Расчет светотехнических характеристик компонентов панели управления

Остальные данные будут уточняться непосредственно в расчётах.

 

2. РАСЧЁТ РАЗМЕРОВ ПАНЕЛИ УПРАВЛЕНИЯ

 

Размеры (площадь) ПУ определяются не только конструктивными  требованиями (суммарной площадью компонентов, которые необходимо расположить на панели с учётом коэффициента заполнения панели), но и требованиями инженерной психологии.

Таблица 2.1 - Формулы используемые для расчёта размеров панелей управления

Формула	Название	Номер формулы
	Максимальная длинна ПУ	(2.1)
	Максимальная высота ПУ	(2.2)
	Максимальная площадь ПУ	(2.3)
	Площадь оперативного поля зрения	(2.4)
	Минимальная площадь ПУ	(2.5)
	Пределы фактической площади ПУ	(2.6)

 

Таблица 2.2 - Пояснения формул

Переменная	Название
h	Линейные размеры оперативного поля зрения
N	Количество компонентов, расположенных  на ПУ
	Фактическая площадь

 

Таблица 2.3 – Исходные данные

Обозначение	Значение	Единицы измерения	Название
	90		Горизонтальный угол периферического  зрения
	0,6	м	Расстояние до панели управления
	75		Вертикальный угол периферического  зрения
	6		Оперативный угол зрения
N	24	штук	Количество компонентов ПУ
	0,01775	м	Фактическая площадь ПУ

 

Расчёт

Максимальная длинна ПУ

 

 

 

 

Максимальная высота ПУ

 

Максимальная площадь  ПУ

 

Площадь оперативного поля зрения

 

Минимальная площадь ПУ

 

Фактическая площадь ПУ

 

Предел фактической площади  ПУ

 

 

 

Таблица 2.4–Результаты вычислений

Формула	Результат	Единицы измерения
	1.2	м
	0.92	м
	1.105	м
	39.551	cм2
	158,204	cм2

 

Фактическая площадь ПУ лежит в допустимом пределе.

 

3. РАСЧЁТ РАЗМЕРОВ КОМПОНЕНТОВ ПАНЕЛИ УПРАВЛЕНИЯ

 

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

 

Таблица 3.1 - Формулы используемые для расчёта размеров компанентов панелей управления

Формула	Название	Номер формулы
	Минимально допустимая высота знака	(3.1)
	Минимально допустимая ширина знака	(3.2)

 

Таблица 3.2 - Пояснения  формул

Переменная	Название
	Допустимый (минимальный) угловой  размер знака
F	Формат знака
	Число знаков индикаторного устройства, по вертикали
	Число знаков индикаторного устройства, по горизонтали

 

Так как все знаки на панели управления состоят только из символов, расчёт будем производить  только для простых знаков.

Таблица 3.3 – Исходные данные

Обозначение	Значение	Единицы измерения	Название
	15		Допустимый минимальный угловой  размер знака, для простых
			Формат знака

 

Расчёт

Перевод угловых минут  в градусы

 

Минимально допустимая высота простого знака

 

Минимально допустимая ширина простого знака

 

 

Таблица 3.4 – Результаты вычислений

Формула	Результат	Единицы измерения
	2,618	мм
	1,8	мм

 

Фактические размеры компонентов  составляют:

для знаков 11, 20         9 х3;

для знака 12         5 х 1;

для знака 13         5 х 3;

для знаков надписей 14-16, 21-24      5 х 3;

для знака 18         5 х 2;

для знака 19         5 х 3;

для знаков надписи 19        9 х 5,4.

Ширина знака 12 меньше минимально допустимой, но данный знак является вертикальной чертой, и требуется различать  только его расположение, а значит данный знак хорошо различим. Размеры всех компонентов больше минимально допустимых размеров.

 

4. РАСЧЁТ СВЕТОТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК КОМПОНЕНТОВ ПАНЕЛИ УПРАВЛЕНИЯ

 

Все компоненты ПУ должны иметь не только соответствующие размеры, определённые ранее, но и хорошо выделяться на окружающем их фоне при соответствующей (заданной) внешней освещённости. То есть они должны иметь необходимый контраст по отношению к фону.

 

Таблица 4.1 - Формулы  используемые для расчёта светотехнических характеристик компонентов панелей управления

Формула	Название	Номер формулы
	Пределы контрастности предмета на некотором фоне	(4.1)
	Коэффициент контрастности для  прямого контраста	(4.2)
	Коэффициент контрастности для  обратного контраста	(4.3)
	Яркость предмета или фона	(4.4)
	Яркость отражения	(4.5)
	Оперативный порог	(4.6)
	Угловые размеры компонентов	(4.7)
	Яркость излучения	(4.7)

 

Таблица 4.2 – Исходные данные

Обозначение	Значение	Единицы измерения	Название
min	300		Освещённость поверхности минимальная
max	500	лк	Освещённость поверхности максимальная
	600		сила света светодиода
	0,2		Коэффициент отражения поверхностью индикатора
	0,1		Коэффициент отражения фона индикатора
	1		Косинус угла наблюдения за компонентом (0◦)

 

Расчёт

Для пассивных компонентов:

Так как коэффициент контрастности  для пассивных компонентов одинаков при любой освещённости, имеет смысл проводить его расчёт только для минимальной освещённости.

Яркость отражения компонента 1

 

Остальные результаты вычислений приведены в таблице 4.3

Яркость пассивного компонента равна яркости его отражения:

 

Яркость отражения фона

 

Остальные результаты вычислений приведены в таблице 4.3

Яркость фона равна яркости  отражения фона:

 

Для компонентов 1, 2, 7-10 (темный оттенок чёрного на более светлом оттенке чёрного фона) контраст будет являться прямым; а для компонентов 3-6 (серый на чёрном фоне), 11, 19, 20 (красный на чёрном фоне), 12-18, 21-24 (белый на чёрном фоне) и активных компонентов 3-6 (светящиеся диоды на чёрном фоне) контраст будет являться обратным.

Коэффициент контрастности  для прямого контраста (компонент 1)

 

Остальные результаты вычислений приведены в таблице 4.3

Для активных компонентов:

Ближайшими аналогами индикаторов являются: для индикаторов 3, 4 ̶ светодиод с переменным свечением АЛС331А, диаметр которого составляет 5 мм, а сила света ˗ 600 мккд [3], в качестве индикаторов 5 и 6 - светодиод зелёного свечения КЛ360Б, диаметр которого составляет 5 мм, а сила света ˗ 600мккд [3], соответственно для расчётов мы возьмём характеристики данных приборов.

Яркость отражения компонента 3

 

 

Яркость излучения компонента 3

 

Яркость предмета

 

 

Яркость фона

 

 

 

Коэффициент контрастности  для компонента 3 в активном режиме (обратный контраст)

при минимальной освещённости

 

при максимальной освещённости

 

Величина порогового контраста  К_ПОР определяется по графику для соответствующих значений яркости фона В_Ф, и угловых размеров компонентов (знаков).

Условие порогового контраста  можно считать выполненным, если оно выполняется для элемента с минимальным В_Ф и минимальным α_з . Такими элементами будут являться надписи 14-18, 21-24, находящиеся на чёрном фоне при минимальной освещённости: В_Ф=9,55 Кд/м², 5мм

 

Угловой размер

 

 

Пороговый контраст определяется по рисунку 3

Рисунок 3. Определение порогового контраста

 

Оперативный порог

 

 

 

Условие порогового контраста  выполняется для всех элементов.

 

Таблица 4.3 – Результаты вычислений для пассивных компонентов

№
1	3,822	9,554	0,6	Кп
2	3,822	9,554	0,6	Кп
3	19,108	9,554	0,5	Ко
4	19,108	9,554	0,5	Ко
5	19,108	9,554	0,5	Ко
6	19,108	9,554	0,5	Ко
7	3,822	9,554	0,6	Кп
8	3,822	9,554	0,6	Кп
9	3,822	9,554	0,6	Кп
10	3,822	9,554	0,6	Кп
11	33,439	9,554	0,714	Ко
12	81,21	3,822	0,95	Ко
13	81,21	3,822	0,95	Ко
14	81,21	9,554	0,882	Ко
15	81,21	9,554	0,882	Ко
16	81,21	9,554	0,882	Ко
17	81,21	9,554	0,882	Ко
18	81,21	9,554	0,882	Ко
19	33,439	9,554	0,714	Ко
20	33,439	9,554	0,714	Ко
21	81,21	9,554	0,882	Ко
22	81,21	9,554	0,882	Ко
23	81,21	9,554	0,882	Ко
24	81,21	9,554	0,882	Ко

 

Таблица 4.4 – Результаты вычислений для активных компонентов

№
3, 4	19,11	31,85	49,68	62,42	9,55	15,92	0,808	0,745
5, 6	19,11	31,85	49,68	62,42	9,55	15,92	0,808	0,745

 

Для компонентов 3-6 (индикаторы в пассивном режиме) условие 4,1 не выполняется. Рекомендуется поместить данные компоненты в светлую окантовку.

 

5. РАСЧЁТ ЭРГОНОМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ОРГАНОВ УПРАВЛЕНИЯ

 

Органы  управления, являющиеся компонентами ПУ, должны быть не только хорошо различимы  на ПУ, но и отвечать эргономическим требованиям. Их форма должна быть удобной для захвата рукой оператора, а размеры обеспечивать требуемое усилие для приведения их в действие.

 

Таблица 5.1 - Формулы используемые для расчёта эргономических управления

Формула	Название	Номер формулы
	Размер двухпозиционного ПЭ нажимного действия (*2-означает , что у данного приводного элемента две оси)	(5.1)
	Размер ПЭ нажимного действия	(5.2)

 

Таблица 5.2 - Пояснения формул

Переменная	Название
	Сопротивление перемещению (нажатию)
	Допустимое усилие
	Площадь оси органов управления

 

Таблица 5.3 – Исходные данные

№ в приложении	Вид ПЭ	Площадь ПЭ, мм2	Площадь оси, мм2	Сопротивление перемещению, Н	Допустимое усилие, Н
1	переключатель кнопочный двухпозиционный	525	53	5	1,6
7-10	переключатель кнопочный	38,5	8	4	1,4

 

Так как характеристики элементов, необходимые для расчётов неизвестны, то площадь оси элементов 7-10 примем равным 1/5 от площади приводных элементов, так как переключатель 1 имеет две оси, то площадь этих осей примем равной 1/10 от площади приводного элемента. Данные характеристики приблизительны и были установлены путём разборки аналогичных элементов бытового назначения, сопротивление перемещению определялось тем же путём [4,5].