鱼菜共生 RBT 专题：迷你系统怎么搭、水泵定时与报告

做 RBT 专题的迷你鱼菜共生系统，就是下面一个鱼缸、上面一个种植床，再加一颗 5V 潜水泵，按定时器的循环把鱼缸的水送上种植床。鱼提供养分，种植床里的介质负责过滤，水靠重力自己流回鱼缸。而那颗泵，白天黑夜都得跑。

什么是鱼菜共生，为什么水泵是整个系统的心脏？

鱼菜共生是鱼和植物之间一个封闭的水循环。鱼通过排泄和鳃把氨排到水里，而氨对鱼自己就是毒。到了种植床，介质（陶粒或碎石）的表面就是硝化细菌住的地方，它们先把氨转成亚硝酸盐，再把亚硝酸盐转成硝酸盐。植物的根把硝酸盐当肥料吸走，去掉了氨的水再落回鱼缸。

这个循环里有三样东西不能停。硝化细菌是以一层生物膜的形式附在介质上的，而它们好氧——氧气来自流过它们的水。植物的根则要水和空气交替。至于鱼，晚上也不会停止排氨。所以5V 潜水泵是整个系统里唯一不能出事的一件东西：泵一停，这个循环同时在三个地方断掉。

剩下的都不是电子件，水族店或五金店就能买齐：给泵出水口用的大约 7 mm 透明软管、两个食物盒（一个当下层鱼缸，一个当上层种植床）、LECA 陶粒或碎石当介质、USB 充电头或充电宝，还有电工胶布。

如果你现在找的是要写的那一份，而不是怎么搭，直接跳到本文最后的专题报告框架范例——目标、设计、材料、步骤、结果、反思，每一段都配了这个鱼菜共生专题的示范内容。

上下两层的架子应该怎么摆？

种植床必须坐得比鱼缸水面高，水才会自己回来，不用第二颗泵。那这颗泵到底顶得起多高？它的电功率大约是 5 V × 0.15 A = 0.75 W。而把水抬高需要的水力功率是 ρ·g·Q·H——按这颗泵的流量（70–110 L/小时，也就是大约 2.5 × 10⁻⁵ m³/s）算，每抬高一米大约要 0.245 W。这么小的磁力叶轮泵，能把电功率的不到 10% 转成水功率，所以你真正的预算只有 0.05–0.07 W 左右。这就是为什么每往上抬一厘米，流量掉得都很快：30 cm 时你还有大概每分钟一升，到了一米，流量差不多就没了。

实际做法：把种植床的边缘放在鱼缸水面上方30 cm左右。然后用瓶子测一测——把泵装在你专题的真实高度上，水管对准一个 1 升的瓶子，数它几秒钟装满。那才是你自己的流量，不是目录上的流量。

鱼缸也要比你以为的大，理由纯粹是算术：泵每开一次，就有 2 到 4 升水被送上种植床，所以整个淹水阶段里，缸的水位就是要降那么多。挑一个在最低水位时仍然能把泵整颗淹住的容器——泵头以上的存水，至少要留到淹水量的两倍。学校专题里烧掉的泵，多数真正的原因就是缸太浅：不是学生忘了加水，而是系统自己每循环一次，就把水位拉到泵的出水口以下。

学校的种植床不需要做 bell siphon。在种植床底部角落钻一个小孔，接一小段管子回鱼缸就行。那个孔一直在漏水，但漏得比泵灌得慢——所以泵开的时候床里的水涨上来，泵停的时候床自己排空。这就是淹排循环。

孔的大小决定这个循环成不成立，而它也是这个专题里唯一一个任何规格表都查不到的数字。它要小到排水速度远远慢过泵的流量——不然床根本涨不起来——但又要大到能在泵停的那段时间里把床排空。先用4 mm 的钻头，然后不接泵先测它：往已经装好介质的床里倒 2 升水，计时到它滴完为止。五到十五分钟就对了。一两分钟就漏光，代表孔太大，拿一小块橡胶塞掉一半，或者换成更细的管子；过了二十五分钟还在积水，就稍微钻大一点。放介质之前，先在孔上盖一小块蚊帐纱或疏一点的布，因为只要一颗 LECA 正好坐在孔上，就足以把它堵死。

这么小的种植床，种长得快的叶菜最保险——空心菜、菠菜或生菜——因为它们一个学期内就能收成，根又浅，跟淹排循环正好配得上。种子直接播进湿的 LECA 里。如果你是从花盆里移苗过来，先把根上的泥土全部冲干净：跟着进来的泥会一路沉到鱼缸，积在泵的进水滤篮里，而这正是为什么两三个星期之后流量慢慢就没了，外表却看不出哪里坏。

在你动手剪盒子之前，先看看别人怎么摆鱼缸、种植床和水管，会有帮助：

泵应该多久开一次、停多久？

定时器的设定是从你自己种植床的容积来的，不是猜的。学校用的 5–10 升食物盒装满 LECA 之后，按体积算只装得下大约 40% 的水，其余都是石头——所以淹满它只需要 2–4 升水。这颗泵给 70–110 L/小时，也就是零扬程下每分钟 1.2–1.8 升；抬到 30 cm 再穿过水管，就按每分钟大约 1 升来算。2–4 升除以每分钟 1 升，得出3 分钟作为起步的开启时间。

停的时间则由根来决定。一直泡满水的床会变成厌氧，根会烂；一直干着的床会杀死介质上的细菌膜。在这两种失败之间，30 分钟是马来西亚天气下一个安全的起点——长到床能排干、根能呼吸，短到介质还来不及干掉。

定时器参数	起步值	为什么
OP（开启时间）	3 分钟	种植床的水量（2–4 L）除以实测流量（约 1 L/分钟）
CL（停止时间）	30 分钟	够排干、够根呼吸，又还没干掉
LOP（循环次数）	---	不设上限——系统不可以跑到某个次数就停

离开系统之前，先完整看完一个循环。目标是水位停在石头面以下大约 2 cm——上面那层干的石头，就是挡藻和挡蚊子的。如果水从床里溢出来，OP 减半分钟；如果水位停得离目标很远，加半分钟。

定时继电器模块怎么接，泵才会自己循环？

multi-function relay timer 模块带两个蓝色螺丝端子：左边四位是电源和触发，右边三位是继电器触点（NO、COM、NC）。这块板可以用 6–30V DC 从螺丝端子供电，或者用 5V 从上沿的 micro-USB 口供电。我们走 micro-USB——千万不要把 5V 接到螺丝端子上。理由在板子上就看得见：螺丝端子的输入要先经过一颗 78M05 稳压，而这类线性稳压器，输入必须比它输出的 5V 高出一到两伏。你正好给它 5V，输出就掉到 4V 上下——显示屏可能还亮着，但继电器线圈已经没力气吸合触点，于是泵就变成时开时停、毫无规律。micro-USB 口则是直接喂进 5V 那条电源轨、绕过那颗稳压，所以 5V 还是 5V。这也正是螺丝端子的范围从 6 V 起跳的原因。

泵则不跟这块板共用电源。它从5V 3A 火牛拿自己那条 5V，而继电器只负责断开／接通这条电源轨的正极线。两路电源不会打架，因为继电器触点是机械触点——会动的金属片，跟板子的电路完全隔开。泵只吃 100–220 mA，所以那颗 3A 火牛是故意留得很宽裕的，完全不会发热。

连接	从	到	备注
定时器板供电	USB 充电头或充电宝，经micro-USB 线	定时器模块上的 micro-USB 口	5V。6–30V 的螺丝端子空着不接
泵的电源轨（+）	5.5×2.1 mm 母座的红线，插上火牛	三位端子上的 COM	这个母座是带线的，红黑线已经接好
泵的开关	三位端子上的 NO	泵的红线	继电器线圈没通电时 NO 是断开的，所以一断电就等于泵停
泵的回路	泵的黑线	母座的黑线	绞在一起用电工胶布包好，接头放在缸外，位置要高过水面
NC	—	—	完全不用

定时器要选的模式是 P3.2：一通电，继电器就开 OP、停 CL，一直重复，不需要任何触发信号（XY-J02 说明书）。P3.1 看起来很像，但它要先等一个触发信号——这就是很多板子明明接对了却「不动」的常见原因。而这块板出厂时是默认模式 P1.1，所以模式一定要自己改。

按住 SET 两秒进入模式选择，用 UP/DOWN 选到 P3.2，然后按 SET 一格一格走过 OP、CL 和 LOP。每个数值在闪的时候，STOP 键会移动小数点——而决定单位的正是那个点，不是数字本身：末位一个点代表秒（1–999 s），所有小数点都亮起来代表分钟（1–999 min），而后者才是 OP 3 和 CL 30 要的。三个值都设好之后，再按住 SET 两秒保存并退出；保存好的模式会闪一下，画面才回到主界面——留在设定画面里的板子，是完全不会循环的。

离开之前，有两个迹象可以确认这块板是对的。在主界面上——不是刚才的设定画面——继电器处在开启状态时显示会带一个小数点，停的时候一个点都没有，所以当前是哪一段，一眼就看得出来。另外，每次一通电，板子都会先闪一下当前模式再进主界面：把 micro-USB 线拔了再插一次，如果它闪的是 P3.2，那么每次停电恢复供电，你的系统都会自己重新开始跑，不用任何人去碰它。每个模式的完整说明在延时继电器模块指南里，火牛和圆头母座怎么挑则在直流电源指南里。

用火牛还是用电池，为什么泵晚上也要跑？

氨到了晚上不会停，因为鱼不会停止呼吸。如果泵从晚上 10 点停到早上 7 点，氨就在缸里积了九个小时，而介质上的细菌膜同时失去了它的水和氧气。第二天早上你看到的是浑水、腥味，还有已经干掉的根——而且这件事发生在汇报前的几天，不是汇报当天。

算一算就明白为什么火牛赢。定时器板持续吃大约 20–50 mA，就算 30 mA 好了，5 V 下是 0.15 W。泵吃 0.75 W，但每 33 分钟里只跑 3 分钟——也就是 9% 的时间——所以平均下来只有 0.07 W。加起来大约 0.22 W。一颗 2200 mAh 的 18650 存 3.7 V × 2.2 Ah ≈ 8.1 Wh，升压到 5V 的模块能还回大约 85%，也就是 6.9 Wh。除一除：大约 31 小时。这个系统要跑好几个星期，所以用电池就等于在那段日子里天天都要充电——而你忘掉的那一天，就是床干掉的那一天。也留意一下刚才那笔账里到底是谁在吃电：是定时器板，不是泵。墙上的火牛把这个问题整个消掉，而整套系统一个月用不到一度电。

安全：火牛是整套系统里唯一碰到市电的东西。千万不要拆开它、割它的外壳，或者接它的线。把火牛和墙上的插座放在远高于水面的位置，并且在线上做一个下垂的弯，让顺着线流下来的水在到达插头之前先滴到地上。定时器板则是一块没有外壳的裸 PCB：把它放得比缸口高，或者装进一个塑料盒、线从下面走出来。溅上去的水和滴下来的冷凝水，在它变成对你的危险之前，早就已经把电路弄坏了，而一块坏掉的板子就意味着泵再也不会开。泵那一侧的所有东西都只是 5V DC，拿在手里是安全的。

如果老师要求做 Arduino 版本呢？

如果作业要求有编程，就用 Arduino Uno 顶掉定时器板，去驱动那个红色的单路继电器模块。那个模块的输入侧是 DC+/DC−/IN 的螺丝端子，所以公对公杜邦线才是对的那一种：一头的针脚夹进螺丝里，另一头插进 Uno 的母排座。下面这段程序用的是 millis() 而不是 delay()，所以板子之后还能腾出手去读传感器。

// 鱼菜共生水泵循环 - Arduino Uno + 单路继电器模块。
// 泵开 3 分钟，停 30 分钟，一直重复下去。
// 没有长的 delay()，所以板子还有空去做别的事。
//
// 接线（跟文章里的表格一样）：
//   Uno 5V  -> 继电器模块螺丝端子的 DC+
//   Uno GND -> DC-
//   Uno D7  -> IN
//   5V 火牛 (+) -> COM        NO -> 泵的红线
//   泵的黑线 -> 火牛 (-)

const uint8_t PIN_RELAY    = 7;
const bool    AKTIF_RENDAH = true;   // H/L 跳线在 L。继电器反过来的话改成 false。

const unsigned long MASA_HIDUP = 3UL  * 60UL * 1000UL;   // 3 分钟  = 180000 ms
const unsigned long MASA_MATI  = 30UL * 60UL * 1000UL;   // 30 分钟 = 1800000 ms

bool          pamHidup  = false;
unsigned long tandaMasa = 0;

void tetapkanPam(bool hidup) {
  pamHidup = hidup;
  // 如果模块是低电平触发，那么 LOW 才是让继电器吸合的那个电平。
  digitalWrite(PIN_RELAY, (hidup == AKTIF_RENDAH) ? LOW : HIGH);
  Serial.println(hidup ? F("Pam HIDUP") : F("Pam MATI"));
}

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  // 先定电平，再设成 OUTPUT - 避免开机瞬间那一下短脉冲。
  digitalWrite(PIN_RELAY, AKTIF_RENDAH ? HIGH : LOW);
  pinMode(PIN_RELAY, OUTPUT);

  tandaMasa = millis();
  tetapkanPam(true);   // 一开始就先淹一次，让床从头就是湿的
}

void loop() {
  unsigned long sekarang = millis();
  unsigned long hadMasa  = pamHidup ? MASA_HIDUP : MASA_MATI;

  // 无符号相减 - 就算 millis() 在大约 49 天后翻回去也照样安全。
  if (sekarang - tandaMasa >= hadMasa) {
    tandaMasa += hadMasa;
    tetapkanPam(!pamHidup);
  }
}

鱼菜共生 RBT 专题报告框架范例：六个部分

下面这张表要边做边填，不是交作业前一晚才填——像瓶子测出来的流量、OP/CL 的设定值这些数字，只有在事情发生的当下记下来才会存在。

部分	老师在看什么	这个专题可以怎么写
目标	一句可以量度的话，不是笼统的愿望	搭一套能自动循环用水的迷你鱼菜共生系统，并在四个星期内不加额外肥料种出叶菜
设计	带标注的草图 + 每个决定的理由	上下两层布局；种植床在水面上方 30 cm；靠一个孔重力排水；采用淹排循环
材料与工具	完整清单，附数量和规格	上面那份材料清单（记下电压、电流和泵的流量），再加容器、介质、水管和胶布
步骤	编了号、别人照着能重做一遍	冲洗介质、装好种植床、钻排水孔、照表接继电器、设成 P3.2 模式、测一个循环、先只用水把系统养循环再放鱼
结果	量出来的数据，不是感想	瓶子测出的流量（L/分钟）、实际淹满的时间、每周的植株高度、水的清澈度记录
反思	出过什么问题、你改了什么	例如：原本 OP 设 5 分钟会溢水，看完第一个循环后减到 3 分钟

反思是最省力气填、却最能说服老师的一段，因为只有它能证明这套系统真的跑过——所以每一次失败和你怎么修的，都记下来。其他 RBT 自动化专题，比如自动垃圾桶，用的也是同一套报告框架。

汇报当天最常见的翻车原因

泵烧干了。这颗泵是靠流过它的水来散热和润滑的。就算只是「试一下」，在水外面开个几秒，轴承和叶轮就是在干转，然后马上发烫。每一次都要先把泵完全泡进水里——这也正是为什么缸快见底会把泵弄坏。

水位不知不觉降下去。开放式系统会从蒸发和叶片蒸腾失水，而装满的种植床在淹水阶段还扣着好几升。在缸壁上画一条最低水位线，每隔几天补一次水。想让它自动化的话，水位继电器控制器可以加一颗由传感器控制的补水泵。

水管堵了。新介质会带陶土粉，那些粉会积在泵的 7 mm 出水口里，直到流量掉了一半，外表却看不出哪里坏。装进种植床之前先把介质冲到流出来的水是清的，另外每周检查一次泵的进水滤篮。

定时器的单位停在秒。显示屏上的小数点决定单位，所以「030」可以是 30 秒，也可以是 30 分钟：三个小数点全亮代表分钟，末位一个点代表秒。每 30 秒 就开 3 分钟的泵，基本上等于一直在跑，床会溢出来，地上会湿一片。趁那个数值在闪的时候按 STOP 换单位，然后拿钟对一遍再离开。

第一天就把鱼放进去。硝化细菌的定殖是个慢过程——FAO 给新系统跑循环的时间是三到五个星期。先只用水把系统跑起来，因为第一天的氨根本还没有东西去转化它。想缩短这段时间，可以从一个已经跑了很久的鱼缸里抓一把介质或一块过滤棉，掺进你的种植床里当菌种。你的专题时间表要照这个数字来排，而不是反过来。

常见问题

用一句话说，做 RBT 专题的鱼菜共生是什么？

鱼菜共生是鱼和植物之间一个封闭的水循环。鱼排出氨，住在种植床介质表面的硝化细菌把它转成硝酸盐，植物的根把硝酸盐当肥料吸走，过滤好的水再靠重力流回鱼缸。

中二的鱼菜共生 RBT 专题报告里要有什么？

六个部分：目标（一句可以量度的话）、设计（带标注的草图，以及每个决定的理由）、材料与工具（完整清单，附数量和规格）、步骤（编了号、别人照着能重做一遍）、结果（量出来的数据，例如泵的流量、实际淹满的时间和每周植株高度），还有反思（出过什么问题、你改了什么）。完整框架和示范内容在上面那张报告表格里。

迷你鱼菜共生的泵应该多久开一次？

从开 3 分钟、停 30 分钟、无限重复开始。开的时间是从种植床的容积算出来的：5–10 升的盒子装满 LECA 之后需要 2–4 升水，而这颗泵在实际高度下大约每分钟给 1 升。停的时间够床排干、让根呼吸，又还没到介质会干掉的地步。

鱼菜共生的泵可以晚上关掉省电吗？

不可以。鱼整晚都在排氨，而把氨转化掉的细菌是好氧的——它们的氧气来自流动的水。断流九个小时，氨就积起来，细菌膜和根同时在变干。而且整套系统一个月也用不到一度电。

学校的鱼菜共生专题一定要用 Arduino 吗？

不一定。multi-function relay timer 模块设在 P3.2 模式，一行代码都不用写就能让泵按循环开关。只有在作业本身要求编程，或者你打算之后再加传感器时，才用 Arduino Uno 配单路继电器模块。

我的 5V 水泵在嗡嗡响，但水上不去，为什么？

三个常见原因，按这个顺序查。7 mm 出水口或进水滤篮被介质的粉堵了；水位降到泵在吸空气；或者种植床放得太高——这颗泵的流量过了半米就掉得很快，到一米几乎就没了。

最后更新：2026 年 9 月。有问题？WhatsApp 联系我们。