Stimmt die Formel aus dem Chatbot?
Ein Kollege aus der Instandhaltung hat den Messverstärker für den Kraftkanal der Presse von einem Chatbot auslegen lassen: RG = 75 Ω, Nullpunkt bei 0 V, voller Bereich bis 3,3 V. Er will das Gerät morgen an den Prüfstand stecken. Bevor jemand lötet, prüfst du die Auslegung gegen das Datenblatt des INA126 und gegen deine eigene Auslegung aus Teil 3.
Erst du: Was zeigt das Gerät mit RG = 75 Ω bei Nennkraft am Prüfstand?
Die Wägezellenbrücke liefert bei 1600 kN genau 5,0 mV.
Deine Aufgaben
1Lass die KI auslegen10 min
Gib dem Chatbot der Schule genau diesen Auftrag. Sichere die Antwort im Wissensspeicher.
Kein Chatbot an deiner Schule freigegeben? Prüf diese Antwort
Um die Auflösung des Umsetzers voll zu nutzen, soll Nennkraft 3,3 V ergeben, Kraft null 0 V.
Für den INA126 gilt V = 1 + 50 kΩ geteilt durch RG:
Auflösung: 1600 kN geteilt durch 4096 Digit ergibt rund 0,39 kN je Digit.
Offset: 250 µV · 667,7 = 0,167 V, das sind nur rund 5 % des Bereichs. Das lässt sich per Tara in der Software abziehen und ist damit vernachlässigbar.
- Markiere in der Antwort jede Annahme der KI mit dem Textmarker.
- Notiere: Welche Formel nutzt die KI, und woher könnte sie stammen? Welche Grenzen aus Teil 1 und Teil 3 kommen nicht vor?
2Prüf die Formel an der Primärquelle15 min
- Schlag im Datenblatt des INA126 die Verstärkungsformel nach. Notiere Seite oder Abschnitt.
- Berechne die tatsächliche Verstärkung mit RG = 75 Ω.
- Berechne die Ausgangsspannung bei Nennkraft am Prüfstand, wenn der Nullpunkt bei 0 V läge.
- Für welchen Baustein gilt die Formel der KI? Such im Netz und gib die Quelle an.
3Leg die Grenzen daneben15 min
Nimm deine Auslegung der Signalaufbereitung aus Aufgabe 3.1 dazu.
- Zeichne die Spannungsachse von 0 V bis 5 V und trage ein: Aussteuerbereich des INA126 an einseitig 5 V, genauer Bereich des Umsetzers, Schadensgrenze des Eingangs.
- Wo liegt der Nullpunkt der KI, wo kann der INA126 ihn tatsächlich ausgeben?
- Prüfe in der Szene: Stell 75 Ω, Prüfstand und Kraft 0 % ein. Welche Kraft zeigt die Software an?
4Finde die Fehler der KI15 min
Lege die Antwort aus Aufgabe 1 neben das Datenblatt und deine Auslegung.
| Prüfpunkt | KI | Datenblatt und du |
|---|---|---|
| Verstärkungsformel und Quelle | ||
| Bereich bis 3,3 V: Mess- oder Schadensgrenze? | ||
| Nullpunkt 0 V an einseitiger Versorgung | ||
| Reserve für 125 % Überlast | ||
| Offset: 5 % vernachlässigbar? | ||
| Zweiter Einsatzort Anlage mit 8,0 mV |
Ordne jeden Fehler ein: Rechenfehler, falsche Annahme, fehlende Information oder nicht belegt?
5Prüf beide Auslegungen in der Szene15 min
Du hast oben noch keine Vermutung abgegeben.
- Stell 75 Ω, Prüfstand, Nullpunkt 0 V und die Formel der KI ein. Notiere Spannung am Umsetzer und angezeigte Kraft bei 0 %, 50 % und 100 %.
- Stell deine Auslegung ein: 470 Ω, Nullpunkt 1,18 V, Datenblattformel. Notiere bei 100 % und 125 %.
- Lass 470 Ω stecken und schalte auf Anlage. Was zeigt das Gerät? Was folgt daraus für die Kennzeichnung der Steckbrücke?
6Befund an den Auftraggeber10 min
- Schreib drei Sätze: Was wäre mit RG = 75 Ω am Prüfstand passiert? Welche Auslegung gilt? Welche Quelle belegt die Formel?
- Schreib einen Satz, wie euer Team künftig mit Formeln aus einem Chatbot umgeht.
- Setz unter euren Befund den KI-Vermerk aus dem KI-Führerschein: wofür ihr die KI genutzt habt und was ihr geprüft habt.
Rechenwege und Lösungen
Erst rechnen, dann aufklappen. Auf eltutor.de liegt hier der Stift mit Textmarker und Radierer.
2Die Formel aus dem DatenblattLösung
Der INA126 kann an 5 V nur bis rund 4,1 V ausgeben. Ab 61,6 % der Nennkraft liegt der Umsetzereingang über 3,3 V und kann Schaden nehmen, ab 45,7 % verlässt das Signal den genauen Bereich bis 2,45 V. Die Formel V = 1 + 50 kΩ geteilt durch RG gehört zum INA128, einem anderen Instrumentenverstärker desselben Herstellers.
3Grenzen und NullpunktLösung
Nutzbar ist nur die Überlappung: INA126 linear von 0,95 V bis 4,1 V, Umsetzer genau von 0,15 V bis 2,45 V, also 0,95 V bis 2,45 V.
Der Nullpunkt von 0 V ist an einseitiger Versorgung nicht erreichbar. Die Presse ist leer, und das Gerät zeigt 455 kN. Eine Tara würde das zwar abziehen, aber dann fehlen unten die kleinen Kräfte, und der Messbereich schrumpft weiter.
4Die Fehler der KILösung
- Nicht belegt, Formel: Die KI nennt die Verstärkungsformel des INA128 für den INA126. Beide klingen ähnlich, das Datenblatt des INA126 sagt V = 5 + 80 kΩ geteilt durch RG. Mit 75 Ω verstärkt er 1 071,7fach statt 667,7fach, 60 % mehr.
- Falsche Annahme, Bereich: 3,3 V ist die Schadensgrenze des Eingangs, nicht die Messgrenze. Genau misst der Umsetzer nur bis 2,45 V, das habt ihr in Teil 1 gemessen.
- Fehlende Information, Nullpunkt: An einseitig 5 V kommt der Ausgang des INA126 im ungünstigsten Fall nicht unter 0,95 V. Ein Nullpunkt bei 0 V verschluckt kleine Kräfte.
- Fehlende Information, Überlast: Die Presse kann 125 % erreichen. Wer die Verstärkung auf den vollen Bereich legt, hat für die Überlast keinen Platz mehr.
- Falsche Annahme, Offset: 5 % klingt klein, sind aber 80 kN scheinbare Kraft. Der Fehler in Prozent hängt nur vom Verhältnis 250 µV zu 5,0 mV ab, nicht von der Verstärkung. Eine Tara hilft nur, wenn der Offset stabil bleibt; die Drift bleibt.
- Fehlende Information, zweiter Einsatzort: Die KI kennt nur den Prüfstand. An der Anlage liefert die Brücke 8,0 mV, dafür braucht es eine zweite, umschaltbare Verstärkung.
- Kein Rechenfehler: Mit ihrer Formel rechnet die KI sauber: 50 kΩ geteilt durch 659 ergibt 75,9 Ω. Falsch ist die Quelle, nicht die Arithmetik.
5Beide Auslegungen im VergleichLösung
| Einstellung | Kraft | U am Umsetzer | Anzeige |
|---|---|---|---|
| KI: 75 Ω, 0 V, Formel der KI, Prüfstand | 0 % | 0,95 V | 455 kN |
| KI: 75 Ω, 0 V, Formel der KI, Prüfstand | 50 % | 2,68 V | 1 284 kN |
| KI: 75 Ω, 0 V, Formel der KI, Prüfstand | 100 % | über 3,3 V | Schaden |
| Auslegung: 470 Ω, 1,18 V, Prüfstand | 100 % | 2,06 V | 1 600 kN |
| Auslegung: 470 Ω, 1,18 V, Prüfstand | 125 % | 2,28 V | 2 000 kN |
| Auslegung: 750 Ω, 1,18 V, Anlage | 125 % | 2,30 V | 2 000 kN |
| falsch gesteckt: 470 Ω an der Anlage | 100 % | 2,58 V | 2 560 kN |
Mit der Auslegung der KI ist das Gerät nach dem ersten Hub kaputt, und vorher zeigt es falsche Werte, die trotzdem plausibel wirken. Die eigene Auslegung hält Nullpunkt, Nennkraft und Überlast im genauen Bereich. Eine falsch gesteckte Brücke zeigt 60 % zu viel: Die Stellung muss eindeutig beschriftet sein.
So setzt du den Baustein ein
Eine eigene Lektion zu 90 Minuten am Ende von Teil 3, wenn die Auslegung der Signalaufbereitung aus Aufgabe 3.1 steht. Die Lernenden brauchen den KI-Führerschein Teil 2 nicht vorher, er hilft aber bei Aufgabe 4.
Ohne freigegebenen Chatbot
Solange an deiner Schule kein Chatbot freigegeben ist, nutzen die Lernenden in Aufgabe 1 die fertige Antwort unter dem Auftrag. Sie ist typisch: Die Formel eines verwandten Bausteins wird sicher und ohne Quelle genannt, der Rechenweg ist sauber, und die Grenzen aus der Schaltungsumgebung fehlen. Genau daran lernen die Lernenden, dass jede Formel aus einem Chatbot an der Primärquelle geprüft werden muss.
Laborvorschlag
INA126 auf dem Steckbrett aus Teil 3, an seinen Eingang eine einstellbare Differenzspannung aus einem Teiler (0 mV bis 6 mV um 2,5 V Gleichtakt). Erst mit 75 Ω und REF an Masse aufbauen, den ESP32 dabei nicht anschließen, sondern den Ausgang mit dem Multimeter messen: Er bleibt bei 0 mV über 0,9 V und steigt schon bei rund 3 mV über 3,3 V. Dann 470 Ω und REF über den gepufferten Teiler und erneut messen.
Woran du gute Ergebnisse erkennst
- Die Formel wird mit Quelle aus dem Datenblatt belegt, mit Seite oder Abschnitt.
- Schadensgrenze, genauer Bereich und Aussteuerbereich werden unterschieden.
- Der Offset wird als scheinbare Kraft angegeben, nicht nur in Prozent.
- Beide Einsatzorte und die Überlast werden geprüft.
- Der Befund nennt Folge, richtige Auslegung und Quelle und trägt den KI-Vermerk.
Typische Lücke: Die Lernenden finden die falsche Formel, rechnen aber mit der richtigen Formel wieder auf 3,3 V. Frag nach: Ist 3,3 V eine Messgrenze?
Abdeckung KMK-Kompetenzrahmen KI
Schwerpunkt 1.2.2 Primärquelle: Die Lernenden prüfen eine Formel aus einer KI-Antwort am Datenblatt des Herstellers, finden die Verwechslung mit einem verwandten Baustein und belegen ihre Auslegung mit der Quelle. Nebenbei Prüfen und belegen aus dem KI-Führerschein Teil 2 (Aufgabe 4) und Kennzeichnen aus Teil 3 (Aufgabe 6).
Fachschule LF 3 Retrofit statt Neukauf, KI-Baustein: Auslegung eines Messverstärkers durch einen Chatbot am Datenblatt des INA126 geprüft, die falsche Verstärkungsformel und fehlende Grenzen gefunden und einen Befund mit Quelle und KI-Vermerk geschrieben.
Werte aus Fachschule LF 3, Teil 3, Lernangebot Messverstärker und Filter (Brückenspannung 5,0 mV und 8,0 mV, INA126 an 5 V, Aussteuergrenzen 0,95 V und 4,1 V, Umsetzer 0,15 V bis 2,45 V, Offset 250 µV, Nennkraft 1600 kN, Überlast 125 %, UREF 1,18 V). Unterrichtswerte, eigene Darstellung für den Unterricht. Verstärkungsformeln laut Datenblatt INA126, Texas Instruments und Datenblatt INA128, Texas Instruments. Die Antwort im Notweg ist eine typische Chatbot-Antwort, für den Unterricht formuliert.