Учреждение образования

Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники

Факультет компьютерного проектирования

Кафедра РЭС

Пояснительная записка

к индивидуальному заданию на тему:

«Инженерно-психологический анализ

панели управления автомагнитолы»

Выпонил: Проверил:

ст. гр. 812601 Алефиренко. В.М.

Лоскович В.

Минск 2012

Содержание

Введение 3

Инженерно – психологический анализ панели управления прибора 4

Подготовка и анализ исходных данных, обоснование выбора параметров для дальнейших расчетов 4

Расчетная часть 7

Расчёт размеров ПУ 7

Расчёт размеров компонентов ПУ 8

Расчёт светотехнических характеристик 9

Расчёт эргономических характеристик 12

Расчёт времени информационного поиска 13

Расчёт алгоритма работы оператора 14

Анализ выбранного устройства с точки зрения композиционного построения бытовых РЭС 16

Анализ выбранного устройства с точки зрения цветовых решений бытовых РЭС 18

Экспертное заключение 20

Литература 21

Введение

Инженерно-психологическое проектирование УП РЭС является одной из главных частей общего проектирования РЭС и решает вопросы взаимодей-ствия человека и машины.

В настоящее время РЭС занимают особое место в жизни человека. Управление РЭС производят с помощью панели управления. Панель управления любого промышленного изделия характеризуется функциональ-ными (польза), утилитарными (удобства) и эстетическими (красота) хара-ктеристиками. Для РЭС функциональные характеристики определяются в основном принципиальной схемой самого РЭС, которая и разрабатывается для пользы человека, как и любое другое изделие. Утилитарные (эксплуата-ционные) характеристики - это удобство управления, наблюдения, характер работы с аппаратурой и т.п. Эстетические характеристики определяется формой изделия, его композиционным и цветовым решением. Функциональ-ные и часть утилитарных характеристик обеспечиваются непосредственно конструктором РЭС. Согласованное решение всех трех вопросов - главная задача конструирования современных изделий, основа которых составляет логичность, целесообразность и органичность построения: в пропорциях, в гармонии целого и частей, их взаимном соответствии композиции, цвета и их гармонии с окружающей средой. В современном мире производители пытаются улучшить все вышеперечисленные характеристики, а в пределе – довести до идеального состояния эти характеристики. А потребители в современном мире оказывают предпочтение более эргономичным РЭС. Вот почему вопрос эргономичности является одним из главных в наше время.

В связи с этим мы выбрали магнитолу SUPRA SDD-3000 для инженерно-психологического анализа в связи с важностью для неё правильной реализа-ции панели управления, обеспечения комфортной и быстрой работы опера-тора с прибором, что может иметь важное значение для данной РЭС. Началу анализа ПУ магнитолы предшествует подготовка и анализ исходных данных.

Инженерно-психологический анализ панели управления прибора.

Подготовка и анализ исходных данных. Обоснование выбора параметров для дальнейших расчётов.

Для проведения анализа ПУ на соответствие инженерно-психологическим и эргономическим требованиям нам необходимо будет провести следую­щие расчеты:

-расчет размеров ПУ;

-расчет размеров компонентов ПУ;

-расчет светотехнических характеристик компонентов ПУ;

-расчет эргономических характеристик органов управления ПУ;

-расчет времени информационного поиска;

-расчет алгоритма работы оператора.

Началу анализа ПУ РЭС предшествует подготовка и анализ исходных данных, в результате которого уточняются и корректируются исходные данные, определя­ются их размерности, количественные значения, которые будут необходимы для дальнейших расчетов.

Исходные данные условно можно разделить на три группы:

А. Данные, определяемые возможностями самого оператора по приему и переработ­ке информации:

Угловые размеры соответствующих зон оператора:

Так как устройство в основном используется в режиме управления, то угловые размеры зон оператора будут приниматься для работы без ограничений (никто не заслоняет панель). Принимаем горизонтальный угол периферического зрения α_г=90°,вертикальный –‌‌‌‌׀׀– ‌‌‌α_в=75°. [2]

Угол зрения оператора:

Угол оперативного поля зрения “ά_ПЗ” примем равным 4° т.к исследуемая панель мала, а компоненты на ней расположены группами.

Объем зрительного восприятия:

В поле зрения оператора должно попадать 6 компонентов ПУ так как во время движения необходимо быстро реагировать.

Время фиксации:

Выбираем время фиксации из диапазона 0,2... 0,7 с в зависимости от сложности поиска. Выбранные времена восприятия сведены в таблицу 2 пункта 5.

Б. Данные, определяемые условиями работы оператора с конкретным РЭС:

Расстояние до ПУ:

Составляет 0,5 метра в обычном режиме (оператор сидит на переднем сиденье автомобиля).

Минимальная и максимальная освещенность рабочего места оператора:

Согласно условиям работы с прибором выбираем освещенность днем и ночью. Будем считать, что дневная освещенность составляет 500 лк, а ночная 20 лк.

В. Данные, относящиеся к самому РЭС:

Размеры ПУ:

длина-148 мм, высота-50 мм;

Количество компонентов на ПУ

21 (см. рисунок 1)

Минимальное число знаков на экране, расположенных по вертикали –

13,

по горизонтали – 42.

Яркость подсветки компонентов панели управления – 200 лк.

Цвета и их коэффициенты отражения используемые на панели:

Белый=65% (0,65); Зеленый=30,8% (0,308); Черный=18,2% (0,182);

Красный=18% (0,18);

Размеры компонентов ПУ

Коэффициенты отражения

Количество знакомест индикаторов

Яркость индикаторов

Усилия переключения органов управления

(см. таблицу 1)

Остальные данные по ходу исследования.

На рисунке 1 представлен вид лицевой панели управления. Цифровые обозначения компонентов соответствуют таблице 1.

Таблица 1 – Компоненты панели управления.

Кнопки
№	Размеры (мм)	Площадь управля-ющих элеме-нтов (мм2)		Цвет		Фон	Сопро-тивление Переме-щения			Оси органов управле-ния (Dмм, S мм2)
Управляющие элементы
1	(овал) R=1,2; L=5,2	9,8		черный		белый	3,5 Н			3,5
2	H=17,4; lв=6,8; lн=9,8;	144,4		черный		белый	3,5 Н			15
3	H=19; lв=9,8; lн=8,3;	172		черный		черный	3,5 Н			15
4	H=5; l=5;	25		черный		черный	3,5 Н			3,5
5	Hл=6; lв=6;Hп=5,5; lн=5,5;	11,5		черный		черный	3,5 Н			3,5
6	(экран) H=35,5; l=61	2166		–		черный	–
7	Hл=5,5; lв=6;Hп=6; lн=5,5;	11,5		черный		черный	3,5 Н			3,5
8	(индикатор) R=1,7	9,1		черный		черный	–
9	H=5; l=5;	25		черный		черный	3,5 Н			3,5
10	H=5; l=5;	25		черный		черный	3,5 Н			3,5
11	H=5; l=5;	25		черный		черный	3,5 Н			3,5
12	H=5; l=5;	25		черный		черный	3,5 Н			3,5
13	(разъем USB) H=28; l=8;	224		черный		черный	–
14	Hл=5,5; lв=5,5;Hп=6; lн=6;	11,5		черный		черный	3,5 Н			3,5
15	Hл=6; lв=5,5;Hп=5,5; lн=6;	11,5		черный		черный	3,5 Н			3,5
16	R=12	452		белый		зеленый	4,5 Н			6
17	H=5; l=5;	25		черный		черный	3,5 Н			3,5
18	H=19; lв=8,3; lн=9,8;	172		красный		черный	3,5 Н			15
19	H=17,4; lв=9,8; lн=6,8;	144,4		черный		белый	3,5 Н			15
20	H=5; l=8;	40		черный		черный	3,5 Н			3,5
21	H=5; l=5;	25		черный		черный	3,5 Н			3,5
Знаки и надписи
Надпись, либо её расположение			Размеры(HxL)		Цвет знака			Цвет фона
Знак на элементе №2			3,4х4		зеленый			черный
BAND/LOUD			3x4		зеленый			черный
MODE, MUTE, SCAN, DISP			1,6x4		зеленый			черный
PIN			1,6x3		белый			черный
AMS, DSP, LOC, MON			1,6x3,5		зеленый			черный
PAU, SCN, RPT, ROM			1,6x3,2		белый			черный
AVIN			1,6x4,2		белый			черный
Знак на элементе №13			1,9x4,8		белый			черный
1, 2, 3, 4, 5, 6			2x1,4		зеленый			черный
Знаки на элементе №18			2,1х3		зеленый			черный
DVD mp3			2,1x11,1		белый			черный
SDD-3000			2x11,2		белый			черный
SUPRA			2,5x16,3		белый			черный

Расчётная часть.

1. Расчёт размеров пу.

Рассчитаем максимальную длину, высоту и площадь ПУ для считывания информации.

Максимально допустимые размеры ПУ.

L_ПУmax=2*l*tg(ά_г/2)=2*350* tg45⁰=700 (мм);

H_ПУmax=2*l*tg(ά_в/2)=2*350* tg(75⁰/2)=537 (мм);

S_ПУmax=L_ПУmax*H_ПУmax=375990 (мм²),

где L_ПУmax, H_ПУmax, S_ПУmax – максимально допустимые длина, высота и площадь ПУ (см. подготовка и анализ исходных данных);

l – расстояние до ПУ;

Минимально допустимые размеры ПУ определяются исходя из оперативного поля зрения оператора, которое рассчитывается по формуле:

S_ПЗ=(2*l*tg(ά_ПЗ/2))²=(2*350*tg2)²=597 (мм²),

(см. подготовка и анализ исходных данных);

Минимально допустимые размеры ПУ определяются по формуле:

S_ПУmin=N* S_ПЗ/(6±2)=21*597/6=2091 (мм²),

где N–количество компонентов, расположенных на ПУ.

Фактическая площадь ПУ S_Пуф:

S_Пуф=H*L=50*148=7400 мм²,

где H и L – реальные высота и длина ПУ соответственно (см. подготовка и анализ исходных данных);

Фактическая площадь ПУ S_Пуф должна лежать в пределах

S_ПУmin≤ S_Пуф≤S_ПУmax

2091≤7400≤375990.

Условие соблюдается.

2. Расчёт размеров компонентов пу.

Если реальные размеры лежат в пределах между максимальными и мини-мальными допустимыми размерами компонентов, значит допустимо исполь-зовать такие компоненты.

Минимально допустимые размеры надписей:

F – формат знака на панели управления=3/5 (см. рис.1);

ά_З - допустимый угловой размер знака;

ά_З =15^’ – простого знака;

tg( )=0,0022;

H_Зmin=2*l*tg(ά_З/2)=2*350*tg( )=1,54 мм. – минимально допустимая высота простого знака;

B_Зmin=F* H_Зmin=3/5*1,54=0,92 мм. - минимально допустимая ширина простого знака;

ά_З =15^’ – сложного знака;

tg( )= =0,0044

H_Зmin=2*l*tg(ά_З/2)=2*450*tg( )= 3,08 мм. – минимально допустимая высота сложного знака,

B_Зmin=F* H_Зmin=3/5*3,08=1,85 мм. - минимально допустимая ширина сложного знака;

Минимальные размеры простых надписей превосходят минимально допустимые, значит эргономические требования простых знаков соблюда-ются. А что касается сложных знаков, то лишь знак выключения на кнопке №2 превосходит минимально допустимый, и в этом случае эргономические требования не соблюдаются (см. таблица 1);.

Минимально допустимые размеры экрана:

N_В – минимальное число знаков экрана, расположенных по вертикали;

N_Г –минимальное число знаков экрана, расположенных по горизонтали (см. подготовка и анализ исходных данных);

H_Иmin=1,5*(N_В+1)*H_Зmin=1,5*(13+1)*1,54=32,34 мм. – минимально допусти-мая высота экрана;

B_Иmin=1,5*(N_Г+1)*В_Зmin=1,5*(42+1)*0,92=59,34 мм. – минимально допустимая ширина экрана;

Фактические размеры экрана:

H_э=35,5 мм., B_э=61 мм (см. подготовка и анализ исходных данных);.

Фактические размеры экрана больше минимально допустимых, значит эрго-номческие требования соблюдаются.

3. Расчёт светотехнических характеристик.

На моей панели присутствуют следующие соотношения цветов(цвет-фон):

Белый – зеленый; Красный – черный; Зеленый – черный; Белый – черный; Черный – белый;

Эти соотношения цветов взяты из таблицы 1;

В соответствии с требованиями инженерной психологии для обеспечения оптимального восприятия компонента (предмета) на некотором фоне необходимо обеспечить контрастность в пределах

0,6 ≤ К ≤ 0,95

где К – коэффициент контраста.

Контрасты (цвет-фон):

К_о – обратный контраст (компонент светлее фона);

К_п – прямой контраст (компонент темнее фона);

Для прямого и обратного контраста коэффициент контраста определяется по формулам

К_П = (В_Ф – В_П) / В_Ф

К_О = (В_П – В_Ф) / В_П

где В_Ф – яркость фона;

В_П – яркость предмета (компонента, надписи, индикатора).

В общем случае яркость предмета или фона может состоять из двух составляющих – яркости отражения В_О и яркости излучения В_И :

В_{П (Ф)} = В_О + В_И

Для пассивных (несветящихся) компонентов В_П = В_О , для активных (светящихся) компонентов В_П = В_О + В_И.

Е – освещённость поверхности (см. подготовка и анализ исходных данных);

ρ – коэффициент отражения цветной поверхности [1];

В_И смотрите в подготовке и анализе исходных данных;

Яркость отражения цветов при обычном свете(см. подготовка и анализ исходных данных):

а) Белый В=Е*ρ/π=500*0,65/ π=103,45 кд/м²;

б) Черный В=Е*ρ/π=500*0,182/ π=28,966 кд/м²;

в) Красный В=Е*ρ/π+B_o =500*0,18/ π+175=203,65 кд/м²;

г) Зеленый В=Е*ρ/π=500*0,308/ π=49,02 кд/м²;

– Белый – зеленый;

К_О=(В_П-В_Ф)/В_П=(103,45-49,02)/103,45 =0,53;

– Красный – черный;

К_О=(В_П-В_Ф)/В_П=(28,97-28,65)/28,97 =0,86;

– Зеленый – черный;

К_п=(В_Ф-В_П)/В_Ф=(49,02-28,65)/49,02 =0,71;

– Белый – черный;

К_О=(В_П-В_Ф)/В_П=(103,45-28,65)/130,45 =0,72;

– Черный – белый;

К_п=(В_Ф-В_П)/В_Ф=(103,45-28,65)/130,45 =0,72;

Необходимое условие: 0,6 ≤К_Ф≤0,95;

Эргономические требования почти полностью соблюдаются.

Расчет светотехнических характеристик при слабом освещении и включенной подсветке (см. подготовка и анализ исходных данных):

а) Зеленый В=Е*ρ/π+В_и=20*0,308/π+200=201,96 кд/м²;

б) Черный В=Е*ρ/π=20*0,18/π=1,15 кд/м²;

в) Белый В=Е*ρ/π=20*0,65/π=4,138 кд/м²;

г) Красный В=Е*ρ/π+В_и=20*0,65/π+175=176,15 кд/м²;

– Зеленый – черный;

К_п=(В_П-В_Ф)/В_П=(201,96-1,15)/201,96=0,99;

– Белый – зеленый;

К_О=(В_П-В_Ф)/В_П=(201,96-4,138)/201,96=0,98;

– Красный – черный;

К_п=(В_П-В_Ф)/В_П=(176,15-1,15)/176,15=0,99;

Необходимое условие: 0,6 ≤К_Ф≤0,95;

Эргономические требования не соблюдаются.

Перепады яркости при обычном освещении не превышают допустимого отношения 1:30, а в темное время суток при включенной подсветке перепады яркости превышают допустимое отношение 1:30.