器連接管線機沒有問題。

但小米淨水器沒有水壓感應啟動的能力,而是靠水龍頭上的“機械開關”來控制的,這樣就沒法“感知”管線機是否打開。

小知識:高壓開關沒有方向性(不像單向閥那樣)。一個典型的高壓開關的觸發壓力:低于0.15MPa導通,高于0.25MPa斷開(這個參數可以微調)。這個值大約相當于1.5/2.5個大氣壓,也就是工程上說的1.5/2.5公斤(壓力)。

解決方案

解決這個問題有以下幾種思路:

  1. 水路聯動: 給小米淨水器增加水壓啟/停的能力;
  2. 電路聯動: 用管線機的開關信号來控制淨水器;
  3. 無線聯動: 比如通過WiFi或ZigBee啟動淨水器、傳送管線機的按鍵狀态。

方案3超前于現狀态太多,而且無線的可靠性也是個問題;1和2各有利弊。先說第2種:優點是能實現開關動作的完全同步;缺點有:

  1. 需要布電線,因為通常淨水器在廚房,而管線機在客廳或餐廳;
  2. 要拆開管線機,找到管線機的開關狀态的電路接入點;
  3. 為了隔離管線機和淨水器的電路,應該要使用繼電器,由管線機端的電平來觸發繼電器的通/斷,繼電器觸點和原水龍頭的機械開關處于并聯的地位。

所以方案2還是比較麻煩的。我還是先試第1種,這也是網上很多人采用的辦法。方法是:把高壓開關和小米龍頭的機械開關并聯。這需要切開小米龍頭的電纜,接到其中的紅黑兩條線上。

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這個方案可以實現管線機和淨水器的聯動,管線機打開時能正常出水。

補丁方案的問題及調試

前面的“補丁方案”有一個問題:淨水器會高頻率地啟動/停止,大約啟動1秒,停1秒。

這可能會影響淨水器的壽命; 而且直接的影響是:淨水器的出水計量完全不準。

如圖,1秒級的“用水時長”,出水量基本上都是0;而有些連時長都是0(估計實際是0.5秒以下)。

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網上有人說,需要兩個單向閥。還有人說,需要調節高壓開關的阈值。

這些辦法我都試過,沒有用。

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其實根源在于:小米淨水器的制水速度太快!——快于管線機的出水速度。

進得快、出得慢,水管内的壓力必然會上升,即使高壓開關的阈值調高一點,還是會被超過(理論上超過阈值的時間上可能會多那麼一丢丢,但由于管道内容積有限,這個差别估計隻有0.1秒的數量級,人根本感覺不到)。

其實宏觀地想一下:(對于管線機),進水快,出水慢,這本身是一種不平衡。要使其平衡,要麼加大出水速度,要麼降低進水速度。而降低進水速度的辦法,要麼調低制水速度(比如降低功率),要麼讓淨水器工作一會兒,歇一會兒。

反複地啟/停其實是一種野蠻的負反饋,如果制水速度能無級變速就好了。那麼,降低淨水器的進水速度能否能降低制水速度呢?試着把進水閥門調小:

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此時貌似聽到電機空轉的聲音,聲音變大,感覺淨水器内部的增壓泵要麼抽不到水,要麼迅速地把小水流抽過來,并不能連續流暢地運轉,于是放棄。

管線機出水為什麼會比淨水器制水慢

問題的核心就是淨水器和管線機兩者的出水速度不一緻。

會不會是因為管線機的安裝位置比淨水器高?比如我的管線機的出水口比淨水器的位置高1米多,這樣壓力差大約0.1個大氣壓。但這其實是遠低于高壓開關阈值(2.5大氣壓)的。

查了一下管線機的相關資料,推測是因為管線機内部有水箱,而且水箱很小,靠浮球閥控制水箱開關,這個開和關的容量差很小,以緻于1秒的水量就可以使其狀态翻轉。

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這個水箱其實是起到了調控管線機進水速度的作用,使其不超過自己的出水速度。尤其是對于即熱式管線機,在燒開水時,出水速度是沒法加大的,所以隻有降低進水速度,故而必須有這樣的調控機制。

官方補丁:雲米水盒子

雲米是小米生态鍊公司,小米淨水器由雲米生産,所以可以認為雲米水盒子是這個問題的官方補丁。

但雲米水盒子也隻宣稱支持部分部分管線機。而且描述上也有點神秘,比如沒有完整的多角度照片,也沒有其三維尺寸。

由于價格感人,我沒有購買水盒子。從賣家咨詢得到的包裝尺寸是 145x145x108mm,淨重(應該含配件的)是0.4kg。

下圖是官網圖片和買家網友曬圖。

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根據圖片可以看出其水路上是一進二出,電路上是一進一出。

根據其尺寸,可以推測不可能有壓力桶。而且網上不少評價說依然要用壓力桶,否則還是會反複啟停。由于電纜裡沒有電源線,也不可能增加電路模塊。所以我懷疑這玩意兒就是把我們的改裝裝到了一個盒子裡。

對于能匹配部分管線機的說法,我的理解還是在于速度。如果某些管線機的出水速度和淨水器制水速度相當,或能自動适應出水速度,用我們的改裝方案也能完美匹配。

改進方案1:儲水罐/壓力桶

既然不能通過調節進/出水速度來達到平衡,另一種辦法就是加緩沖區,即加一個壓力桶。

壓力桶内部有一個類似氣囊的東西,在桶内儲水增加時,氣囊壓力增加,以便在出水時有一定的壓力(這樣水才能流入沒有水泵、位置更高的管線機或水龍頭)。

下圖是一個典型的3.0加侖的壓力桶的壓力和容量曲線。

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  • A點:壓力桶内的水少于4升時,壓力下降到0.15MPa,高壓開關連通,淨水器開始制水;
  • B點:儲水超過5.5升時,壓力上升到0.25MPa,高壓開關斷開,淨水器停止制水。

這意味着,如果管線機一次用水少于1.5升,淨水器是不會反複啟/停的。舉幾個例子:

  • 如果從B點開始用水,如果少于1.5升,使用的是壓力桶内的水,淨水器根本不需要啟動;
  • 如果從A點開始用水,淨水器立即啟動。然後,取決于制水/出水的速度差:比如制水速度是出水速度的1.5倍,則需要出水3升,壓力桶内的水才會增加1.5升到達B點,從而停止制水;如果是3倍,則出水0.75升,就會達到B點,但之後再出水1.5升,淨水器都不需要啟動,所以是2.25升才啟停一次。。

考慮到管線機一次用水一般會比1.5升少很多(一杯水一般0.2~0.3升),所以隻要有一個很小的壓力桶,反複啟停的問題就能得到很好的改善。

而且我不喜歡儲水和死水造成的二次污染(這應該是無桶淨水器和即熱式管線機用戶的典型想法),所以這個壓力桶越小越好。但我最小隻找到了1.5加侖的壓力桶,因為是非主流産品,賣家也非常少。其大小還是比我預期的大了點。

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實際測試:

  1. 壓力桶在充滿水後(即高壓開關關斷後),可以放出約1升水(至高壓開關再次接通);
  2. 如果一直打開管線機,淨水器會連續運轉接近2分鐘(制水2.8升)才停止。

可以看到,淨水器的啟/停周期變得很長了。

改進方案2:延時繼電器

另一種改進方案是直接着眼于反複啟/停的問題:用一個延時繼電器,在高壓開關斷開時,并不立即斷開,而是延時5~10秒再斷開;但壓力降低,高壓開關接通時仍然立即接通。

這個方案能解決出水計量的問題,也不需要儲水了。但需要增加電路。

另外,由于水路中的壓力實際上已超過高壓開關的停止壓力的,不知道最後壓力會高到什麼程度,是否會影響淨水器的壽命。

我咨詢過雲米的技術人員:如果淨水器運轉,但不讓它出水會怎麼樣?雲米的技術人員回答說是有保護的。但我還是不理解制出的水到哪裡去了?因為水可壓縮的體積是很有限的。合乎邏輯的推測隻能是水透過RO膜的速度變慢或根本不能透過,因為RO膜下遊的壓力變大了。按這種推測,應該說危害并不大,除了各濾芯内部要承受更高的壓力。最高承受高壓泵的壓力?——這應該是設計時要考慮的吧。

延時繼電器有很多種,為了方便,我選用了能接USB供電的。接線和說明如下圖:

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用6.3mm的插簧作為連接頭,可以很方便地将這個繼電器模塊加入/移除系統。為了防水,我将這個模塊裝在了塑料袋裡。

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最後設定為約8秒啟/停一次,每次制水約0.14升(這其實是管線機的出水速度)。如果管線機打開後馬上關閉,淨水器還是會“制水”8秒,但水量就很少了(見最後一次)。

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這個方案的優點是不需儲水,而且成本低;缺點是要加入電路模塊(要注意防水),淨水器内部要承受壓力(但應該在安全範圍内)。

改進方案3:水流開關

水流開關是這樣一種器件:把水流開關串接在水路中後,如果有水流動,則其内部開關導通;否則斷開。

這個方案是把水流開關串聯在水路中,而其電路則是并聯的,即水流開關和高壓開關在電路上是并聯的。即邏輯上是“或”的關系:水流開關或高壓開關任何一個導通,則小米淨水器啟動/運轉。我們可以看一下具體流程:

  1. 打開管線機,水壓降低,高壓開關導通,淨水器啟動;
  2. 由于水路中有水流,所以水流開關也導通。即使此時水路中壓力上升,高壓開關斷路,淨水器的電纜處(A,B點)仍是導通;
  3. 隻有當關閉管線機,水流停止,水流開關也斷路,才會導緻A,B點真正斷開,從而淨水器停止工作。

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實際使用了一段時間,這個方案比較完美。

有網友關心廢水筆,測量了一下這個方案的廢水比例。略高于平時,應該算正常。

同樣制1升純水,産生的廢水量:

  • 水流開關/高壓開關/管線機:685ml (TDS: 305)
  • 小米龍頭直出:515ml (TDS: 368)

實驗條件:

  • 純水:TDS: 24 (淨水器顯示15)
  • 自來水:TDS: 150(這是淨水器顯示的值,TDS筆在實驗中挂了)
  • 溫度:18℃

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制1升純水産生的廢水量(左:管線機;右:小米龍頭)

小米淨水器的兩種模式

小米淨水器官網上說它有一種提升模式:在自來水水質好的情況下,會自動切換到這種模式;這種模式制水速度更快,廢水比更低。

普通模式制水速度是1升/分,提升模式速度是1.4升/分。

我粗略地地用1升的燒杯測量了下,大約3分鐘制水5升,所以我的應該是工作在提升模式了。

其實我對這一描述最感興趣的隻是:它内部可以調節制水速度!那麼,能不能把這個功能開放給用戶?讓我從App裡手動設置制水速度(使其和管線機出水速度匹配)?

既然内部有這種機制,說明有硬件支持,那麼,修改一下固件和App,技術上應該不難實現。

小米淨水器的自動沖洗

關于小米淨水器是否有自動沖洗的功能,我找到 小米淨水器FAQ中的一段說法。

問:小米淨水器觸控龍頭純水燈先藍色後橙色再藍色是什麼意思?

答:小米淨水器會實時監測純水的TDS值,以保障出水安全。純水TDS 偏高時,觸控龍頭會亮橙色等,同時app也會提醒用戶,此時TDS偏高,注意暫時不要直接飲用,純水TDS低時,用戶可以放心飲用。

先藍、後橙色、再藍是因為一段時間不使用淨水器,反滲透膜發生滲透現象造成的,不同亮燈狀态表示純水的TDS不同:

第一段水:上一次淨化的保存在第四級濾芯及管路内的純水,TDS較低,純水燈呈藍色。

第二段水:是第三級反滲透濾芯中發生滲透現象,純水被濃縮,TDS偏高時純水燈呈橙色;

第三段水:是機器制出來的新鮮水,TDS較低,純水燈呈藍色。。

如果長時間不使用,隻要将前面的兩段水放掉即可,前面兩段水的時間一般是20秒左右,具體沖洗時間和用戶家自來水水質有關。

我期望的“自動沖洗”是:如果水質不好,自動将其作為廢水排出,這樣就不會有TDS高的水流入管線機。上面的回答說明并沒有這樣的功能,隻有依賴于指示燈的“人肉沖洗”。

我咨詢了雲米的技術人員,說這個有一定難度,業界都沒有這樣做的。我查了下,确實最高端的雲米V1也沒有這個功能。下圖來自雲米V1的官網介紹。

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這就是本文開頭說的小米淨水器的小問題。既然是新一代的“智能”電器,為什麼不能智能地替用戶做這個選擇呢?還指望用戶看指示燈操作呢?

技術上,我以為一個三通加上兩個電磁閥就可以做到,我甚至打算進行這方面的改裝。但本文太長了,留給續集吧……

結語

小米淨水器由于使用機械開關啟動/停止淨水器,而不是靠水壓感應的高壓開關,所以無法和管線機聯動。

改裝的基本原則是增加高壓開關,根據出水水壓來啟動/停止淨水器。

如果管線機的出水速度慢于淨水器的制水/出水速度(通常是這樣——因為小米淨水器制水太快),就會導緻淨水器的反複啟/停。這是一種正常的負反饋。

這種反複啟停會導緻水量計量的嚴重不準,按說也會影響淨水器的壽命。

改進的辦法是使用壓力桶或延時繼電器來降低啟動/停止的頻率。兩種方案各有利弊,文中有詳細的分析和實驗。(後來又增加水流開關的方案,比較完美)

最理想的改進是小米淨水器官方增加水壓感應的功能:簡單的做法是(出水水路中)水壓低了啟動制水,水壓高了停止制水;更完美的是能無級變速,以自動适應管線機的出水速度。

退而求其次的做法是能在App裡手動設置制水速度,這種做法的技術成本應該更低一些。

另外,TDS高時亮橙燈,期望用戶手動将這段水放掉,對使用水龍頭的用戶麻煩而不具備很高的可操作性;對使用管線機的用戶則完全不具備可行性。期望淨水器能增加“智能”功能:自動将TDS高的水作為廢水排出。

最後對小米淨水器的産品經理吐個槽。

  • 設計時不知道有管線機用戶。——這是一個不合格的産品經理。
  • 考慮到管線機用戶隻占淨水器用戶的1%(打個比方,具體數值我不知道),忽略這部分用戶。——這是一個務實的産品經理。
  • 先挖個坑,以後再填:給配件和升級産品留下空間。——這是一個狡猾的産品經理。

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