• Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
    • Institut für Physik - Didaktik der Physik

Erste Erfahrungen mit dem Cobra4

Viele Hersteller bieten inzwischen mobile Geräte zur digitalen Messwerterfassung an. Am bekanntesten sind dabei die Vertreter der Firmen Leybold (Cassy Mobile) und Vernier (Labquest 2). Der heutige Blogeintrag untersucht das Cobra4 System, welches von Phywe vertrieben wird.

 

Einleitung

Bei dem Phywe Cobra4 handelt es sich um ein quaderförmiges mobiles Gerät zur digitalen Messwerterfassung mit den Abmessungen (in mm) 155mm x 65mm x35mm. Ähnlich wie Cassy Mobile von Leybold oder Labquest 2 von Vernier ist es handlich und verfügt über eine eigene Stromversorgung.
Das Display des Cobra4 befindet sich in der oberen Gehäusehälfte und die Eingabe findet über ein in Ringform angeordnetes Steuerkreuz statt, in dessen Mitte sich die Bestätigungstaste befindet.
Die Sensoren liegen in modularisierter Form vor und können jeweils am oberen Ende angesteckt werden. Die vorhandenen Sensoren und deren Funktion werden im Abschnitt Sensoren genauer untersucht.

Des Weiteren gibt es ein Wireless-Modul, welches die Möglichkeit eröffnet, die Sensoren über einen USB-Empfänger direkt am Computer zu betreiben.

 

Bedienung

Das Bedienungskonzept des Cobra4 richtet sich an dem vorhandenen Steuerkreuz aus. Mit den Pfeiltasten nach oben und unten lassen sich verschiedene Einstellungsmöglichkeiten anwählen; die Tasten nach rechts und links ändern die Parameter der angewählten Einstellung.
Das Konzept ist einfach und lässt sich schnell erlernen. Die Simplizität fordert jedoch auch ihren Tribut. Es ist möglich zwischen verschiedenen Darstellungen hin und her zu schalten, wenn gerade eine Messung aufgenommen wird oder bereits aufgenommene Werte dargestellt werden sollen. Das Wechseln der Visualisierungsformen geschieht einzig über die Pfeiltasten nach rechts und links. Somit kann es unter Umständen passieren, dass erst eine Weile geklickt werden muss, bis die gewünschte Ansicht eingestellt wurde. Auf dem unteren Displayrand werden in der linken bzw. rechten Ecke kleine Symbole dargestellt, die eine Vorschau auf die Darstellungen links und rechts geben.
Somit lässt sich das Gerät optimal für einfache Messungen von Stromstärken, Bewegungen etc. verwenden. Bei umfangreicheren Messungen ist es von Vorteil, das Gerät an einen Laptop mit entsprechender Software anzuschließen und dort die Diagramme automatisch einrichten zu lassen oder gegebenenfalls manuell zu bearbeiten.

 

Sensoren

Das Cobra4 Messsystem wird in einem Aluminiumkoffer geliefert. In diesem befinden sich zahlreiche Sensoren und Adapter. Im Lieferumfang sind folgende Sensoren enthalten:

  • Beschleunigungssensor
  • Temperatursensor
  • Elektrizitätssensor (für Strom und Spannung)
  • Bewegungssensor
  • Timermodul
  • Kraftsensor
  • Wireless Modul (Datenübertragung, kein Messwertsensor)

Im Rahmen dieses Blogs wird auf den Bewegungs- und Elektrizitätssensor eingegangen. Der Herstellerseite ist zu entnehmen, dass insgesamt 30 Sensormodule für das Cobra4 System vorhanden sind.

 

Experimentieren

Erfahrungen mit dem Bewegungssensor:

In den vorangegangenen Seminarsitzungen wurde der Labquest 2 inklusive des Bewegungssensors untersucht. Es kam die Frage auf, wie sich der Bewegungssensor des Cobra4 Systems im Vergleich schlägt.

Der Aufbau des Systems war sehr einfach und schülerfreundlich. Das Sensormodul wird einfach auf das Hauptsystem aufgesteckt, ähnlich wie bei Cassy (Mobile). Im ersten Moment wurden wahllos Entfernungen gemessen; die Distanz zur Wand gegenüber, zum Fußboden oder auch zur nächsten Person. In allen Fällen waren die Ergebnisse ernüchternd. In den wenigsten Fällen waren die Ergebnisse richtig und eindeutig. Oftmals pendelte der angezeigte Wert zwischen weit auseinanderliegenden Werten hin und her.

Für Schüler eignet sich der Sensor somit nur bedingt, da eine schnelle und einfache Messung nicht durchführbar ist. Es muss viel Zeit für entsprechende Einstellungen und die Kalibrierung des Sensors vorgenommen werden.

 

Erfahrungen mit dem Elektrizitätssensor:

Der sogenannte Elektrizitätssensor ermöglicht die Messung von Strom- und Spannungswerten. Bei entsprechenden Schaltungen sind auch gleichzeitige Messungen möglich. Diese Möglichkeit wurde in dem Experiment wahrgenommen. Ziel war es, die U-I-Kennlinie verschiedener Glühbirnen aufzunehmen. Der Versuchsaufbau und die dazugehörige Schaltung kann der nachfolgenden Abbildung entnommen werden.

 

Versuchsaufbau und Schaltung des Cobra4. links: Messung der Stromstärke, mitte: Messung der Spannung, rechts: kombinierte Schaltung für Messung von Stromstärke und Spannung

 

Das Starten der Messung ist über das Cobra4 Gerät möglich, jedoch gelang es nicht, die beiden Messgrößen in ein U-I-Diagramm aufnehmen zu lassen. Zu diesem Zweck musste ein Laptop angeschlossen werden. Dort gelang mittels der Measure Software von Phywe die gewünschte Einstellung des Diagramms. Die Software stellt die Messwerte in Form eines Diagramms und einer Messtabelle dar. Eine beispielhafte Messung bzw. das dazugehörige Diagramm ist in der folgenden Abbildung zu sehen.

 

U-I-Diagramm aus der Measure Software, welches mit dem Cobra4 gemessen wurde

 

Nach Einrichtung des Diagramms erwies sich das Aufnehmen der Kurve als sehr einfach. Jedoch kommt es zu einer Art Verschmierung, wenn die Stromstärke zu fein dargestellt wird. Es folgt ein Diagramm mit einer etwas gröberen Skalierung der Stromstärke.

 

U-I-Diagramm aus der Measure Software, welches mit dem Cobr4 gememessen wurde (größere Achseneinteilung)

 

Die Darstellung der Messwerte ist nun nicht mehr so verschmiert und öffnet den Weg für die Deutung des Experiments. Die Tatsache, dass die Skalierung der Achsen für jede Messreihe von neuem manuell vorgenommen werden muss, erweist sich als großer Nachteil. Ferner war es nicht möglich, die Diagramme in eine Bilddatei zu exportieren. Dies musste über einen Export der Messwerte erledigt werden.

 

U-I-Diagramm aus QTI-Plot

 

Die Darstellung mittels QTI-Plot ist etwas besser, ist jedoch auch nicht vollständig frei von den erwähnten Verschmierungseffekten. Vermutlich liegt es an der Anzahl der Messungen, die durch die Sensoren durchgeführt wird. Es war jedoch nicht möglich die Rate manuell anzupassen.

 

Fazit

Die Bedienung des Cobra 4 ist meistens sehr intuitiv und geht schnell von der Hand. Im Vergleich zu Leybolds Cassy oder Verniers Labquest ist das digitale Messwerterfassungssystem von Phywe mit 350 Euro deutlich günstiger. Die Einstellungsmöglichkeiten der Sensoren erweisen sich aber als beschränkt und die dazugehörige Computersoftware ist in der Bedienung nicht intuitiv. Ferner bietet die Software nicht die Möglichkeiten wie beispielsweise die Software zu Cassy.
Die Bedienung des Cobra 4 ist flüssig, jedoch an einigen Stellen mit kurzen Wartezeiten verbunden. Die Einstellungsmöglichkeiten sind etwas unübersichtlich, da diese nur mit einigen kleinen Symbolen auf dem Display angezeigt werden.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Gerät für die Verwendung von Demonstrationsexperiment eingeschränkt zu empfehlen ist. In Schülerhänden ist aufgrund der oben genannten Gründe kein didaktischer Mehrwert zu erwarten.

17. Dezember 2017 | Veröffentlicht von Engin Kardas
Veröffentlicht unter Lehrmittelhersteller
Verschlagwortet mit , , ,

Schreiben Sie einen Kommentar

(erforderlich)