Расчет размеров панели управления, ее компонентов, светотехнических, эргономических характеристик, времени информационного поиска. Экспертная оценка соответствия инженерно-психологическим и эргономическим требованиям ПУ музыкального центра TEAC LP-R400.
Аннотация к работе
Для этого проведем расчет размеров ПУ, размеров компонентов ПУ, светотехнических характеристик компонентов ПУ, эргономических характеристик органов управления ПУ, времени информационного поиска, а также составим алгоритм работы оператора. Габаритные размеры ПУ: L=415 мм, H=150 мм [4].В связи с предполагаемыми местом установки и методом работы оператора с устройством, примем расстоянии до ПУ равным l ? 0,65 м и угол, под которым оператор смотрит на панель г ? 45°. Зона периферического зрения оператора определяется горизонтальным и вертикальным углом периферического зрения, равными соответственно бг = 90° и бв = 75° [1]. Т.к. наиболее выделяющиеся компоненты панели - органы управления и индикации, а их количество невелико (NK min = 16), то принимаем угол оперативного (центрального) зрения оператора бпз = 5° [1], а количество компонентов (объем оперативной памяти оператора), попадающих в эту зону Nпз = 8. Расчет проводим для двух значений NK: минимального и максимального, за минимальное количество компонентов принимаем количество органов управления и индикации, за максимальное - все компоненты расположенные на ПУ(см. разд.1): При NK min = 16 получаем: S П.У.min 1=(16/8)*0,0032?0,0064 м2 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.
Введение
Интенсивное развитие вычислительной техники и ее широкое использование в АСУ различных уровней и назначения обусловливают актуальность исследований и разработок, связанных с проблемой организации эффективного взаимодействия человека-оператора и ЭВМ в рамках единой системы “человек-машина”. Достижение этой цели осуществляется в процессе инженерно-психологического проектирования, предусматривающего весь комплекс работ по учету человеческого фактора и оценку его влияния на выходные характеристики системы “человек - машина” на всех стадиях ее создания. Инженерно-психологическое проектирование призвано оптимизировать взаимодействие оператора со средствами отображения информации, облегчить процесс принятия решения, создать наилучшие условия для совершения исполнительных действий с помощью органов управления. Панель управления является главным средством коммуникации между человеком и техническим средством (РЭС) в системе «человек-машина». Характеристики ПУ должны соответствовать требованиям инженерной психологии и эргономики, т.к от этого зависит эффективность работы системы «человек-машина».
В данной работе будет проводиться анализ на соответствие инженерно-психологическим и эргономическим требованиям панели управления музыкального центра TEAC LP-R400. Для этого проведем расчет размеров ПУ, размеров компонентов ПУ, светотехнических характеристик компонентов ПУ, эргономических характеристик органов управления ПУ, времени информационного поиска, а также составим алгоритм работы оператора.
На основании полученных результатов делается заключение о соответствии характеристик ПУ РЭС инженерно-психологическим и эргономическим требованиям.
1. Подготовка и анализ исходных данных панель управление музыкальный центр эргономическая
Для проведения полного анализа ПУ на соответствие инженерно-психологическим и эргономическим требованиям необходимо провести следующие расчеты: - расчет размеров ПУ;
- расчет эргономических характеристик органов управления ПУ;
- расчет времени информационного поиска;
- расчет алгоритма работы оператора.
На основании полученных результатов расчетов делается заключение о соответствии характеристик ПУ РЭС инженерно-психологическим и эргономическим требованиям [1].
Внешний вид передней панели музыкального центра TEAC LP-R400 представлен в приложении А.
Габаритные размеры устройства: высота - 235мм, ширина - 470мм, глубина - 360мм; [5]
Размеры панели управления: высота - 135мм, ширина - 210мм. [5]
Панель управления музыкального центра содержит 3 вида компонентов: органы управления, органы индикации, надписи и символы. Вид панели управления с позиционными обозначениями компонентов соответствующих видов приведены в приложениях Б, В.
Началу анализа ПУ РЭС предшествует подготовка и анализ исходных данных.
Основные данные по органам управления ПУ (прил. Б) приводятся в таблице 1.1:
Таблица 1.1. Исходные данные. Органы управления.
Позиция в прил. Вид органа управления Назначение Габариты, мм Цвет Коэф-т отр-я пов-ти [3] Цвет фона
1 2 3 4 5 6 7
A Кнопка Включение/выключение d = 16 серый 0,81 черный
B Кнопка Переключение между режимами PHONO/CD/FM 18x10 серый 0,81 черный
C Кнопка Выбор радиостанции d = 5 серый 0,81 черный
D Кнопка Сохранение радиостанций d = 5 серый 0,81 черный
E Кнопка Завершение записи/Переход в режим радио d = 5 серый 0,81 черный
F Кнопка Разделение (используется в режиме записи) d = 5 серый 0,81 черный
H Кнопка Переключение треков/настройка радио d=5 серый 0,81 черный
I Кнопка Включение режима записи 18x10 серый 0,81 черный
J Кнопка Начало/пауза воспроизведения или записи 18x10 серый 0,81 черный
K Кнопка Остановка воспроизведения или записи 18x10 серый 0,81 черный
L Кнопка Открытие закрытие лотка для дисков d = 16 серый 0,81 черный
N Поворотная ручка Регулятор громкости d = 23 серый 0,81 черный
O Лоток для дисков Воспроизведение CD 130x10 черный 0,04 черный
P Поворотная ручка Регулятор уровня записи d = 23 серый 0,81 черный
Q Разъем Подключение наушников d = 10 черный 0,02 черный
Для расчета требуемых размеров приводного элемента (ПЭ) необходимо знать величину сопротивления перемещению на его оси Fc, диаметр оси и допустимое усилие Fд.
Для поворотный ручек поз.N,P (прил.Б): D0=11мм, Fc=4Н. [5]. Величина Fд в соответствии с эргономическими требованиями для ПЭ поворотного действия должна лежать в пределах 5...50Н, примем его равным 5Н.
Данные для расчета требуемых размеров для кнопок поз. A-F,H-L (прил.Б) приведены в таблице 1.2: Таблица 1.2 - Параметры органов управления.
№ в прил. Площадь кнопки S, мм2 Площадь оси S0, мм2 Сопротивление нажатию на оси переключателя Fc, Н Допустимое усилие Fд, Н
B,I,J,K 170 64 2 1,4
A,L 200 96 2 1,4
C,D,E,F,H 19 10 2 1,4
Основные данные по надписям и символам на ПУ (прил. В) приводятся в таблице 1.3: Таблица 1.3 - Исходные данные. Надписи и символы.
Позиция в прил. Вид надписи или символа Назначение Габариты, мм Цвет Коэф-т отражения пов-ти с [3] Цвет фона
1 2 3 4 5 6 7
1 PHONO/AUX Режим PHONO Н=3,2 В=21,6 белый 0,9 черный
2 CD Режим CD Н=3,2 В=4,8 белый 0,9 черный
3 FM/AM Режим FM Н=3,2 В=12 белый 0,9 черный
4 Включение/ВЫКЛЮЧЕНИЕН=3,2 В=12,8черный0,04белый
5 REC LEVEL Уровень записи Н=3,2 В=20 белый 0,9 черный
6 PHONES Подключение наушников Н=3,2 В=15,2 белый 0,9 черный
7 Уменьшение уровня ЗАПИСИН=2,4 В=8белый0,9черный
8 Увеличение уровня ЗАПИСИН=2,4 В=8белый0,9черный
9 FM MODE Режим FM Н=3,2 В=16,8 белый 0,9 черный
10 ЛОГОТИПН=10,4 В=9,6белый0,9черный
11 Модель музыкального ЦЕНТРАН=5,6 В=28,8белый0,9черный
12 Уменьшение ГРОМКОСТИН=2,4 В=8белый0,9черный
13 Увеличение ГРОМКОСТИН=2,4 В=8белый0,9черный
14 VOLUME Регулировка громкости Н=3,2 В=16,8 белый 0,9 черный
15 OPEN/CLOSE Открытие закрытие лотка для дисков Н=3,2 В=21,6 белый 0,9 черный
16 STOPОСТАНОВКА воспроизведения или ЗАПИСИН=3,2 В=9,6белый0,9черный
17 PLAY/PAUSE Начало/пауза воспроизведения или записи Н=3,2 В=21,6 белый 0,9 черный
18 RECORD Включение режима записи Н=3,2 В=16 красный 0,12 черный
19 PRESET Выбор радиостанции Н=3,2 В=13,6 белый 0,9 черный
20 MEMORY Сохранение радиостанций Н=3,2 В=16 белый 0,9 черный
21 FINALIZE/ERASE Завершение записи/Переход в режим радио Н=3,2 В=16,8 белый 0,9 черный
22 TEAC Логотип Н=4,8 В=24 белый 0,9 черный
23 TRACK INCREMENT Разделение (используется в режиме записи) Н=3,2 В=19,2 белый 0,9 черный
24 Переключение треков/настройка РАДИОН=6,4
В=31,2белый0,9черный
Сложными знаками на панели являются знаки с позициями: 4, 7, 8, 10, 12, 13, 24 (прил. В). Для них минимальный угловой размер бз=30" [1]. Все остальные знаки являются простыми и для них минимальный угловой размер бз=15" [1]. Шрифт знаков надписей соответствует формату F = 2/3.[1]
Коэффициенты отражения белого и черного фонов равны с=0,9 и с=0,04 соответственно [3].
Основные данные по органам индикации на ПУ (прил. В) приводятся в таблице 1.4: Таблица 1.4 - Исходные данные. Органы индикации.
Позиция в прил. Вид органа индикации Назначение Габариты, мм Цвет Пасс./Акт. Коэф-т отр-я пов-ти с [3] Сила света, МКД [4] Цвет фона
G Дисплей Отображение информации 100х20 серый/голубой 0,6 4 черный
I Включение режима записиd = 3,2черный/красный0,124серый
J Начало/пауза воспроизведения или записи8,4х2,4черный/красный0,124серый
K Остановка воспроизведения или записи2,8х2,8черный/красный0,124серый
L Открытие закрытие лотка для дисков2,8х3,2черный/красный0,124серый
Все органы индикации являются активными.
В общей сложности ПУ магнитофона содержит NK max = 40 компонентов. Габаритные размеры ПУ: L=415 мм, H=150 мм [4].В связи с предполагаемыми местом установки и методом работы оператора с устройством, примем расстоянии до ПУ равным l ? 0,65 м и угол, под которым оператор смотрит на панель г ? 45°.
Зона периферического зрения оператора определяется горизонтальным и вертикальным углом периферического зрения, равными соответственно бг = 90° и бв = 75° [1]. Т.к. наиболее выделяющиеся компоненты панели - органы управления и индикации, а их количество невелико (NK min = 16), то принимаем угол оперативного (центрального) зрения оператора бпз = 5° [1], а количество компонентов (объем оперативной памяти оператора), попадающих в эту зону Nпз = 8.
Музыкальный центр находится в следующих эксплуатационных условиях: - освещение общее искусственное (2 лампы накаливания по 40 Вт создают освещенность E = 600 Лк [1])
- температура окружающей среды 20 - 25 ?
- влажность воздуха в помещении 70 - 60 %
Все перечисленные в текущем разделе данные напрямую используются для расчета характеристик и анализа соответствия их инженерно-психологическим и эргономическим требованиям. При необходимости некоторые параметры и данные уточняются непосредственно при расчетах.
2. Расчет размеров лицевой панели
Максимально допустимый размер ПУ определяется исходя из горизонтального и вертикального угловых размеров зоны периферического зрения оператора и заданного расстояния до ПУ (рис. 2.1) [1].
Рис 2.1 - Определение максимально допустимых размеров панели управления [1]
Тогда максимальная длина, высота и площадь ПУ равны [1] : ; (2.1)
; (2.2)
(2.3) где l - расстояние до ПУ (см. раздел 1);
?г - горизонтальный угол периферического зрения (см. раздел 1);
?в - вертикальный угол периферического зрения (см. раздел 1).
LПУ max=2•0,65•tg (90°/2)=1,3м
НПУ max=2•0,65•tg (75°/2)=1м
SПУ max=130•100=1.3м2
Минимально допустимые размеры ПУ определяются исходя из объема оперативной памяти Nпз (см. раздел 1) и оперативного (центрального) поля зрения (см. раздел 1) оператора ?пз (рис. 3) [1].
Рис 2.2 - Определение минимально допустимых размеров панели управления [1]
Площадь оперативного поля зрения может быть определена как [1]:
(2.4) где h и ?ПЗ - линейный и угловой размеры (см. раздел 1) оперативного поля зрения.
SПЗ=(2•0,65•(tg 5°/2))2?0,0032 м2
Следовательно, минимальная площадь ПУ, удовлетворяющая требованиям инженерной психологии, будет равна [1]:
(2.5) где NПЗ - объем оперативной памяти оператора (см. раздел 1), принимаемый обычно 6±2.
NK - количество компонентов, расположенных на ПУ (см. раздел 1). Расчет проводим для двух значений NK: минимального и максимального, за минимальное количество компонентов принимаем количество органов управления и индикации, за максимальное - все компоненты расположенные на ПУ(см. разд.1): При NK min = 16 получаем: S П.У.min 1=(16/8)*0,0032?0,0064 м2
При NK max = 40 получаем: S П.У.min 2=(40/8)*0,0032?0,016 м2
Фактическая площадь ПУ определяется как:
(2.6) где L и H - соответственно фактическая длина и высота ПУ (см. раздел 1): S ПУ ф=0,21•0,135?0,028 м2
Фактическая площадь ПУ SПУ ф должна лежать в пределах [1]: (2.7)
При NK min = 16 получаем: 0,0064 ? 0,028 ? 1,3 - неравенство выполняется.
При NK max = 40 получаем: 0,016 ? 0,028 ? 1,3 - неравенство выполняется.
Неравенство выполняется в обоих случаях (при учете надписей и символов, и без них). Это значит, что фактическая площадь ПУ музыкального центра TEAC LP-R400 удовлетворяет требованиям инженерной психологии и эргономики. ПУ не является перенасыщенной какими-либо компонентами, и при работе с данным устройством у оператора не будет наблюдаться дезориентация или потеря внимания.
3. Расчет компонентов лицевой панели
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.
Минимально допустимая высота знака может быть определена как [1]
(3.1) где l - расстояние до ПУ (см. раздел 1), ?З - допустимый (минимальный) угловой размер знака (см. раздел 1).
Для сложных знаков (поз. 5, 9, 16, 17,19 прил. В): НЗ min1=2•0,65•tg (30"/2)= 0,0057 м
Для простых знаков (поз 1-4, 6-8, 10-15, 20. прил. В): НЗ min2=2•0,65•tg (15"/2)=0,0029 м
Минимально допустимая ширина знака определяется по формуле [1]
(3.2) где F - формат знака. Шрифт знаков надписей соответствует формату F = 2/3.(см. разд.1)
Для сложных знаков: ВЗ min1=0,0057•2/3=0,0038 м = 3,8 мм
Для простых знаков: ВЗ min2=0,0022•2/3=0,0019 м = 1,9 мм
В связи с тем, что угол, под которым оператор смотрит на панель - г ? 45° (см. раздел 1), то имеет место явление параллакса. Поэтому ширина надписей и символов остается прежней, а высота визуально сужается. Рассчитанная минимально допустимая высота знака проецируется на ПУ под углом 45°. Поэтому на ПУ она увеличивается и проводится ее пересчет:
(3.3) где г ? 45° - направление взгляда оператора.
Пересчитанные значения минимально допустимой высоты для сложных и простых знаков соответственно равны: НЗ min1’=0,0057/cos (45°)=0,008м=8мм
НЗ min2’=0,0029/cos (45°)=0,004м=4мм
Определив минимально допустимые размеры знаков, проводим сравнение фактических размеров компонентов ПУ, которые должны быть больше минимальных.
НЗ min1’ =8мм
ВЗ min1 =3,8 мм
НЗ min2’ =4мм
ВЗ min2 =1,9 мм
Данное условие выполняется по высоте для всех органов управления и индикации (прил. Б) и для надписей поз. 10, 11, 22, 24 (прил.В), т.е. для большинства надписей и символов условие не выполняется, что ведет к перенапряжению глаз оператора, в связи с неразборчивостью компонентов. Чтобы учесть явление параллакса необходимо увеличить размеры компонентов, не подходящих под условия НЗ >HЗMIN и ВЗ>ВЗMIN, после чего при необходимости увеличить размеры ПУ.
Все компоненты ПУ должны иметь не только соответствующие размеры, но и хорошо выделяться на окружающем их фоне при соответствующей (заданной) внешней освещенности, т. е. они должны иметь необходимый контраст по отношению к фону.
В соответствии с требованиями инженерной психологии для обеспечения оптимального восприятия компонента (предмета) на некотором фоне необходимо обеспечить контрастность в пределах [1]: 0,6 ? К ? 0,95 где К - коэффициент контраста.
При этом различают прямой контраст, когда предмет темнее фона, и обратный контраст, когда предмет светлее фона. Для прямого и обратного контраста коэффициент контраста определяется по формулам [1]: КП = (ВФ - ВП) / ВФ (4.1)
КО = (ВП - ВФ) / ВП (4.2) где ВФ - яркость фона в Кд/м2;
ВП - яркость предмета (компонента, надписи, индикатора) в Кд/м2.
В общем случае яркость предмета или фона состоит из двух составляющих - яркости отражения ВО и яркости излучения ВИ [1]: ВП (Ф) = ВО ВИ (4.3)
Для пассивных (несветящихся) компонентов ВП=ВО, для активных (светящихся) компонентов ВП = ВО ВИ. Яркость отражения ВО определяется уровнем внешней освещенности данной поверхности и ее отражающими свойствами [1]:
(4.4) где Е - освещенность поверхности в Лк (см. раздел 1);
Приведем расчеты коэффициента контраста некоторых компонентов: пассивный компонент поз. В (прил. Б) - серый на черном фоне: ВФ= ВО =600•0,04/3,14=7,6 Кд/м2
ВП= ВО=600•0,81/3,14=154,7 Кд/м2
КО = (ВП - ВФ) / ВП=(154,7-7,6)/ 154,7=0,93 пассивный компонента поз.1 (прил.В) - белый на черном фоне: ВФ= ВО =600•0,04/3,14=7,6 Кд/м2
ВП= ВО=600•0,9/3,14=171,7 Кд/м2
КО = (ВП - ВФ) / ВП=(171,7 -7,6)/171,7=0,95 пассивный компонент поз.18 (прил.В) - красный на черном фоне: ВП= ВО =600•0,12/3,14=22,9 Кд/м2
ВФ= ВО =600•0,04/3,14=7,6 Кд/м2
КО = (ВП - ВФ) / ВП =(22,9-7,6)/22,9=0,67
пассивный компонент поз.Q (прил.В) - черный на черном фоне: ВП= ВО =600•0,08/3,14=15,2 Кд/м2
ВФ= ВО =600•0,04/3,14=7,6 Кд/м2
КО = (ВП - ВФ) / ВП =(15,2-7,6)/15,2=0,5 активный компонент поз.I (прил.Б) в пассивном режиме - черный на сером фоне: ВП= ВО =600•0,04/3,14=7,6 Кд/м2
ВФ= ВО=600•0,81/3,14=154,7 Кд/м2
КП = (ВФ - ВП) / ВФ=(154,7-7,6)/154,7=0,95
Расчет остальных пассивных компонентов производится аналогичным образом, так как все на черном фоне, следовательно значение коэффициента контраста КП будет зависеть только от цвета предмета (серый, белый или красный). Результаты расчетов приведены в таблице 4.1.
Таблица 4.1. Светотехнические характеристики пассивных компонентов.
№ в прил. Цвет компонента Цвет фона ? к-та ? фона ВП, Кд/м2 ВФ, Кд/м2 K Тип K
7-9, 16-20 красный черный 0,12 0,04 22,9 7,6 0,67 Обр
4 черный белый 0,04 0,9 7,6 171,7 0,95 Пр.
Органы индикации в пассивном режиме
G,I,J,K,L черный серый 0,04 0,81 7,6 258 0,95 Пр.
Яркость излучения ВИ определяется силой света источника излучения и величиной площади светящейся поверхности [1]:
(4.5) где І - сила света источника в рассматриваемом направлении (см. табл. 1.5);
S - площадь светящейся поверхности в рассматриваемом направлении (определяется как S=?d2/4, где d - диаметр индикатора - см. табл. 1.5);
? - угол, под которым видна светящаяся поверхность наблюдателю (допускаем равным 0°).
Расчеты контрастности для активных компонентов: активный компонент поз.I (прил.Б) - красный на сером фоне: ВО =600•0,12/3,14=22,9 Кд/м2
S =3,14•3,22/4=8,03 мм2=8,03•10-6 м2
ВИ =4•10-3/(8,03•10-6•1)=498,1 Кд/м2
ВП= ВО ВИ =22,9 498,1=521 Кд/м2
ВФ= ВО=600•0,81/3,14=154,7 Кд/м2
КО = (ВП - ВФ) / ВП=(521-154,7)/521=0,7 активные компонент поз. G (прил.Б) - черный на голубом фоне: ВО =600•0,6/3,14=114,6 Кд/м2
S =100•20=2000мм2=2•10-3 м2
ВИ =4•10-3/(2•10-3•1)=2 Кд/м2
ВФ= ВО ВИ =114,6 2 =116,6 Кд/м2
ВП= ВО=600•0,04/3,14=7,65 Кд/м2
КП = (ВФ - ВП) / ВФ=(116,6-7,64)/116,6=0,93
Таблица 4.2 - Светотехнические характеристики активных компонентов.
№ в прил. Цвет Цвет фона I, МКД ВИ , Кд/м2 ВО , Кд/м2 ВП, Кд/м2 ВФ, Кд/м2 K Тип K
Индикаторы
I,J,K,L красный черный 4 498,1 22,9 521 154,7 0,7 Обр.
G черный голубой 4 2 114,6 7,65 116,6 0,93 Пр.
Условие 0,6 ? К ? 0,95 выполняется для всех компонентов. Это значит, что восприятие этих компонентов оператором будет четким и не возникнет проблем при работе в устройством.
Оптимальное восприятие зависит и от углового размера компонента, который вместе с освещенностью определяет уровень порогового контраста КПОР. Пороговый контраст характеризует предельно возможное для глаза различие между яркостями предмета и фона для данной освещенности и размера (высоты) предмета. Оперативный порог должен быть в 10…15 раз больше предельно возможного, то есть [1]: КП, КО ? (10...15) КПОР (4.6)
Величина порогового контраста КПОР определяется по графику для соответствующих значений яркости фона ВФ, и угловых размеров компонентов (знаков), рассчитанных по формуле [1]:
(4.7) где НЗ - высота компонента ПУ - см. раздел 1;
l - расстояние до ПУ (см. раздел 1).
Условие порогового контраста можно считать выполненным, если оно выполняется для элемента с минимальным ВФ и минимальным ?з . Такими элементами будут являться надписи на поз. 1-3, 5-17, 19-24, 7-9, 16-20, находящиеся на черном фоне (см. прил. В): ВФ=7,6 Кд/м2, ?з=2arctg(0,0029/2•0,65)=15". ?з=15’, тогда и КПОР=0,0 .
КП =0,93 ? 15КПОР=0, - условие выполняется, следовательно цвета компонентов выбраны верно.
Определение КПОР компонента поз.1 (см. прил. В): КПОР определяется по графику: Рис 4.1 - График зависимости порогового контраста от яркости фона и угловых размеров компонента [1]
КПОР=0,0
Из расчетов видно, что условие выполняется, из чего следует, что оператор будет нормально различать все компоненты на ПУ.
К органам управления относятся тумблеры, переключатели (кнопочные, поворотные), компоненты РЭС с переменными параметрами (переменные резисторы, конденсаторы и др.). Они состоят из самого компонента, выполняющего функцию управления, и приводного элемента (ПЭ) (ручки, кнопки). При этом на оси органа управления могут быть закреплены ПЭ различной формы и размеров. Это позволяет, не меняя типа органа управления, обеспечивать необходимые эргономические требования к нему.
Для определения требуемых размеров ПЭ необходимо знать величину усилия для переключения органа управления (сопротивление перемещению на его оси), диаметр оси и допустимое усилие, развиваемое на ПЭ рукой оператора. Для ПЭ поворотного действия (поворотная ручка, поз. P, N прил. Б). их диаметр может быть определен как [1]
(5.1) где FC - сопротивление перемещению на оси органа управления (см. разд.1);
Для ПЭ нажимного действия (A-F,H-L прил.Б) площадь может быть определена как [1]:
, (5.2) где FC - сопротивление нажатию на оси органа управления (табл.1.2)
SO - площадь оси органа управления (табл.1.2)
FД - допустимое усилие (табл.1.2).
Величина FД должна лежать в пределах FД =1,4...6 Н, примем ее равной 1,4Н. Приведем расчет площади для кнопок различного типа: - кнопки с SПЭ =170 мм2 (поз. B,I,J,K прил. Б): 91,4 мм2
Как видно из расчета, для всех кнопок выполняется условие следовательно кнопки поз.А-F, H-L (прил.Б) соответствуют эргономическим требованиям.
По проведенному расчету эргономических характеристик лицевой панели можно сделать вывод, что органы управления на ПУ музыкального центра полностью удовлетворяют условиям. Все фактические площади и диаметры компонентов больше расчетных минимально требуемых значений.
6. Расчет времени информационного поиска
Для некоторых видов деятельности оператора процесс восприятия сводится к информационному поиску - нахождению на ПУ компонента с заданными признаками. Такими признаками могут быть: - проблесковое свечение (мигание) индикатора;
- загорание или погасание индикатора;
- изменение показаний цифрового индикатора;
- изменение показаний стрелочного индикатора;
- особая форма или цвет компонента ПУ и т. п.
Задача оператора заключается в нахождении на ПУ компонента с заданными признаками. На решение этой задачи оператор затрачивает определенное время, которое называется временем информационного поиска.
Общее время информационного поиска может быть определено по формуле [1]:
(6.1) где ТПІ - время і-го перемещения взора;
ТФІ - время і-ой фиксации взора;
n - число шагов поиска (число фиксаций), затрачиваемых для нахождения компонента с заданными признаками.
Время перемещения взора ТП определяется углом перемещения. Время фиксации ТФ зависит от свойств информационного поля, степени сложности искомых компонентов, условий работы оператора и др. Для данного устройства принимаем равным 200 мс, т.к панель управления содержит компоненты только простой геометрической формы.
Время информационного поиска может быть определено как [1]:
(6.2) где N - объем информационного поля (число компонентов на ПУ), равный NK min =16 (органы управления и индикации, см. раздел 1);
М - число компонентов, обладающих заданными для поиска признаками (одинаковая форма, цвет и т.п.);
А - объем зрительного восприятия. В нашем случае A=Nпз=8 (см. раздел 1).
Приведем пример расчета времени информационного поиска группы компонентов поз N,P (прил. Б) по признаку формы и размера с начальными данными
N=16, М=2, А=8, ТФ=0,2с: ТИП=0,2•(16/8 1)/(2 1) =0,2 с
Расчет ТИП по других компонентов производится аналогичным образом, результаты расчетов приведены в таблице 6.1. Номера приведенных позиций взяты из приложения Б.
Таблица 6.1 - Результаты расчетов времени информационного поиска компонентов
№группы Позиции компонентовгруппы Признак Изображения компонентов M ТФ, с ТИП, с
1 A,L По форме и размеру компонентов 20,20,2
2 B По форме и размеру компонентов 30,20,15
3 C,D,E,F,H По форме и размеру компонентов 60,20,08
4 G По форме и индикации компонентов 10,20,3
5 I,J,K По форме, размеру и индикации компонентов 30,20,15
6 N,P По форме и размеру компонентов 20,20,2
7 O По форме и цвету компонентов 10,20,3
8 Q По форме и размеру компонентов 10,20,3
Основные требования к организации информационного поля (размещению компонентов на ПУ) с точки зрения минимизации времени информационного поиска: - компоненты следует располагать так, чтобы в центральное поле зрения, попадало не более 4?8 компонентов;
- следует по возможности уменьшать объем информационного поля, не допуская в нем нахождения лишних компонентов;
- искомые компоненты следует выделять таким образом, чтобы обеспечить наименьшее время фиксации [1].
В исследуемой ПУ музыкального центра все данные требования выполнены, из этого следует, что оператор при поиске нужных компонентов не будет терять много времени.
7. Расчет алгоритма работы оператора
Алгоритм работы оператора с РЭС представляет собой целенаправленный порядок работы (действий) с органами управления, коммутации и индикации ПУ РЭС. Любой алгоритм состоит из элементарных операторов и логических условий. Элементарные операторы - это активные действия, связанные с нажатием кнопки, поворотом переключателя и т. п. Логические условия - это пассивные действия, связанные с фиксацией отклонения стрелки стрелочного прибора, изменения показаний цифрового прибора, загоранием (погасанием, миганием) светодиода, лампочки и т.п. Алгоритм всегда начинается с элементарного оператора, а оканчивается логическим условием. [1]
Алгоритм составлен на основе руководства по эксплуатации музыкального центра TEAC LP-R400 [5], и представлен в логической форма записи, удобной для дальнейших расчетов: А1 Р2 A3 А4 Р5 А6 Р7 А8 P9 … An Pn 1… A20 A21 P22 A23 P24 где индексом An обозначены элементарные операторы, а индексом Pn -логические условия.
Описание алгоритма прослушивания и записи аудиодорожек: Начало.
1. Включение музыкального центра кнопкой POWER (поз.А прил.Б) А1
2. Загорание дисплея (поз.G прил.Б) Р2
3. Выбор режима FM кнопкой FM/AM (поз.B прил.Б) А3
4. Выбор радиостанции кнопками TUNING (поз.H, прил.Б) А4
5. Отображение информации о радиостанциях на дисплее (поз.G прил.Б) Р5
7. Отображение информации о выбранной радиостанции на дисплее
(поз.G прил.Б) Р7
8. Изменение уровня громкости ручкой VOLUME (поз.N прил.Б) А8
9. Отображение изменения уровня громкости на дисплее (поз.G прил.Б) Р9
10. Переключение в режим STEREO кнопкой FM MODE (поз.E прил.Б) А10
11. Загорание индикатора STEREO на дисплее (поз.G прил.Б) Р11
12. Переключение в режим воспроизведения CD-дисков кнопкой CD (поз.B прил.Б) А12
13. Отображение на дисплее надписи «no disk» (поз.G прил.Б) Р13
14. Открытие лотка для дисков кнопкой OPEN/CLOSE (поз.L прил.Б) А14
15. Установка диска Р15
16. Закрытие лотка для дисков кнопкой OPEN/CLOSE (поз.L прил.Б) А16
17. Отображение информации о количестве дорожек и общем времени проигрывания диска на дисплее (поз.G прил.Б) Р17
18. Начать воспроизведение кнопкой PLAY/PAUSE (поз.J прил.Б) А18
19. Отображение информации о текущей дорожке на дисплее (поз.G прил.Б) Р19
20. Переключение на следующую дорожку кнопкой >>>>
(поз. H прил. Б) А20
21. Остановить воспроизведение кнопкой STOP (поз.K прил.Б) A21
22. Отображение надписи «stop» на дисплее (поз.G прил.Б) P22
23. Выключение музыкального центра кнопкой POWER (поз.А прил.Б) A23
24. Потухание дисплея (поз.G прил.Б) P24
Конец.
Сложность алгоритма работы оператора характеризуется коэффициентами стереотипности Zн и логической сложности Lн.
Для вычисления коэффициента стереотипности Zн разбиваем алгоритм, начиная с левого края, на комплексные группы так, чтобы каждая из них начиналась с элементарного оператора, а заканчивалась логическим условием перед следующим элементарным оператором [1]. Тогда в указанном выше примере такими группами будут: А1Р2; АЗА4Р5; А6Р7; А8Р9; А10Р11; А12Р13; А14Р15; А16Р17;
А18Р19; А20А21Р22; А23Р24.
Всего комплексных групп получилось NO = 11, причем каждая группа состоит из m элементов, из которых МО - число элементарных операторов и МЛ - число логических условий.
Коэффициент стереотипности вычисляется по формуле [1]
(7.1) где N - общее число членов алгоритма, равное 24;
МОІ - число элементарных операторов в каждой группе;
mi - число элементов в каждой группе;
NO - число комплексных групп.
Нормальная работа оператора будет обеспечиваться, если выполняется условие [1]: 0,25 ? ZH ? 0,85
Рассчитанный коэффициент обеспечивает нормальную работу оператора, т.к. отвечает условию 0,25 ? ZH ? 0,85: 0,25 ? 0,299 ? 0,85
Для вычисления коэффициента логической сложности LH разбиваем алгоритм на комплексные группы, каждая из которых начинается с логического условия, а заканчивается элементарным оператором перед следующим логическим условием (кроме последней) [1]. Тогда в указанном выше примере такими группами будут следующие: Р2АЗА4; Р5А6; Р7А8; Р9А10; Р11А12; Р13А14; Р15А16;
Р17А18; Р19А20А21; Р22А23;
В этом случае всего комплексных групп NЛ = 10, причем каждая группа состоит из m элементов, из которых МО - число элементарных операторов и МЛ - число логических условий. Коэффициент логической сложности вычисляется по формуле [1]:
(7.2) где N* - число членов алгоритма, полученное из общего числа N путем вычитания числа элементарных операторов, стоящих в алгоритме слева до первого логического условия (в нашем примере это оператор А1, тогда N* = N - 1 = 23);
МЛ j - число логических условий в каждой группе;
mj - число элементов в каждой группе;
NЛ - число комплексных групп
Нормальная работа оператора будет обеспечиваться, если выполняется условие [1]
LH ? 0,2.
В нашем примере это условие выполняется: LH = (1/27) • (2• (12/3) 8• (12/2) )= 0,2.
Алгоритм работы с музыкальным центром TEAC LP-R400 полностью удовлетворяет требованиям инженерной психологии и эргономики. Так как алгоритм работы с РЭС задан гибко (есть возможность изменения очередности операций), то его корректировка может быть осуществлена дополнительным анализом составляющих (числителя или знаменателя) соответствующей формулы с целью уменьшения его сложности.
8. Анализ композиционного построения
Музыкальный центр TEAC LP-R400 лаконично совмещает в себе современные функции с дизайном магнитофонов 90-ых годов, что делает модель довольно интересной и необычной, не смотря на неброское и простое цветовое решение. Правильные формы корпуса органов управления привлекают своей ненавязчивостью, передняя панель не перегружена различными элементами, небольшие габариты позволяют легко разместить устройство. Благодаря этому он станет хорошим дополнением практически любого интерьера. Лицевая панель устройства представлена на рисунке 8.1.
1. Пропорции устройства. Пропорции - это система отношения частей формы изделия между собой и целым, придающая изделию гармоничную целостность [4]. Лицевая панель магнитофона имеет форму прямоугольника, разделенного на три части: панель управления и 2 динамика. Отношение высоты к ширине равно: 235:470 =0,5. Пропорция частей ПУ: AB=CD=130мм, ВС=210мм
AB:BC:CD = 1:1,6:1
Следовательно, конструкция симметричная.
Составим пропорцию «золотого сечения» для отрезка AC, равного сумме AB и BC: AB/BC=BC/(AB BC) [4], Подставив значения получаем: AB/BC=130/210=0,619
BC/(AB BC)=0,618
Из расчета следует, что пропорции устройства приближены к «золотому сечению». Таким образом, пропорции улучшают качество композиции и предают ей эстетическую завершенность и гармоничность.
2. Масштаб и масштабность устройства. Масштаб - отношение линейных размеров на чертеже к натуральным. Масштабность - зрительная выразительность величины формы изделия по отношению к человеку. Мера масштабности - размеры органов управления и индикации [4]. В нашем случае о размерах устройства можно судить по форме основных компонентов ПУ: дисплея (поз.G прил. Б), лотка для дисков (поз. O прил. Б), поворотных ручек (поз. N, P прил. Б). Все они выполнены с соблюдением размеров, учитывающих антропометрические характеристики среднестатистического человека. В приложении А магнитофон изображен в масштабе 1:2. Не смотря на это относительные размеры органов управления устройства позволяют представить истинные размеры компонентов ПУ и самого магнитофона. Таким образом, на данном музыкальном центре соблюдается масштабность.
3. Метрические ряды. Метр - многократное повторение элемента формы при одинаковом интервале[4]. На ПУ присутствуют органы управления формы, которые образуют между собой метрические ряды: кнопки поз.B и поз. I,J,K прил. Б (два вертикальных ряда по 3 элемента), кнопки поз. C,D,E,F,H прил. Б (один горизонтальный ряд из 6ти элементов). Т.к. количество повторяемых элементов в ряду 3-6, то они воспринимаются оператором как отдельные элементы (подсознательно считаются). Во всех рядах их начало и конец обозначены геометрически (ограничены линиями, выделяющими ПУ, либо компонентами другой формы), что делает композицию завершенной.
4. Симметрия и асимметрия устройства. Симметричным называют устройство, которое состоит из геометрически и физически равных частей, соответствующим образом расположенных относительно друг друга [4]. Компоненты на ПУ музыкального центра зеркально относительно вертикальной оси, т.е присутствует зеркальная симметрия, придающая ПУ уравновешенность и статичность, а компонентам взаимосвязанность.
5. Тектоника устройства. Тектоника - зримое отражение в форме изделия существа конструкции и «работы» в ней материала [4]. Высота музыкального центра меньше его ширины, что визуально придает конструкции устойчивость; этот эффект усиливают изготовленные из более темного материала динамики, расположенные с обеих сторон ПУ. В свою очередь крышка, изготовленная из прозрачного пластика, облегчает внешний вид устройства. Таким образом тектонический характер формы устройства не нарушается.
6. Контраст и нюанс. Контраст означает резко выраженные отличия между однородными свойствами или качествами элементов. Нюанс означает небольшие слабовыраженные отличия свойств или качеств элементов [4]. В магнитофоне наблюдается контраст расположения компонентов: вертикально расположенные кнопки поз. A,B,I,J,K,L(прил.Б) и разъем поз.Q (прил.Б) контрастируют с горизонтально расположенными рядом кнопок поз.С,D,E,F,H (прил. Б), поворотными ручками поз. N,P (прил.Б), дисплеем поз.G (прил.Б) и лотком для дисков поз.О (прил.Б); так же присутствует контраст размеров (кнопки поз.С,D,E,F,H (прил.Б) и поворотные ручки поз. N,P (прил.Б)) и цветовой контраст между светлыми кпопками поз. A-F, H-L(прил.Б), поворотными ручками поз. N, Р(прил.Б) и темной передней панелью. Данные контраст не является слишком резким, что не нарушает композиционную связь элементов, а так же придает ей выразительность и запоминаемость. В качестве нюанса выступает переход с серого цвета на белый (кнопки поз. A-F, H-L (прил.Б) и поворотные ручки N,P (прил.Б) выполнены в сером цвете, а подписи к ним (поз. 1-3, 5-17, 19-24, прил.В) - в белом). Также в композиции магнитофона соблюдаются следующие принципы композиционного построения: 1) Принцип повторяемости. Он проявляется в повторении округлой формы органов управления и их цветовом решении (поз. A-F, H-L, N,P прил.Б). Но при всем этом компоненты в общем не слишком похожи между собой, что не лишает композицию художественной выразительности.
2) Принцип соподчиненности. Все элементы композиции музыкального центра упорядочены относительно композиционных центров своих функциональных частей.
3) Принцип равновесия. Все функциональные части композиции устройства уравновешены относительно вертикальной и горизонтальной осей.
4) Принцип единства. В музыкальном центре соблюдается принцип есдинства, т.к все компоненты выполнены в одном стиле: единый способ декоративного оформления деталей (напр. на кнопках поз. I,J,K,L (прил. Б) у индикаторов одинаковая подсветка), единая система графических знаков и симолов (большинство надписей одинаковой высоты, цвета и стиля текста), однотипность комплектующих элементов (все кнопки и ручки имеют круглую либо закругленную форму), единая цветовая гамма (как видно из Приложения А, устройство выполнено в черном цвете, с серыми кнопками, без ярких компонентов). Стилевое решение разработчиков устройства целостно и органично.
Таким образом, у музыкального центра несложная завершенная композиция и эстетичный внешний вид. ПУ не перегружена компонентами, что положительно влияет на общую композицию. Классические формы ПУ смогут хорошо вписаться в любую обстановку. Универсальность дизайна позволяет удовлетворить эстетические потребности большинства потребителей.
9 Анализ цветового решения лицевой панели
Цвет - свойство тел вызывать определенные зрительные ощущения в соответствии со спектральным составом и интенсивностью отражаемого или испускаемого видимого излучения. Хроматические цвета содержат все спектральные цвета и их оттенки, ахроматические же отличаются друг от друга только светлотой [4].
На ПУ музыкального центра TEAC LP-R400 использованы следующие цвета: -ахроматические белый (с=0,9) серый (с=0,81), черный (с=0,0,4),.
-хроматические голубой (0,6) красный (0,12)
Цвета подобраны таким образом, что их сочетание не утомляет глаз. Все компоненты на ПУ хорошо заметны, что подтверждается в разделе 4.
При переводе взгляда со светлой поверхности на темную и наоборот требуется определенное время для адаптации (привыкания).[4] Для данной ПУ это время будет небольшим, в виду отсутствия резких цветовых переходов и применения цветов с меньшим временем адаптации.
При длительном воздействии цвета на глаз его чувствительность к восприятию этого цвета сн
Список литературы
1. Инженерно-психологический анализ панелей управления РЭС: Методическое пособие по дисциплине «Инженерная психология» для студентов специальностей «Моделирование и компьютерное проектирование РЭС», «Техническое обеспечение безопасности» заочной формы обучения. Алефиренко В.М., Боровиков С.М - Минск: БГУИР, 2007. - 32 с.: ил.
2. ЭУМК «Инженерная психология» - БГУИР, 2008. - 230 с
3. Стенд-каталог с цветовыми характеристиками
4. Дизайн бытовых РЭС: метод. Пособие по курсу «КРЭС» для студентов специальности «Конструирование и технология РЭС». Алефиренко В.М., Шамгин Ю.В. - Минск: МРТИ, 1991 - 62с
5. Музыкальный центр TEAC LP-R400. Руководство пользователя