Проектування органів управління

За допомогою органів управлін­ня оператор СЛМ вирішує зав­дання введення командної інформації, встановлення необ­хідного режиму роботи, регулювання різних параметрів, за­питу інформації для контролю тощо.

Типи органів управління, їх кількість і взаємне розташу­вання визначаються характером рухів оператора, його функ­ціями послідовності і важливості операцій, необхідною швидкістю і точністю роботи,

Проектування органів управління має забезпечити людині-оператору можливість швидкого знаходження конкрет­ного органу управління та виконання з певною точністю і в певний час потрібних лій, При цьому слід ураховувати кон­структивні і технічні обмеження (площа робочих примі­щень, фактори зовнішнього середовища, технологічні особ­ливості тощо).

Характер завдань, які вирішує оператор, вимагає розроб­ки конкретних органів управління, що поділяються па певні групи:

- а характером рухів, здійснюваних людиною;

1) органи управління, які потребують виконання рухів вмикання, вимикання й перемикання;

2) органи управління, що передбачають повторні рухи типу обертальних, натискувальних і ударних;

3) органи управління, які вимагають дозованих, точних рухів для налагодження апаратури і встановлення ре­жимів роботи;

- призначенням і характером використання оператором органи управління є:

1) оперативні — для постійного використання;

2) допоміжні — для періодичного вмикання, вимикання і контролю;

3) епізодичні, пов'язані з регулюванням, налаштуванням, калібруванням апаратури, проведенням регламентних робіт.

За конструкційним виконанням органи управління можемо поділити на підгрупи: кнопки, тумблери, рукоятки, маховички, педалі тощо (рис. 27).

Швидке знаходження необхідного органу управління потребую їхнього розрізнення (візуально чи навпомацки) яке залежить від:

- форми органік управління (на рис. 28 наведені захоплю-
вальні частини ручок, кнопок тощо, які надійно розріз
ііяїоть без зорового контролю);

- розміру органів управління, що забезпечує їх розрізнення
навпомацки з точністю 99%;

Р ис. 27

Органи управління

а – конструкційні типи органів управління; б –приклади взаємодію руки з кнопками і клавішами

Рис. 28

Характеристики ручок органів управління

- кольору(при забезпеченні контрастності);

- графічних позначень стану, руху, призначення;

- розміщення органів управління в різних зонах досяжності з урахуванням принципу економії рухів.

Вибір органу здійснюється відповідно до конкретних умов його використання, До факторів, які впливають на вибір органу управління, належать температурні умови, на­явність вібрації, прискорення, невагомості, спеціальний вид одягу, положення тіла, умови освітлення.

Органи управління можна поділити па дві великі гру­пи.

Перша група призначена для одномоментних (періодич­них або одноразових) впливів па систему або об'єкти уп­равління, Друга група органів управління використовується для виконання операцій, пов'язаних з уведенням у систему сигналів, що розрізняються за своєю величиною або трива­лістю, операцій спостереження та деяких інших безперервних впливів.

У всіх випадках, коли це можливії, слід надавати пе­ревагу органам управління, що грунтуються на дискрет­ному принципі пилину на систему. Органи управління од­наковими системами або об'єктами мають розміщуватися на пульті відповідно до реального розміщення них самих систем або об'єктів щодо його осі симетрії, враховуючи зони досяжності в моторному полі людини. Незалежно під використовуваного типу органі» управління вони мають бути логічно згруповані, їхнє просторове розміщення по­винно відповідати розміщенню пов'язаних із ними груп індикаторів або мнемосхем, а розташування органів уп­равління всередині груп — розташуванню індикаторів на панелі інформації або мнемознаків на мнемосхемі, У тому разі, коли послідовність використання органів управління при виконанні різних операцій неоднакова, перевага, як правило, надасться операціям введення системи и дію, зокрема операціям пуску,

В конструкції органів управління враховуються раніше сформовані сепсомоторні навички — стереотипи. З метою використання позитивного перенесення павичок у конст­рукцію систем враховується вимога, відповідно до якої орга­ни управління в одному й тому самому спрямуванні руху повинні давати той самий ефект.

Керування органами управління може здійснюватися ру­ками або ногами людини.

Ручне управління мас деякі переваги перед ножним тоді, коли необхідні висока точність і швидкість установлення органу управління у певне положення і не потрібно при­кладати для цього великі зусилля (9 кг і більше).

Слід також зважати на те, що в більшості людей функціональнішою є права рука. Саме цією рукою викопуються Дії, які вимагають найбільшої точності або сили. Органи уп­равління, які приводяться в рух руками, точніші, ніж ті, що приводяться в рух ногою.

Ножне управління застосовується для розвантаження рук Оператора, економії часу, при значній кількості органів уп­равління, зниженій точності регулювання і при значних м'я­зових зусиллях.

Зусилля, необхідні для переміщення органів управління, мають відповідати можливостям людини-оператора з ураху­ванням умов діяльності.

Для введення інформації оператор використовує різні типи органів управління, кожен з яких призначений для виконання певних функцій.

Специфічність кожного типу органів управління зумовлює і специфічні (часткові) інженерно-психологічні

Рис. 29

Вимикачі й перемикачі:

о — кнопки; б клавішні;

І - привідний елемент кнопка; 2 - привідний елемент клавіша

вимоги, і рекомендації до їх проектування та експлуа­тації.

клавішні і кнопкові вимикачі й перемикачі застосовують для введення логічної і цифрової інформації, команд управ­ління, вибору необхідного параметра, операцій «вмикання-вимикання* (рис, 29).

Оптимальне розташування кнопок має бути на рівні лік­тя сидячого оператора, щоб рука згиналася в ліктьовому суг­лобі на 90°, а передпліччя було в горизонтальній площині. При коротких і поодиноких натискуваннях на кнопку для підвищення швидкості реагування на сигнал кнопку розта­шовують над площиною стола, щоб куг між нею та кистю становив 30,,.45",

Робочий хід кнопки має становити при частому викори­станні — 2...6 мм; при поодинокому — 6 мм; при натисканні великим пальцем — 3...12 мм. Основні характеристи­ки кнопок наведені у таблиці 18 і на рис. ЗО,

Кнопки і клавіші повинні мати так званий зворотний зв'язок, який полягає в тому, що система у момент вве­дення її в дію чинить їм певний опір. Зворотний зв'язок може бути механічним (різне зменшення зусиль) або акус­тичним (клацання, візуальний сигнал). Характеристики по­воротних зусиль для кнопок різних типів і діаметрів — на рис. ЗІ.

Для особливо важливих команд використовують кла­віші з фіксатором, графічним позначенням, а для зво­ротного зв'язку — з підсвіткою. При розташуванні на па­нелі значної кількості кнопок і клавіш їх необхідно гру­пувати, кодувати за формою, розміром і кольором, а на­писи, символи наносити на самих елементах органів уп­равління.

Важільні перемикачі (тумблери) використовують для реа­лізації функцій, які фіксуються і контролюються привідним елементом тумблера, Форма тумблера повинна бути кону­соподібною або циліндричною з розширенням у вигляді кола або лопатки і відповідати антропометричним, біомеха­нічним і фізіологічним властивостям людини.

Поворотні вмикачі і перемикачі застосовують не тільки для виконання операцій «вмикання вимикання», а й для плавного безперервного або дискретного регулювання. За характером взаємодії руки оператора з привідними елементами

Основні параметри кнопок

рис 30

Форми і розміри кнопок:

а — сучасні прості форми кнопок з неглибокою виїмкою; б — монтування кнопки на одному річні з панеллю (для зменшен­ня можливості випадкового натискування); в — рекомендовані форми натискувальної кнопки CENTRAL STOP для вимкнення об­ладнання;? - рекомендовані зусилля натискувальних кнопок, що використовуються в промисловості; ґ — верхня поверхня кнопки (дещо більша від діаметра пальця); д — рекомендована відстань між двома сусідніми кнопками; е – естетично неприваблива і малозручна восьмигранна кнопка; є — глибина втеплювання кнопки (зусилля, необхідні для натискування, становити 5 15 Н, оптимальне зусилля — 10 Н, мінімальне — 2Н); ж — оптимальне зу­силля великого палиця становить 10 20 Н, максимально допустиме — 40 Н, максимальне 150 Н; з - грибоподібна кнопка при перемиканні, що вимагає натискувального зусилля >! 00 Н; и рекомендована форма натискувальної кнопки CENTRAL STOP; і — позначення грибоподібної кнопки (1 — правильно, 2 — неправильно)

Рис. ЗІ

Попороті зусилля для кнопок ріпних типів і діаметрів

поворотних органів управління вони поділяються на чотири основні групи (рис, 32);

перший тип — захоплювання привідного елемента відбу­вається за допомогою великого і вказівного пальців;

другий тип — захоплювання привідного елемента здій­снює кисть руки;

третій і четвертий типи - захоплювання привідного еле­мента здійснюється великим, вказівним і середнім пальцями.

Розміри привідних елементів визначаються залежно від докладених зусиль |Ш].

Для використання особливо точних операцій регулюван­ня і налаштування дозволяється збільшити діаметр привід­ного елемента у 2—4 рази відносні) рекомендованого. При опорі переміщенню більш ніж 100 Н необхідно застосовува­ти привідні елементи типу маховиків і важелів.

Маховики і штурвали використовують для ступеневих пе­ремикань і плавного динамічною регулювання, що виконуються однією чи Двома руками. їх застосовують для вико­нання повільних і точних кругових обертів, які потребують значних зусиль.

Рис. 32

Поворотні органи управління (зусилля і діаметр): а — типи привідних елементів, б розміри перемикачів і регуляторів, розміщених на одній осі; п — відстань між сусідніми привідними еле­ментами

Р и с. 33

Маховики / штурвали

Маховик — орган управління, що мак форму колеса, зі спицями чи без них, діаметром не більше 50 мм.

Штурвал це різновид маховика або частина його — сектор, який використовується для зміни напрямку руху об'єкта. Рульове колесо — це теж вид маховика, який вико­ристовується для зміни напрямку руху об'єкта (рис. 33, а).

Вісь обертів маховика і штурвала при управлінні двома ру­ками не повинна бути віддалена від сагітальної площини біль­ше ніж на 50 мм. Площина обертів маховика без рукоятки при роботі однією рукою має знаходитися під кутом а ~ 10".,.60" відносно діючої руки (рис. 33, є), а при використанні рукоятки під кутом а = 10"...90* — при обертанні кистю руки л передпліччям і а - 10",,, 45" - при обертанні всією рукою (рис. 33, б).

Розміри маховиків і штурвалів мають відповідати вимо­гам (табл. 19), а направленість обертів — напряму руху об'єкта. Розташування їх на панелі повинне бути таким, щоб рух руки оператора не перекривав графічні позначення.

Таблици 19

Рекомендовані характеристики для проектування маховиків і штурвалів

Для кодування призначення маховиків краще застосовувати такі коди, як форма, розмір, колір і розташування у моторному полі. Кінцеві і проміжні позиції маховика і штурвала необхідно спеціально зафіксувати.

Важелі застосовують для виконання ступеневих перемикань та плавного динамічного регулювання однією чи двома руками при середніх і значних керуючих зусиллях. Розміщення важелів на робочому місці наведене на рис. 34.

Форма і розміри рукояток важелів мають забезпечувати їх надійні захоплювання і утримання в процесі управління. Перевага надається рукояткам

з овальними або циліндрич­ними формами з рифленою поверхнею, без гострих

кутів.

Р И С. 34

Розміщення важільних органів управління

На робочому місці:

а — рекомендований хід рукоятки важеля

б - розміщення важеля відносно сидіння;

а - висот розміщення важелів на різних рівнях

(із розрахунку на середній зріст чоловіка 172 см

і жінки 159 см у віці 18—21 року)

При виконанні дискретного управління у конструкції важелів варто передбачити пружинну фіксацію проміжних і кінцевих положень. Направленість переміщення важеля уп­равління має збігатися з направленістю змін у самому об'єк­ті і відповідному індикаторі. Інтервали між поряд розташо­ваними рукоятками повинні бути не менші ніж 50 мм за переміщення однією рукою, 100 мм —, за переміщення дво­ма руками, 130 мм у роботі її рукавицях і ]50 мм — за відсутності візуального контролю.

Зусилля (Н) оператора залежать від способу переміщен­ня важеля і наведені у таблиці 20.

Таблиця 20

Залежність між зусиллями і способами переміщеним важеля

Спосіб

Частота використання

Важелі управління встановлюють у: юні досяжності з урахуванням вимог безпеки. технічної безпеки.

Ножні органи управління використовуються для вико­нання операцій «вмикання — вимикання» і регулювання стану об'єкта управління. Вони застосовуються у випадках: а) коли треба розвантажити руки оператора для виконання інших керуючих дій; б) якщо управління об'єктом вимагає значних зусиль і незначної точності. Такий тип органів уп­равління переважно використовується для робочого поло­ження оператора — «сидячи», Основні типи педалей наве­дені на рис. 35.

Ножні кнопки, на підміну від педалей, розраховані на натискання не всією ступнею, а тільки пальцями ніг. Але їхнє використання неефективне, тому їх потрібно дублювати іншими органами управління або заміняти на педалі. Ро­бочі поверхні кнопок мають бути рифленими, а їхня конст­рукція передбачати можливість сенсорного контролю мо­менту натискання: тактильно або слухове відчуття клацан­ня, світловий або звуковий сигнал.

Рис 35

Ножні органи управління управління:

а - педалі 3 плавним регулюванням (зусилля 40—70 Н); Л - педалі і гальмівного типу (І, мм: мінімально - 15,

оптимально ЗО, максимально — 50); я — розміри педалей і відстань між ними; типи педалей та зусилля, що прикладаються

Діапазон необхідних зусиль для ножних кнопок — 20—90 Н, рекомендований розмір — 50—80 мм, а глибина втоплювання — 30—50 мм. Ножні кнопки і педалі встанов­люють у зоні оптимальної досяжності (рис. 36).

Рис. 36

Розміри простору для ніг, мм: а - вертикальний переріз; б — у план