Расчет размеров компонентов ПУ

 

Размеры компонентов ПУ, высота надписей, символов, знаков на ПУ и на компонентах (органах управления и индикации) должны быть такими, чтобы с заданного до ПУ расстояния оператор мог надежно их распознавать и безошибочно считывать информацию с индикаторов и надписей. Требуемая высота знака зависит как от расстояния до него, так и от освещенности.

Для расчета минимально допустимой высоты простого и сложного знаков используем формулу [1]:

 

(3.1)

 

где l – расстояние до ПУ (см. раздел 1);

– допустимый (минимальный) угловой размер знака (см.раздел1).

Рассчитаем минимально допустимую высоту простого знака

 

 

 

Для расчета минимально допустимой ширины простого и сложного знаков используем формулу [1]:

(3.2)

где F – формат знака (F=3/5);

– минимально допустимая высота простого и сложного знаков (3.1).

Рассчитаем минимально допустимую ширину простого знака

 

 

Определив минимально допустимые размеры знаков, проводим сравнение фактических размеров компонентов ПУ, которые должны быть больше минимальных.

 

 

Сравним фактические размеры на примере компонента, который имеет один из самых малых размеров: B =3, H =2 (позиция 36 таблица 1.3, приложение В) с минимально допустимыми размерами:

 

1,056 мм<3,00 мм и 1,760 мм<2,00 мм.

 

Как видно из сравнения значит, условие выполняется и компонент отвечает показателям.

После сравнения фактических размеров компонентов ПУ с минимально допустимыми размерами, установлено, что все компоненты больше минимально допустимых, следовательно, данные условия выполняется по высоте и ширине для всех органов управления и надписей.

 

Для расчета минимальных размеров многоэлементного индикаторного устройства (рисунок 3.1) для простых и сложных знаков используем формулы [1]

 

(3.3)

 

(3.4)

 

где N_в и N_г – число знаков индикаторного устройства

(позиция 1, таблица 1.3, приложение Г), расположенных

соответственно по вертикали и горизонтали,

– минимально допустимая высота простого и сложного

знаков (раздел 3),

– минимально допустимая ширина простого и сложного

знаков (раздел 3).

 

Рассчитаем минимальные размеры многоэлементного индикаторного устройства (рисунок 3.1) для простых знаков

 

 

 

Рисунок 3.1 – ЖК экран приемника AR8600

 

Определив минимально допустимые размеры индикаторного устройства, проводим сравнение фактических размеров ЖК экран приемника AR8600 (B =60, H =40, позиция 1 таблица 1.3, приложение Г), которые должны быть больше минимальных:

 

18,48<34; 19,008<46

 

После сравнения фактических размеров видно, что фактические размеры индикаторного устройства приемника AR8600 больше рассчитанных минимальных размеров, следовательно, отвечают показателям.

И так, рассчитав и сравнив минимально допустимые размеры знаков, индикаторного устройства с фактическими размерами, установлено, что размеры органов управления, надписей, символов и органов индикации панели управления стационарного сканирующего приемника AR8600 полностью соответствуют и удовлетворяют условиям минимальных допустимых размеров знаков. А это значит, что оператор, находится в комфортных условиях, может легко и быстро распознавать и безошибочно считывать информацию с индикаторов и надписей, не перенапрягает глаза – не приходится всматриваться в ЖК экран, при работе с данным приемником.

 

Расчет светотехнических характеристик

Компонентов ПУ

 

Компоненты панели управления устройства должны иметь не только соответствующие размеры, но и обладать необходимым контрастом по отношению к фону при заданном внешнем освещении. В соответствии с требованиями инженерной психологии необходимо обеспечить контрастность в пределах [1]

 

(4.1)

 

где К – коэффициент контраста.

Различают прямой (предмет темнее фона) и обратный (предмет светлее фона) контрасты.

Для прямого и обратного контраста коэффициент контраста определяется по формулам [1]

 

 

 

где – яркость фона, Кд/м²;

– яркость предмета (компонента, надписи, индикатора), Кд/м².

 

Яркость предмета или фона может состоять из двух составляющих – яркости отражения В_О и яркости излучения В_И [1]

 

В_{П (Ф)} = В_О + В_И (4.4)

 

 

где В_О – яркость отражения;

В_И – яркость излучения.

Для несветящихся (пассивных) компонентов

 

В_П = В_О. (4.5)

 

А светящие (активные) компоненты определяются исходя из выражения (4.4).

 

Яркость отражения определяется формулой [1]

 

 

где Е – освещенность поверхности, Лк (см. раздел 1);

ρ – коэффициент отражения поверхностью (см. раздел 1).

 

Используя приведенные формулы (4.2-4.6), а также данные из раздела 1, рассчитаем соответствующие яркости для пассивных компонентов панели управления.

Расчет яркости пассивных компонентов, расчет яркости фона и контраста:

- органы управления:

 

 

 

 

 

 

 

- надписи и символы:

 

 

 

 

 

 

 

 

Так же рассчитаем и для органов индикации, которые находясь в выключенном состоянии, являются пассивными.

 

 

 

 

 

 

Сведем все полученные результаты в таблицу 4.1.

 

Таблица 4.1 – Светотехнические характеристики пассивных компонентов

№ п/п	Цвет компо-нента	Цвет фона	Коэф. отраже-ния компо-нента	Коэф. отраж. фона, ρ	Вп(о), Кд/м^2	Вф, Кд/м^2	КО	КП
Органы управления
1,2,3,30	Черный	Черный	0,07	0,04	11,15	6,37	0,43	-
4-29	Белый	Черный	0,85	0,04	135,35	6,37	0,95	-
Надписи и символы
31-52	Белый	Черный	0,85	0,04	135,35	6,37	0,95	-
53-63, 65-76,78	Черный	Белый	0,04	0,85	6,37	135,35	-	0,95
64,77	Оранжевый	Белый	0,6	0,85	95,54	135,35	-	0,29
Органы индикации в пассивном режиме
	Зеленый	Черный	0,3	0,04	47,78	6,37	0,85	-

 

 

Площадь светящейся поверхности в рассматриваемом направлении

 

, (4.7)

 

где H и B габариты индикатора (таблица 1.3).

Яркость излучения B _И определяется силой света источника излучения и величиной площади светящейся поверхности [1]

 

 

где І – сила света источника в рассматриваемом направлении (в нашем случае есть зелёный цвет, примем для него значение I =8· , данные взяты из справочника по светодиодам, на электронном ресурсе [10]);

S – площадь светящейся поверхности в рассматриваемом направлении (4.7);

β – угол, под которым видна светящаяся поверхность наблюдателю

(угол между нормалью к светящейся поверхности и рассматриваемым направлением), примем его равным β =0^О.

Рассчитаем активный компонент позиции 1 (таблица 1.3, приложение Г), используя формулы (4.6-4.8)

 

 

 

Найдем яркость и по формулам (4.4) и (4.6) соответственно

 

 

 

Коэффициент контраста по формуле (4.2)

 

Результаты расчетов приведены в таблице 4.2.

 

 

Таблица 4.2 – Светотехнические характеристики активных компонентов

№ п/п	Цвет	Цвет фона	I, мКд на 10 мА	ВИ , Кд/м^2	ВО , Кд/м^2	ВП, Кд/м^2	ВФ, Кд/м^2	КО	КП
Индикаторы
	Зеленый	Черный			47,78	5047,78	6,37	0,9	-

 

Исходя из условия (4.1), проведем анализ контраста компонентов панели управления. Органы управления:

 

К _О(1,2,3,30) =0,43;

К_О(4-29) =0,95;

Подставляем в (4.1) значение K:

 

0,6 ≤ 0,43≤ 0,95;

0,6 ≤ 0,95≤ 0,95;

 

Надписи и символы:

 

К_О(31-52) =0,95;

К_{П(53-63, 65-76,64,78)} =0,95;

К_П(64,77) =0,29;

Подставляем в (4.1) значение K:

 

0,6 ≤ 0,95≤ 0,95;

0,6 ≤ 0,95≤ 0,95;

0,6 ≤ 0,29≤ 0,95;

Органы индикации (в пассивном режиме):

 

К_О(79) =0,85;

Подставляем в (4.1) значение K:

 

0,6 ≤ 0,85≤ 0,95;

 

Органы индикации (в активном режиме):

 

К_О =0,9

Подставляем в (4.1) значение K:

 

0,6 ≤ 0,9≤ 0,95;

 

 

Анализируя полученные неравенства, установили, что условие

0,6 ≤ К ≤ 0,95 для органов управления не выполняется в позициях 1, 2, 3 и 30 (таблица 1.3, приложение Б), в позициях 4-29 выполняется (таблица 1.3, приложение Б); для надписей и символов не выполняется условие только на позиции 63 и 77 (таблица1.3, приложение В), во всех остальных – выполняется. А это значит, что для тех компонентов, где не выполняется условие (4.1) инженерной психологии, восприятие этих компонентов оператором будет не достаточно четким, и чтобы обеспечить им оптимальную контрастность я рекомендую изменить цвет на более насыщенный. Для тех компонентов, где условие выполняется, в том числе и для органов индикации (а здесь данное условие выполняется как во включенном состоянии, так и в выключенном, т.е. и в пассивном и в активном режиме), оператору будет комфортно и удобно работать с данной панелью управления приемника, также восприятие этих компонентов оператором будет четким и не возникнет проблем при работе с устройством.

 

Определим пороговый контраст, который характеризует предельно возможное для глаза различие между яркостями предмета и фона для данной освещенности и размера предмета.

Оптимальное восприятие зависит и от углового размера компонента, который вместе с освещенностью определяет уровень порогового контраста К_ПОР. Оперативный порог должен быть в 10…15 раз больше предельно возможного, то есть [1]:

К_П, К_О ≥ (10...15) К_ПОР (4.9)

Для его определения воспользуемся графиком зависимости порогового контраста от яркости фона и угловых размеров компонента и формулой [1]:

 

 

где – высота компонента ПУ (знака, символа, ручки, кнопки,

светодиода) – см. раздел 1;

l – расстояние до ПУ (см. раздел 1).

Условие порогового контраста можно считать выполненным, если оно выполняется для элемента с минимальным В_Ф и минимальным α_з. Такими элементами будут являться надписи (минимальную яркость В_ф выбираем по таблице 4.1) позиции 4-29 (приложение В):

 

В_Ф = 6,37 Кд/м²;

 

К_ПОР=0,025. 15К_ПОР=0,375 ≤ К_П=0,95 – условие выполняется, следовательно, размеры компонентов выбраны правильно.

К_ПОР определим по графику (рисунок 4.1).

 

Рисунок 4.1 – График зависимости порогового контраста от яркости

фона и угловых размеров компонента [1]

К_ПОР=0,025

 

Исходя из данных расчетов можно сделать вывод, что условие выполняется для элемента с минимальным В_Ф и минимальным α_з, следовательно, выполняется и для остальных компонентов, значит, размеры компонентов выбраны правильно, из чего и следует, что оператору будет комфортно работать с данным устройством.