Средства отображения информации

Индикаторы.Индикатор (позднелат. indicator — указа­тель, от лат. indico — указываю, определяю) — прибор (устройство, элемент), отображающий ход процесса или состояние объекта наблюдения в форме, удобной для восприятия человеком (рис. 25, 28-30, 33цв. вкл.). Индикаторы должны отвечать следующим требованиям:

♦ позволять считывать информацию с требуемой точностью;

♦ исключать потерю информации из-за отражения внешне­го освещения от поверхности индикатора. В некоторых случаях следует предусматривать специальные средства, предотвращающие ухудшение условий восприятия ин­формации (экраны, колпаки, индикаторы, предохраняю­щие от освещения прямым солнечным светом, и т.п.);

♦ обеспечивать немедленную очевидность для операто­ра выхода из строя или неисправность индикатора;

♦ не иметь на лицевой стороне панели торговых знаков и наименований завода или фирмы-изготовителя, так же как и других обозначений, не связанных с функция­ми индикатора.

Стрелочные индикаторы.Стрелочные индикаторы обыч­но используются при считывании количественных и ка­чественных показателей, проверочном (контрольном) чтении, сравнении показателей.

Скорость и точность считывания показаний во многом зависят от того, с какого участка шкалы ведется считыва­ние. Круглые шкалы дают лучшие результаты при считы­вании показаний с центрального верхнего сектора, а гори­зонтальные — с центральной части шкалы (здесь они пре­восходят круглые); по мере же приближения к краям этих шкал скорость и точность считывания значительно падают. Форму шкалы нужно выбирать с учетом характера инфор­мации, для которой она предназначена.

Шкалы приборов градуируют штриховыми отметка­ми определенных размеров. Эти отметки подразделяются на главные, средние и малые. Точность считывания воз­растает с увеличением интервала между отметками, но лишь до определенного предела. Оптимальная длина ин­тервала между главными отметками 12,5— 18 мм (дистан­ция наблюдения 750 мм). Дальнейшее увеличение ухуд­шает считывание показаний прибора.

Увеличение числа мелких отметок приводит к сни­жению скорости и точности считывания. Оптимальная величина самого малого интервала 1,5 мм (дистанция наблюдения 750 мм). Если стрелка прибора останавлива­ется между отсеками шкалы при считывании показаний, то возникает необходимость зрительной интерполяции. Наилучшие результаты интерполяции наблюдаются тогда, когда оператор должен мысленно делить отмечен­ный интервал не более чем на 4 — 5 частей.

Зависимость между диаметром шкалы и точностью считывания показаний не является линейной. Минималь­ные размеры диаметра круглой шкалы (при расстоянии 750 — 900 мм от глаз оператора) составляют 40 — 60 мм. Однако нет существенной разницы в точности считыва­ния показаний шкал диаметром от 35 до 70 мм. При уменьшении диаметра до 17—18 мм и менее скорость и точность считывания значительно снижаются. То же наблюдается и при увеличении диаметра шкалы до 120 — 150 мм.

Эффективность считывания определяется не абсо­лютной величиной диаметра шкалы, а ее отношением к дистанции наблюдения, т.е. угловыми размерами шкалы. Оптимальные угловые размеры диаметра шкалы находят­ся в пределах 2,5 — 5 градусов.

Цифры на шкалу следует наносить прямыми линия­ми и только у главных отметок. Они должны быть про­стыми, без каких-либо украшений. Точность считывания цифр зависит от соотношения высоты, ширины и толщи­ны обводки. На последнюю влияют освещение и кон­трастность; оптимальное отношение толщины обводки к высоте цифр при диффузном освещении белых цифр на черном фоне составляет 1:10, а при таком же освещении черных цифр на белом фоне — 1:6. Отношение ширины к высоте должно составлять 2:3. Расстояние между циф­рами должно равняться половине ширины цифры.

Важное значение при считывании показаний со шкал имеет расположение стрелок и указателей:

♦ стрелка должна доходить до наименьшей отметки шкалы, но не перекрывать ее (минимальное расстоя­ние между концом стрелки и отметкой составляет не менее 0,4-0,8 мм, максимальное — не более 1,6 мм);

♦ рекомендуется, чтобы стрелка от центра вращения до самого кончика была того же цвета, что и отметки шкалы;

♦ стрелки для прямолинейных шкал должны быть отчетли­во видны; их изготовляют довольно широкими у осно­вания, но к концу, обращенному к шкале, они сужают­ся, переходя в ясно видимую точку;

♦ стрелки не должны закрывать цифр, а цифры следует размещать с наружной стороны шкалы.

Шкалы, размещенные по краям очень больших па­нелей, снабжаются сигнальными лампочками; желатель­но, чтобы яркость лампочки при отклонении прибора от нормы менялась.

При конструировании и размещении стрелочных ин­дикаторов необходимо учитывать следующие требования:

♦ стрелочные индикаторы на панели следует устанавли­вать в плоскости, перпендикулярной линии взора;

♦ цифры должны быть нанесены на шкалы вертикально; значение цифровых показателей на круглых шкалах возрастает по часовой стрелке;

♦ градуировка шкал не должна быть более мелкой, чем этого требует точность самого прибора;

♦ наилучшими являются шкалы с ценой деления 1,5, 10; для шкал, установленных на одной панели, необходи­мо выбирать одинаковую систему делений и одинако­вые цифры;

♦ при конструировании стрелок параллакс следует свес­ти к минимуму; конец острия стрелки не должен быть шире самого малого деления, чтобы не заслонять цифр и отметок;

♦ при одновременном контрольном считывании с не­скольких приборов стрелки устанавливаются так, чтобы они при нормальных условиях работы имели одинаковое направление;

♦ для облегчения контрольного считывания рабочие и перегрузочные диапазоны следует выделять цветом;

♦ необходимо, чтобы фон шкалы был матовым и на стен­ках приборов не наблюдалось бликов;

♦ поверхность шкалы не должна быть темнее панели, в то время как каркас шкалы может быть темнее;

♦ между цветом фона шкалы и цветом делений и надпи­сей нужно сохранять максимальную контрастность.

Освещение шкалы должно быть равномерным, а степень освещенности должна регулироваться. Счетчики.Используются для получения количественных данных, когда требуется быстрая и точная индикация.

Счетчики следует ставить как можно ближе к по­верхности панели, чтобы свести к минимуму параллакс и тени, обеспечить максимальный угол видения.

При последовательном считывании цифры должны следовать друг за другом, но не чаще двух за 1 с.

Показания счетчиков, используемые для индикации последовательности работы оборудования, должны сбра­сываться автоматически по завершении работы. Необхо­димо предусмотреть возможность ручного сброса.

Счетчики по возможности должны иметь собствен­ное свечение, а отделка поверхности барабанов счетчи­ков и окружающих их поверхностей должна сводить к минимуму отсвечивание. Целесообразен высокий цвето­вой контраст цифр и фона (черные цифры на белом фоне и наоборот).

Индикаторыс подсветом.Применяются для отображе­ния информации, требующей немедленной реакции опе­ратора либо привлекающей его внимание к состоянию

системы. Такие индикаторы могут иногда использоваться персоналом, выполняющим функции технического об­служивания и регулирования.

Если индикаторы предназначаются для использова­ния в условиях различной освещенности, в них следует предусмотреть возможность регулирования яркости. Пределы регулирования яркости должны обеспечивать хорошую различимость информации, отображаемой на индикаторе, при всех предполагаемых условиях освещен­ности; индикаторы не должны казаться светящимися, когда они не светятся, и восприниматься погасшими, когда светятся. Для индикаторов на лампах накаливания рекомендуется также использовать лампы с резервными нитями накаливания или сдвоенные лампы, чтобы в слу­чае отказа одной нити лампы сила подсвета уменьшалась, указывая тем самым на необходимость замены лампы, но не настолько, чтобы оператор не мог работать.

Индикаторные лампы, которые используются редко или только для целей технического обслуживания и ре­гулирования, должны быть закрыты или невидимы при эксплуатации системы, но легко досягаемы. Следует предусмотреть возможность контроля ламп. Желательно, чтобы конструкция обеспечивала возможность проверки всех ламп сразу, а также съема ламп с лицевой индика­торной панели без применения инструментов или каким-либо иным быстрым и удобным способом.

Экраны индикаторов или стекла с надписями следует контролировать так, чтобы исключалась возможность случайной их перестановки.

Печатающие устройства.Конструкция таких устройств должна обеспечивать простое и быстрое введение и снятие печатных материалов. Должна быть предусмотре­на надежная индикация расходуемого материала (бумаги, чернил, ленты). Там, где это нужно, печатающие устрой­ства следует располагать таким образом, чтобы на ленте легко можно было делать различные записи и пометки, не снимая ее с самописца. Информация на ленте должна быть напечатана так, чтобы ленту можно было отрывать по мере ее поступления из устройства. Графопостроители.Используются для записи непрерыв­ных графических данных. Вычерчиваемые штрихи долж­ны быть легко видимы и не закрываться пером или его рычагом. Контраст между вычерчиваемой линией и фоном должен быть не менее 50%. Для выходящего из графопостроителя бланка с вычерченными данными предусматривается специальное приемное устройство. Для интерпретации графических данных оператор дол­жен иметь вспомогательные средства, однако эти средст­ва не должны затемнять или искажать полученные дан­ные. При необходимости графопостроители следует рас­полагать таким образом, чтобы в вычерченной информа­ции можно было производить соответствующие записи и пометки, не снимая бланка с графопостроителя. Знаковые светящиеся индикаторы.Предназначены для вывода смысловой буквенно-цифровой (символьной) ин­формации с электронных вычислительных устройств — аналоговых, цифровых вычислительных машин, преобра­зователей, бортовых вычислителей и т.п. — посредством элементов памяти и коммутации. В зависимости от способа высвечивания используются знаковые индикаторы разного типа. Наиболее широкое применение получили электролюминисцентные и газоразрядные знаковые ин­дикаторы.

Электролюминисцентные индикаторы синтезируют знаковую информацию на многосегментном матричном экране путем преобразования электрических сигналов в энергию свечения сегментов матрицы. Многоцветные электролюминисцентные индикаторы целесообразно ис­пользовать для многомерного кодирования знаковой ин­формации. Например, общая форма знака может исполь­зоваться для кодирования типа объекта, количественных характеристик его состояния, а цвет свечения — для ко­дирования качеств этого состояния (норма, предаварийное, аварийное, работа резервного оборудования и т.п.).

Конструирование и выбор электролюминисцентных знаковых индикаторов ориентированы на достижение:

♦ необходимого уровня яркости знака, достаточного для его различимости по сравнению с фоном при задан­ных параметрах внешней освещенности;

♦ читаемости и различимости знаков в пределах задан­ной длины алфавита;

♦ соответствия применяемых цветовых оттенков общепри­нятым параметрам основной гаммы цветов, используе­мых для цветового кодирования;

♦ контраста светящихся сегментов с фоном; отсутствия бликов в зоне высвечивания знаков (многосегментный экран) как за счет внутренних, так и внешних источни­ков подсветки;

♦ ремонтопригодности, возможности удобной замены вы­шедших из строя элементов;

♦ высокого уровня надежности безошибочного высвечи­вания всех сегментов синтезируемого знака за счет электронных схем контроля.

Цифровые знакосинтезирующие электролюмини­сцентные индикаторы по начертанию цифр могут быть разделены на три основные группы: с привычным начер­танием знаков; с удовлетворительной привычностью на­чертания; с непривычным начертанием знаков, рассчи­танным на специально подготовленных операторов.

Газоразрядные знаковые индикаторы (аркотроны, декатроны, полиатроны и др.) выполняются в виде цифр, букв или других знаков. Целесообразно использовать их в тех случаях, когда нет ограничений на недопустимость параллакса, например когда считывание показаний может производиться под оптимальным углом зрения.

При разработке и выборе газоразрядных знаковых индикаторов следует добиваться:

♦ отсутствия или предельно допустимого значения парал­лакса при изменениях угла обзора;

♦ отсутствия или предельного уменьшения маскировки (затед/нения, экранирования) задних светящихся знако­вых электродов (катодов) передними;

♦ хорошей читаемости и взаимной различимости зна­ков; отсутствия засвечивания ("зажигания") соседних знаковых электродов, заключенных в общий стеклян­ный баллон;

♦ возможности регулирования яркости свечения всех зна­ков; равномерности свечения в течение всего заданно­го периода высвечивания знаковой информации;

♦ малоинерционности высвечивания и гашения знаковой информации;

♦ отсутствия бликов, создаваемых как высвечивающими­ся знаками, так и внешними источниками освещения.

Сигнализаторы звуковые.Предназначены для привлече­ния внимания оператора. К ним относятся неречевые сообщения — источники звука, используемые на рабо­чем месте для подачи аварийных, предупреждающих и уведомляющих сигналов в тех случаях, когда: сообщение одномерное и короткое; требует немедленных действий; место приема информации слишком освещено или затем­нено; зрительная система оператора перегружена.

Конструкция звуковых сигнализаторов должна ис­ключать возможность создания ложной тревоги. Устрой­ство для звуковой сигнализации и его электрические цепи должны быть сконструированы так, чтобы тревож­ный сигнал сохранялся при отказе системы или оборудо­вания.

Звуковые сигнализаторы неречевых сообщений должны:

♦ привлекать внимание оператора путем неожиданной подачи сигнала, изменения уровня звукового давле­ния, увеличения длительности звучания, частоты следо­вания;

♦ сообщать оператору об отказе или изменениях в сис­теме "человек-машина";

♦ не перегружать слуховой анализатор оператора, не отвлекать внимание других операторов, не мешать ре­чевой связи, не утомлять оператора, не оглушать его при увеличении уровня звукового давления сигнала и не пугать при неожиданном появлении.

В звуковых сигнализаторах при наличии ручного отключения должен быть обеспечен автоматический воз­врат схемы в исходное положение для получения очеред­ного управляющего сигнала.

Частотная характеристика тональных сигналов должна быть в пределах 200 — 5000 Гц. При наличии вы­сокочастотного маскирующего шума допускается расши­рение предела до 10 000 Гц.

При наличии в помещении постов управления акус­тическими экранами частотная характеристика тональ­ных сигналов рекомендуется в пределах 200 — 1000 Гц. При изменении частоты тона шаг изменения должен быть не менее 3% по отношению к исходной частоте.

Предупреждающие и аварийные сигналы должны быть прерывистыми.

Несущая частота предупреждающих сигналов долж­на быть 200 — 600 Гц при длительности сигналов и интер­валов между ними 1 — 3 с, а аварийных сигналов — 800 — 2000 Гц при длительности интервалов 0,2 — 0,8 с.

Уровень звукового давления сигналов на рабочем месте должен быть в пределах от 30 до 100 дБ. -При маскировке шумом предельно допустимые уровни звуко­вого давления сигналов должны быть от ПО до 120 дБ.

При изменениях уровня звукового давления шаг изменения должен быть не менее 3 дБ. Уровень звукового давления аварийных сигналов должен быть не выше 100 дБ, предупреждающих — не выше 80 — 90 дБ, а уведом­ляющих — не менее чем на 5% ниже по отношению к уровню звукового давления аварийных сигналов.

Длительность отдельных сигналов и интервалов между ними должна быть не менее 0,2 с. При изменениях длительности звуковых посылок шаг изменения должен быть не менее 25% по отношению к исходной длитель­ности. Длительность звучания интенсивных звуковых сигналов не должна превышать 10 с.

Модуляция сигналов должна производиться измене­ниями амплитуды и частоты. При амплитудном модули­ровании глубина модуляции должна быть не менее 3% по отношению к несущей частоте.

При маскировке шумом используют звуковые сигна­лы, частота которых как можно больше отличается от наиболее интенсивных частот шума. Необходимо обеспе­чивать превышение порога маскировки звуковых сигна­лов от 10 до 16 дБ.

Словесные сигналы предостережения состоят из не­речевого настораживающего сигнала для привлечения внимания, а также из краткого стандартизованного рече­вого сигнала, который идентифицирует конкретные ус­ловия и предлагает соответствующие действия. Уровень словесных сигналов тревоги для критичных ситуаций должен быть по крайней мере на 20 дБ выше уровня помех в месте расположения оператора, принимающего сигнал. Голос, используемый для записи словесных сигналов предо­стережения, должен иметь хорошую дикцию, быть офи­циальным, беспристрастным и спокойным. Слова должны быть разборчивыми, соответствовать смыслу ситуации и краткими. Критические сигналы предостережения сле­дует повторять с паузой не менее 3 с между сообщениями до тех пор, пока положение не будет исправлено.

Система словесного предупреждения должна иметь блокировку режимов, выполненную таким образом, чтобы не допускать передачи сообщения, не имеющего отношения к сложившейся ситуации.

Громкость звукового сигнала предостережения должна регулироваться оператором или автоматически, с учетом производственных условий и факторов безопас­ности операторов. Движение регулятора громкости должно быть ограничено, чтобы любой сигнал был слы­шен оператору. В системе предостерегающей сигнализа­ции предусматриваются средства для ручного регулиро­вания громкости. Длительность звуковых сигналов предо­стережения должна быть не менее 0.5 с и может продол­жаться до соответствующей реакции (корректирующего действия) оператора или автомата. Завершение коррек­тирующего действия должно автоматически прекращать сигнал.

В аварийных ситуациях не следует использовать сигналы, которые остаются включенными или нарастают, если их отключение может мешать необходимым коррек­тирующим действиям.

Органы управления

Проектирование и выбор органов управления зави­сят от следующих факторов:

♦ структуры и особенностей деятельности оператора как при нормальной работе систем, так и при их отказе;

♦ антропометрических, психофизиологических характе­ристик человека;

♦ управляющих действий, которые должен производить оператор (включение, переключение, регулирование);

♦ рабочего положения тела человека; динамических ха­рактеристик рабочих движений (усилия, точность, диа­пазон, траектория и т.д.);

♦ технических характеристик объекта управления; инфор­мации, на которую должен отвечать человек или кото­рую должен вводить в машину;

♦ места расположения органа управления (на панелях пульта или вне его);

♦ характеристик рабочей среды (освещенность, вибра­ция, помехи и т.д.);

♦ наличия или отсутствия спецодежды и средств индиви­дуальной защиты [7, 16, 17].

Орган управления состоит из приводного элемента и исполнительной части. Размеры и форма приводного элемента рассчитываются в соответствии с размерами и формой тех частей тела человека, с которыми он сопри­касается.

Различают ручные и ножные органы управления. Предпочтение следует отдавать ручным органам, по­скольку руками можно управлять множеством органов различного типа, а для каждой ноги могут быть предна­значены не более двух.

Ручные органы управления рекомендуется использо­вать тогда, когда важны точность установки органа уп­равления в определенное положение, скорость манипу­лирования, а также когда нет необходимости в непрерыв­ном или продолжительном приложении усилий в 90 Н и более.

Усилия, прилагаемые к органам управления, не должны превышать допустимые динамические и (или) статические нагрузки на двигательный аппарат человека. Размещение органов управления на рабочем месте.При размещении органов управления следует учитывать:

♦ структуру деятельности человека; требования к часто­те и точности движений; требования к величине прила­гаемых усилий; положение тела и условия формирова­ния рабочей позы; размеры моторного пространства; условия сенсорного контроля, поиска и различения ор­ганов управления;

♦ условия идентификации функций органов управления; опасность неумышленного изменения функционально­го положения органов управления.

Требования к размещению органов управления ка­саются их размещения на рабочем месте относительно работающего, группирования и взаимного расположения на панели, относительно СОИ или управляемых объектов.

Размещение органов управления относительно работа­ющего.Размещение органов управления на рабочем месте оказывает значительное влияние на эффектив­ность и надежность работы системы. Органы управления должны быть сгруппированы в моторном пространстве рабочего места или на нескольких его участках. Органы управления постоянного действия, а также часто исполь­зуемые и аварийные следует всегда размещать в пределах оптимальных границ, а органы управления периодичес­кого и эпизодического действия — в пределах мини­мальных и максимальных границ моторного пространст­ва. Справа следует размещать органы управления посто­янного действия или наиболее часто используемые, по­скольку большинство людей действует преимущественно правой рукой.

Размещение органов управления зависит от харак­тера рабочего движения (толкание, давление, вращение и т.п.) и должно способствовать поддержанию рациональ­ной рабочей позы (выпрямленный корпус, исключение частых наклонов туловища, поворотов головы, держания рук на весу и т.п.).

По возможности органы управления нужно разме­щать так, чтобы работающий мог менять положение тела и позу. Большинство ручных органов управления посто­янного действия должно располагаться на уровне локтя (над полом, сиденьем) или чуть ниже, что является опти­мальным для работ, выполняемых стоя и сидя (рис. 7-17).Редко используемые ручные органы (2 — 3 раза в смену) могут располагаться на уровне плечевого пояса или луче-запястного сустава.

Органы управления должны отстоять от передней поверхности туловища оператора не менее чем на 150 мм. Оптимальная зона расположения органов управления находится на средней линии (+ 100 мм) от максимальной и минимальной границ досягаемости в горизонтальной плоскости по глубине и ширине (рис. 7-18).

Органы управления не следует располагать на внеш­них границах зон досягаемости для рук. Органы управ­ления, которые при случайном изменении их положения могут привести к нежелательным последствиям в состо­янии оборудования или безопасности работающих, сле­дует располагать на периферии моторного пространства или применять другие меры предосторожности.

Часто используемые и функционально важные орга­ны управления должны располагаться в пределах между минимальной и максимальной границами досягаемости моторного пространства.

На коллективных рабочих местах органы управле­ния совместного пользования следует размещать в общей или пограничной между работающими зоне моторного пространства.

Оператор должен иметь возможность манипулиро­вать органами управления при согнутом локте под углом 90— 145 градусов. Положение органов управления долж­но легко контролироваться, если управляющая деятель­ность требует экстренного обзора группы органов управ­ления. Хороший обзор и удобство использования органов управления достигаются путем ориентирования органов

управления и пультов на каждого оператора. С этой целью следует устанавливать:

♦ горизонтальные панели боковых пультов с наклоном в продольном направлении не менее 5 градусов, а в по­перечном — не более 45 градусов;

♦ боковые вертикальные панели с наклоном не менее 10 градусов относительно оператора;

♦ вертикальные панели центрального пульта управления с наклоном не менее 15 градусов в направлении опе­ратора.

Если в рабочей системе имеется несколько пунктов управления сходного или сопряженного характера, то сходные или сопряженные по функции органы управле­ния следует располагать на одних и тех же местах пане­лей управления. Если это требование выполнить невоз­можно, нужно четко отметить изменения в размещении органов управления.

При большом количестве органов управления их следует сосредоточивать на панелях пультов управления, щитов и т.п.

Группирование органов управления.Независимо от типа органы управления должны быть логически сгруп­пированы в определенную пространственную структуру с учетом:

♦ функционального назначения (принадлежность к одно­му комплексу оборудования, системе, агрегату, функ­циональному узлу);

♦ последовательности использования в зависимости от алгоритма деятельности оператора;

♦ времени использования (в период функционирования системы или ее подготовки к эксплуатации);

♦ характера режима работы системы; значимости орга­на управления для работы системы. При затруднении с реализацией этих требований предпочтение следует отдавать принципу группирования по функционально­му назначению системы. Нельзя располагать рядом ор-

ганы управления, используемые при нормальной рабо­те и в аварийных ситуациях.

Одинаковые типы органов управления следует рас­полагать так, чтобы они обеспечивали один и тот же эффект управления, если совпадает направление их ма­нипулирования (исключением являются ручные и нож­ные тормоза на транспортных средствах).

Если объект управления^включается или выключает­ся при помощи двух кнопок, то пусковую следует поме­щать выше кнопки выключения или справа от нее.

Органы управления одинаковыми системами долж­ны располагаться на пульте в соответствии с реальным расположением этих систем или объектов по отношению к его осям симметрии. Например, для объектов управле­ния, расположенных справа от оператора, соответствую­щие им органы управления должны располагаться на пульте справа от сагиттальной оси симметрии.

При определении расстояния между приводными элементами во внимание принимаются одновременность или последовательность использования органов управле­ния, способ захвата приводного элемента, его размеры, направление его перемещения, необходимость работы вслепую, возможность случайного включения, наличие спецодежды и спецобуви, наличие вибрации, степень подвижности рабочего места.

При последовательном использовании органов уп­равления их следует располагать по горизонтали слева направо или сверху вниз, а в пределах ряда — сверху вниз и слева направо и как можно ближе друг к другу.

При манипулировании органами управления всле­пую расстояние между смежными краями приводных элементов должно быть не менее 150 — 300 мм, в зависи­мости от зоны расположения органа управления. При работе с органами управления в перчатках это расстоя­ние должно быть увеличено.

Ручные органы управления следует размещать так, чтобы ни приводной элемент, ни рука работающего не закрывали расположенных рядом СОИ.

Перемещение органа управления при выполнении рабочих операций должно быть простым, легким, удоб­ным и обеспечивать максимальную эффективность воз­действия. Величина перемещения должна быть оптималь­ной и согласована с требованием точности.

При проектировании органов управления должен соблюдаться принцип совместимости двигательной реак­ции операторов и показаний индикаторов, согласно ко­торому показания индикатора должны вызывать естест­венные (ожидаемые) движения, соответствующие сте­реотипам двигательных реакций человека (табл. 7-3).

Направление перемещения органа управления по возможности должно быть мнемонически согласовано с воздействием, оказываемым на систему или ее отдельные агрегаты.

Если на панели расположено большое количество взаимосвязанных ручных органов управления и средств отображения информации, рекомендуется каждый орган управления располагать непосредственно под связанным с ним индикатором: справа от него — для правой руки, слева — для левой руки.

При размещении органов управления и соответству­ющих им средств отображения информации на разных панелях необходимо, чтобы:

♦ органы управления занимали положение, соответст­вующее положениям связанных с ними СОИ;

♦ панели с органами управления и СОИ не размеща­лись друг против друга;

♦ все индикаторы располагались в верхней части пане­ли, а все органы управления — в ее нижней части.

При использовании концентрических поворотных ручек, связанных с индикаторами, последние следует располагать в ряд слева направо, причем центральная ручка должна соответствовать крайнему левому индика­тору, средняя — среднему, а периферическая — крайне­му правому.

Если индикаторы, расположенные горизонталь­ными колонками, связаны с таким же образом рас­положенными органами управления, то крайний левый (верхний) индикатор должен соответствовать крайнему левому органу управления в верхнем ряду колонки, а крайний правый (нижний) индикатор — крайнему правому органу управления в нижнем ряду колонки (рис. 7-19).

Приводные элементы органов управления.При расчете конструктивных параметров приводных элементов сле­дует исходить из вида управляющих движений (при условии оптимального расположения их относительно человека и панели управления), типа захвата и возмож­ности минимизации прилагаемых усилий, заданного диа­пазона точности, быстродействия и надежности управля­ющего движения.

При расчете прилагаемых усилий необходимо учи­тывать:

♦ форму и размер захватной части органа управления;

♦ рабочее положение тела и степень его устойчивости (например, на движущемся объекте);

♦ положение управляющей части тела (руки, ноги) в про­странстве;

♦ частоту рабочих движений; направление приложения уси­лия в процессе совершения управляющего движения;

♦ физические возможности работающего (пол, возраст, рост, вес, силу соответствующих мышц при соверше­нии движений).

При расчете прилагаемого физического усилия сле­дует исходить из его оптимальной нормы для легких и средних работ (10—15% максимальной силы в задаваемом направлении движения).

Конструкция органа управления должна предусмат­ривать такое расположение осей передвижения привод­ных элементов, которое наиболее оптимально учитывало бы их пространственное положение на оборудовании по отношению к направлениям движений руки (ноги).

Все органы управления должны быть легко опозна­ваемы, информировать о состоянии управляемого объек­та и позиции приводного элемента в любой момент приложения управляющего усилия. Приводные элемен­ты органов управления должны различаться между собой как минимум по двум —трем признакам. Для этих целей используется кодирование формой, цветом, размером и размещением.

Форма приводных элементов органов управления должна быть наглядной, удовлетворять требованиям мнемоники и облегчать их использование. Для аварий­ных органов управления нужно предусматривать воз­можность не только зрительного, но и тактильного опознания. Кроме того, форма приводного элемента органа управления должна быть обусловлена морфоло­гическими и физиологическими особенностями управ­ляющих звеньев человеческого тела (пальцы, ладонь, стопа и др.), не должна вызывать излишних деформа­ций и неравномерных мышечных нагрузок при выпол­нении управляющих движений. Материал, из которого изготавливаются захватные части, должен быть гигие-

ничным, приятным на ощупь. Края органа управления должны быть закруглены и не иметь заусенцев.

Окраска приводных элементов органов управле­ния должна производиться в соответствии с их функ­циональным назначением. Например, органы управле­ния, относящиеся к кислородной системе питания, ок­рашиваются в голубой цвет, аварийные органы управле­ния — в красный.

Конструкция аварийных органов управления и ор­ганов управления, случайное включение или выключе­ние которых может привести к возникновению опас­ной ситуации, должна исключать возможность их не­произвольного включения или выключения. В частнос­ти, органы управления, использование которых недо­пустимо во время срабатывания автоматических уст­ройств (например, при ликвидации аварий), должны блокироваться. К средствам блокировки относятся: за­щитные скобы, фиксаторы, предохранительные уст­ройства, заглубление.

Кнопки и клавиши.Применяются для проведения бы­стрых операций типа "включено —выключено", требуют при управлении незначительных физических усилий,

позволяют осуществлять управляющие действия с наи­большей скоростью.

Приводной элемент кнопки при нажатии перемеща­ется вдоль оси фиксации, а клавиши — поперек оси (рис. 7-20, табл.7-4).Приводные элементы кнопок и клавишей должны иметь автоматическое возвратное движение. Кнопка может быть прямоугольной или круглой, клавиша же, как правило, всегда прямоугольная.

Рабочая поверхность кнопки может быть вогнутой или выпуклой, в зависимости от диаметра и способа нажатия. Покрытие кнопки должно быть гладким и вы­полнено из материалов с высоким коэффициентом тре­ния либо иметь насечку, нетравмоопасную для кожи пальцев. При частом использовании этого типа быстро­действующих выключателей (переключателей) целесооб­разно применять кнопки четырехугольной формы с за­кругленными углами и верхней кромкой. При редком использовании их можно заменять кнопкой круглой формы. Включение кнопки должно вызывать ощущение слышимого щелчка или ощущение других модальностей: тактильное, звуковое, световое (либо их сочетания в соответствии с избранной формой кодирования управля­ющего воздействия). Цвет кнопки должен отличаться от

цвета панели: на темных панелях устанавливают светлые кнопки, на светлых — темные или ярких, насыщенных тонов.

В целях исключения возможности случайного включения соседних кнопок расстояние между краями соседних кнопок должно составлять не менее 15 мм, при работе в перчатках — не менее 25 мм, а для кнопок, нажимаемых большим пальцем, — не менее 50 мм. В случае применения включателей (переключателей) при освещенности менее 300 лк и частоте нажатия более 5 раз в минуту размер приводных элементов между ними следует увеличить в 1.5 — 3 раза, а максимальное усилие должно быть не более 0,6 Н. Для особо важных команд целесообразно использовать клавиши, имеющие фик-

сатор или защелку, хорошо читаемую надпись, состоя­щую не более чем из трех строк. Для контроля операции включения клавишей целесообразно использовать подсвет. Рычажные переключатели (тумблеры).Применяются для быстрого включения, выключения и переключения режимов работы, не требуют при управлении больших физических усилий, хорошо опознаются на рабочем месте, позволяют осуществлять операции с большой ско­ростью.

Форма приводного элемента (рычажной части) тумблера может быть конусообразной, многогранной или цилиндрической с расширением на конце в виде шарика или лопатки. При кодировании тумблеров их форму можно изменять, однако не должно быть острых

кромок и граней. Можно кодировать тумблеры и разные позиции приводного элемента цветом, надписями и сим­волами.

На приводном элементе тумблера не допускаются плоские грани с радиусом перехода менее 0,2 мм — для тумблеров легкого типа и менее 0,5 мм — для тумблеров тяжелого типа. Приводной элемент тумблера должен иметь длину не менее 10- 15 мм и толщину в расширен­ном участке 3 — 5 мм. Межпозиционные перемещения рычажка должны выполняться в секторе 40 — 60 граду­сов — для двухпозиционного тумблера и в секторе 30 — 50 градусов — для трехпозиционного.

Положение тумблера, характеризующее его состоя­ние, должно легко распознаваться визуально, тактильно и на слух (как щелчок). Позиция приводного элемента "верх" должна соответствовать состоянию "включено", "низ"— состоянию "выключено". Тумблеры легкого типа должны рассчитываться на усилия до 7 Н, тяжелого — на усилия 7 - 25 Н.

Поворотные переключатели и регуляторы.Применяют­ся для операций включения —выключения, плавного не­прерывного или ступенчатого регулирования. Действия с ними требуют незначительных усилий, кодирование их легко осуществимо. Конструкция их должна обеспечи­вать сигнализацию об установлении каждой дискретной позиции посредством слышимого щелчка или ощущаемо­го скачкообразного изменения (рис. 7-21, 7-22).

Приводные элементы поворотных переключателей ступенчатого действия (селекторные переключатели) должны иметь указатель (стрелку, точку, метку и др.), а также надежное устройство подпружинной фиксации положения, которое должно обеспечивать возможность быстрого и однозначного определения позиции переклю­чения. На регуляторы не следует наносить никаких над­писей. Исключение составляют органы управления, рас­положенные близко друг к другу, а также приводные элементы шкального типа (с лимбом).

Торцевые переключатели используются для ввода цифр при одновременном их считывании (проверке). Торцевой переключатель дискретного действия должен иметь в каждой позиции приводного элемента либо слег­ка вогнутую рабочую поверхность, либо несколько вы­ступающий участок с накаткой. Кодирование можно осуществлять положением, пометками и цветом. Для позиций "включено" и "нормально" следует использовать цветовое кодирование. Возможность цифрового отсчета позиций торцевого переключателя должна быть обеспе­чена для всех рабочих поз оператора. Переключатели дискретного действия необходимо снабжать пружинны­ми фиксаторами.

Селекторные переключатели следует использовать для дискретного переключения от 3 до 24 исполнитель­ных позиций. Они должны быть снабжены пружинным фиксатором положений, движущейся стрелкой, ориен-тирной опорной линией, а также неподвижной шкалой. Контрастность ориентирной линии должна составлять не менее 50% цвета всего переключателя. Стрелка должна быть максимально приближена к шкале, чтобы параллакс от расстояния между позициями шкалы составлял не более 25%. Возможно кодирование стрелок формой при группировании нескольких селекторных переключателей с различными функциями. При этом необходимо избегать расположения позиций переключа­телей друг против друга. Для крайних позиций привод­ного элемента необходимо предусматривать стопоры. При манипулировании переключателями шкала не долж­на прикрываться рукой. Если управление переключате­лями осуществляется левой рукой, то деления на шкале и надписи следует размещать сверху и справа от пере­ключателя; если правой рукой — то сверху и слева от него. Отметки часто используемых режимов включения целесообразно располагать в наиболее удобной для обзо­ра части шкалы.

Размеры рукоятки электронного переключателя должны находиться в пределах: диаметр — 20—120 мм, ширина — 2-15 мм, высота — 10 — 55 мм.

Ручкам, рассчитываемым на точную регулировку, необходимо обеспечить диапазон поворотов на 30—60 градусов в каждую сторону от нулевой точки, а у рассчи­тываемых на большое усилие боковые поверхности долж­ны быть ребристыми для обеспечения надежного захвата. Расстояние между краями соседних ручек при работе пальцами должно составлять не менее 20 мм, при работе в перчатках — не менее 25 мм, при работе кистью — не менее 50 мм, при работе двумя руками — не менее 70 мм (табл.7-5).

Маховики и штурвалы.Предназначены для ступенчатых переключений и плавного регулирования, выполняемых одной или двумя руками. Они применяются в условиях, требующих значительных усилий либо точного регулиро­вания.

Маховик (ручное колесо со спицами или без них) — орган управления диаметром более 50 мм; штурвал (ру­левое колесо) — вид маховика, применяется для измене­ния направления движения объекта (рис. 7-23).

Для улучшения обзора управляемых объектов и удобства движения ногами рекомендуется использовать штурвал с двумя рукоятками, вращающимися на 90 — 120 градусов.

Обод маховика должен иметь круглую, овальную или близкую к ним форму, его поверхность не должна иметь острых углов и заусенцев; допускается волнистое профи­лирование. Рукоятки вращения маховика должны быть удобными для захвата и обеспечивать надежное удержа­ние в процессе управления; предпочтительны цилиндри­ческая, веретенообразная, грушевидная и другие удли­ненные формы с гладкой или рифленой поверхностью.

Оси вращения маховика и штурвала, рассчитывае­мые на управление двумя руками сидя, следует распола­гать в плоскости симметрии сиденья с отклонением не более 50 мм. Плоскость вращения маховика без рукоятки, вращаемого одной рукой сидя или стоя, должна находить­ся под углом от 10 до 60 градусов по отношению к предплечью, а с рукояткой — под углом от 10 до 90 градусов при вращении кистью с предплечьем и от 10 до 45 градусов при вращении всей рукой (рис. 7-24).

Маховики управления, за исключением рулевых колес, штурвалов, должны иметь надписи и указатели

положения, располагающиеся непосредственно на махо­виках либо рядом. Кодирование назначения маховиков целесообразно производить формой и размером, обо-дов — цветом и расположением в моторном пространст­ве. Конечные позиции маховика и штурвала следует снабжать стопором, а маховики, предназначенные для ступенчатых переключений, должны иметь пружинные фиксаторы.

Рукоятки маховиков, предназначенные для работы двумя руками, целесообразно делать поворачивающими­ся на своих осях, а рукоятки маховиков, рассчитываемых на работу одной рукой, должны иметь жесткую фикса­цию и гладкую поверхность.

Для повышения точности управления сопротивление рукояток усилию оператора должно составлять 7—12 Н. При переключении позиций маховиков с дискретным управлением дополнительное усилие, прикладываемое для перехода через фиксационную точку, не должно превышать 10% от основного. Минимальный интервал между позициями при ступенчатом переключении дол­жен составлять 45 градусов; допустимо кодирование по­зиций постепенным дискретным изменением необходи­мых дополнительных усилий от 0,6 до 0,1 Н. Основные размеры маховиков и штурвалов приведены в табл.7-6, а услилия, прилагаемые к ним, — в табл.7-7.

Для одновременного управления по двум или более параметрам допустимо сочетать конструкцию маховика или штурвала с другими органами управления (рычаг, кнопка, защелка и др.). При совместных управляющих действиях двумя руками на двух маховиках направления вращательных движений должны быть взаимно противо­положными. Маховики следует монтировать на панели

так, чтобы при управляющих движениях рука не закры­вала надписей, мнемознаков или индикаторов. Для этого целесообразно все обозначения и надписи размещать сверху и справа от обода — при работе левой рукой, сверху и слева — при работе правой рукой. Кривошипные рукоятки.Применяются для переключе­ний, требующих быстрого вращения и многих оборотов органа управления.или передачи значительных физичес­ких усилий на исполнительный орган.

Кривошипные рукоятки рекомендуется располагать справа (слева) от срединно-сагиттальной плоскости кор­пуса работающего, если вращение производится правой (левой) рукой, на высоте верхней трети бедра при работе стоя и на высоте локтя при работе сидя. При необходи­мости их можно устанавливать на маховике; кривошип­ная ручка служит для быстрого проворачивания, а махо­вик — для точной регулировки. Если кривошипная ручка используется для точной регулировки, то каждый оборот ее должен соответствовать значениям, кратным 1, 10, 100 и т.д. Рукоятка кривошипа должна свободно вращаться вокруг своей оси, которую рекомендуется устанавливать в горизонтальном положении перпендикулярно к фрон­тальной плоскости. Если ось кривошипа устанавливается вертикально, то высота кривошипной рукоятки должна находиться на уровне локтя или чуть ниже (рис. 7-25). Рычаги управления.Предназначены для ступенчатых переключений и плавного динамического регулирования одной или двумя руками при средних или больших уп­равляющих усилиях, быстрых движениях при коротком пути управления и прямых траекториях (рис. 7-26).

Форма и размеры рукояток рычагов должны обеспе­чивать удобство их захвата и надежного удержания в процессе управления. Предпочтительны рукоятки оваль­ной либо цилиндрической формы (допустимы конусооб­разные), с гладкой или рифленой поверхностью, без острых углов и заусенцев. В табл. 7-8 приведены размеры рукояток в зависимости от их формы.

Рычаги, применяемые для дискретных переключе­ний, должны быть снабжены надежной пружинной фик­сацией промежуточных и конечных положений, которые целесообразно ограничивать стопором. При использовании рычага для точного и непрерывного регулирования должна быть обеспечена опора локтю — при управляю­щих движениях кистью с предплечьем, предплечью — при движениях кистью, запястью — при движениях пальцами. Допустимо кодирование рукояток рычагов формой, размером и цветом.

Оптимальная сила переключения для точных или скоростных переключений рычагом составляет 30 Н. Рычаги управления необходимо устанавливать в пре­делах минимальной и максимальной зон досягаемости для рук с соблюдением требований безопасности. Руко­ятки рычагов, используемых при низкой температуре, следует изготовлять из материалов с низкой теплопровод­ностью. Максимально допустимое число позиций рычага равно 8. Рычаги, перемещаемые двумя руками, следует располагать в срединно-сагиттальной плоскости с откло­нениями в стороны не более 100 мм. Рычаги, перемещае­мые одной рукой, должны располагаться со стороны действующей руки на уровне локтя, при сгибании ее в локтевом суставе под углом 90 — 135 градусов и при направлении движения к себе—от себя.

Рычаг удобнее перемещать в вертикальной плоскости, чем в горизонтальной. Размах рычага не должен быть более 200 мм (в любую сторону). Направление его перемещения должно совпадать с направлением изменений управляемого объекта и соответствующего указателя индикатора. Рычаг следует устанавливать так, чтобы исключалась возможность случайного включения (выключения) других органов управ­ления. При необходимости выполнения управляющих дви­жений более чем в двух измерениях допустимо комбини­ровать рычаги с другими типами органов управления (штурвал, кнопка, защелка и др.).

Рычаги должны иметь хорошо обозреваемые надпи­си и указатели положения, направления перемещения, располагаемые на самих рычагах либо рядом с ними.

Значение усилий, прилагаемых к рукояткам рычагов управления, следует нормировать в зависимости от спо­соба их перемещения (табл.7-9). При выборе плоскости вращения рычага предпочтение следует отдавать верти­кальной плоскости.

Ножные органы управления.Предназначены для опера­ций типа включения—выключения и регулирования со­стояний объекта управления (табл. 7-10).

Решение о предпочтительном выборе ножных орга­нов управления следует принимать при необходимости:

♦ разгрузки рук для выполнения более тонких и точных движений, снятия излишних мышечных нагрузок, вызы­вающих утомление;

♦ установки одного из двух рабочих положений органа управления (включение—выключение, пуск-остановка);

♦ быстрой, хотя и грубой регулировки.

При частом и продолжительном пользовании нож­ными органами управления необходимо обеспечить ра­боту в положении сидя.

Усилие, прилагаемое к педали, определяется рядом факторов: типом объекта управления, конструктивным решением педали, положением работающего(сидя, стоя), частотой использования и т.п. Усилие, развиваемое ногой, больше в положении стоя. При выполнении работ в положении стоя следует по возможности избегать при­менения педалей. Если это необходимо, то педаль должна располагаться на высоте не более чем 200 мм от пола. Направление движения должно быть приблизительно вертикальным. Движения нажатия должны осущест­вляться только в голеностопном суставе.

Педали следует располагать в зоне досягаемости или в оптимальной зоне действия ног (рис. 7-25).Для обеспе­чения оптимального положения ноги угол в голеностоп­ном суставе должен составлять 90 —110 градусов, а в коленном — 110-120 градусов. При рабочих движениях педалью нужно учитывать оптимальное и максимальное

отклонения голени относительно горизонтальной плос­кости зоны действия (рис. 7-28).

Ножные кнопки, в отличие от педалей, рассчитыва­ются на нажатие не всей ступней, а только ее передней частью при работе в стесненной зоне действия или в особых условиях. Если позволяет место, ножные кнопки следует заменять или дополнять педалями.

Рабочие поверхности ножных кнопок должны быть рифлеными, а конструкция кнопок обеспечивать сенсор­ный контроль моментов нажатия.

Эргономическое проектирование машин и оборудо­вания раскрывается на примерах гидрокопировального станка с программным управлением и ксерокопироваль­ного аппарата. Содержание и методы указанного проек­тирования представлены в фактографических приложе­ниях 2, 3.

Поиск по сайту: