Устройство для контроля психофизиологических характеристик операторов автоматизированных систем управления

 

Социалистических

Республик

«i>982065

ИЗОБРЕТЕНИЯ

1

/ — -.

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 180581 (21) 3294777/18-24 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 15.1282. Бюллетень ¹ 46

Дата опубликования описания 151282 (Я}М.Кл.

G 09 В 9/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (S3} УДК 681, 3. ,071(088.8) У

В,Б. Кудрявцев, Н.И. Кудряшов, A.Ê, Со оленко и A.Þ. Чижов

I (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ

ХАРАКТЕРИСТИК ОПЕРАТОРОВ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ

СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к инженер- но-психологическим исследованиям, в частности к системам человек-машина и может быть использовано для инженерно-психологической оценки пультов управления техническими объектами и технологическими процессами.

Известно устройство, предназначенное для исследования реакций и содержащее генератор ультразвуковой частоты, соединенный с излучателем, приемник, подключенный к блоку преобразования, состоящему иэ последовательно соединенных усилителя, полосового фильтра, смесителя, преобразователя частота — напряжение и порогового элемента, и пульт руководителя, соединенный с пультом испытуемого, имеющим табло отображения (1 2.

Однако это устройство не обеспечивает возможности получения данных, характеризующих напряженность в работе оператора при обращении к органам управления, что затрудняет формирование инженерно-психологической оценки рабочего места оператора.

Наиболее близким к изобретению является устройство, служащее для оценки профессиональной пригодности операторов автоматизированных систем управления и содержащее последовательно включенные блок ввода ответ5 ных действий оператора (рабочее место оператора), блок сравнения, элемент И, счетчик и блок индикации, коммутатор, выход которого соединен с вторыми входами блока срав нения и блока индикации, а вход — с выходом формирователя импульсов, подключенным к второму входу элемента И, а также последовательно включенные блок датчиков, усилитель, блок регистрации оптимальной эоны напряженности оператора, соединенный с третьим входом блока индикации, и сдвигающий регистр, выходами соединенный с входами формирователя импульсов (2). устройство учить1вая напряженность в работе оператора, не позволяет связать ее с обращениями оператора к органам управления, расположенньж на пульте, что

25 затрудняет использование получаемых данных при инженерно-психологической оценке рабочего места оператора.

Цель изобретения — повышение точности устройства, что улучшает

ЗО качество инженерно-психологической

982065 оценки рабочего места оператора за счет повышения точности измерения напряженности н работе оператора. при обращении его к органам управления, расположенным на пульте.

Поставленная цель достигается тем, что н устройство, содержащее

1последовательно включенные пульт преподавателя, пульт оператора и блок регистрации оптимальной зоны напряженности, введены последователь но включенные регистратор скрытого периода возбуждения и регистратор напряженных действий оператора, второй вход и выход которого соединены с выходом и входом пульта преподователя соответстненно, а третий входс выходом блока регистрации оптимальной зоны напряженности, вход и второй выход регистратора скрытого периода возбуждения подключены к вторым выходу и входу пульта оператора соответственно, Причем регистратор скрытого периода возбуждения содержит последовательно соединенные усилитель, полосоной фильтр, смеситель, аналоговый преобразователь и пороговый эле. мент, выход которого является пер вым выходом регистратора, а также генератор сигналов ультразвуковой частоты„ выход которого является вторым выходом регистратора и подключен к второму входу смесителя, вход усилителя является входом регистратора, Кроме того, регистратор напряженных действий оператора содержит последовательные включенные элементы И, счетчики и триггер, первый и второй входы которого являются соот ветственно первым и вторым входами регистратора, первый выход триггера подключен к первым входам элементов И, а второй выход триггера и выходы счетчиков являются выходом регИстратора, вторые входы элементов

И являются третьим входом регистратора.

На фиг.l изображена структурная схема устройства; на фиг ° 2 - диаграмма, поясняющая работу устройства (выделение зоны оптимальной напряженности) .

Устройство содержит пульт 1 преподавателя, выход которого соединен с пультом 2 оператора, блок 3 регистрации оптимальной зоны напряженности, соединенный с выходом пульта 2, регистратор 4 скрытого периода возбуждения, вход и один выход которого подключены к пульту 2 оператора .а другой выход — к одному входу регистратора 5 напряженных дейстний оператора, другие входы которого соединены с выходом пульта 1 и с выходами блока 3 регистрации оптиды - с входами табло 7 и 8 пульта 1 соответственно.

Устройство работает следующим образом.

Оператору посредством транспаранта 14 Готовность. предъявляется сигнал о начале испытаний, по которому он прекращает всякое движение.

Затем на исследуемом пульте 9 управления техническим объектом формируется рабочая ситуация с помощью . имеющейся на этом пульте индикации.

Оператор в соответствии со сложив50

60 шейся ситуацией отвечает (согласно инструкции) с помощью органов управления этого же пульта, При этом осу.

65 ществляется непрерывный контроль мальной зоны напряженности, а выходы - c пультом 1, Пульт 1 содержит кнопку б Готонность, табло 7 отображения напряженности, больше оптимальной, таб5 ло 8 отображения напряженности, меньше оптимальной, На пульте размецены исследуемый пульт 9 управления, оператор 10, на котором установлены контактирующие электроды — датчик

10 11, выходы которого соединены с вхо1дом блока 3, излучатель 12 и приемник 13 вход одного и выход другого подключены к блоку 4, и транспарант

14 Готовность, соединенный с пультом 1. Блок 3 регистрации оптимальной зоны напряженности содержит последовательно соединенные усилитель 15, элемент И 16, второй вход которого соединен с выходом генератора 17, интегратор 18 и триггеры шмитта 19 и ?О, вторые объединенные входы которых подключены к генератору 17, а выходы — к блоку 5, Регистратор 4 скрытого периода возбуждения содержит последовательно соединенные генератор 21 сигналон ультразвуковой частоты, подключенный к излучателю 12 смеситель 22, второй вход которого через полосоной фильтр 23 и усилитель 24 соединен с выходом приемника 13, аналоговой преобразователь 25 и порогоной элемент 26, выход которого соединен с блоком 5.

Регистратор 5 напряженных действий оператора содержит RS-триггер

27, нулевой вход которого соединен с выходом порогового элемента 26, единичный - с кнопкой 6 Готовность, инверсный ныход — с вторы40 ми входами табло 7 и 8 пульта 1, а прямой выход — с вторыми входами первого и второго элементов И 28 и

29, первые нходь которых подключены к выходам триггеров 19 и 20 блока

45 3 соответственно, а выходы - к управляющим входам счетчиков 30 и 31 соответственно, входы установки в исходное состояние которых соединены с кнопкой 6 Готовность, а выхо982065 напряженности действий оператора путем измерения электрического сопротивления кожи, причем учитывается напряженность только до момента начала выполнения ответных действий, т,е, до начала движения оператором.

° Это позволяет снизить погрешность в измерениях эа счет исключения влияния биологических потенциалов мышц, участвующих в движении, на электрическое сопротивление кожи.

При подготовке устройства к работе излучатель 12 и приемник 13 устанавливают так, чтобы ультразвуковые акустические колебания излучателя 12 были направлены на пульт

9 с оператором 10. При отсутствии (движений в помещении пультом 9 определяют и устанавливают порог срабатывания по входу ) порогового элемента 26, что позволяет предотвратить ложные срабатывания от конвекционных потоков воздуха, колебаний температуры в помещении и т.п.

Устанавливаются датчики 11 (контактирующие электроды) на теле (руке) оператора 10, и задаются пороги по входам оаэи срабатывания триггеров 19 и 20, которые по максимуму и минимуму определяют зону, соответствующую напряженности выполняемых ответных действий оператора 10, участвующего в эксперименте, Триггеры 19 и 20 устанавливаются в исходное состояние при включении питания, одновременно запускаются генератор 17 и генератор 21.

Пульт 1 размещается в соседнем помещении.

При нажатии кнопки б Готовность в момент времени „ на пульте 1 сигнал с ее выхода (фйг.2) засвечивает на время нажатия кнопки б транспарант 14 Готовность (установленный перед оператором) и, поступая на единичный вход триггера 27, переводит его в состояние, при котором на его прямом выходе появляется логическая единица . С выхода триггера 17 единица поступает на элементы И 28 и 29 и, открыв их, устанавливает счетчики 30 и 31 в исходное состояние.

Оператор, получив сигнал Готовность, прекращает всякие движения и готов к работе на пульте 9, После нажатия кнопки б Готовность руководитель сразу же дистанционно подает на пульт 9 технического объекта сформированную рабочую ситуацию, которая отображается с момента t< на пульте 9 посредством имеющихся на нем индикаторов. Оператор в зависимости от сложившейся ситуации отвечает. в соответствии с заранее изученной инструкцией с помощью органов управления этого пуль" та.

С момента t поступления сигнала Готовность осуществляется непрерывный контроль напряженности действий оператора 10 посредством датчиков 11. Сигнал, снимаемый с датчикоз

11 (контактирующих электродов), lIpO порциональный величине напряженности ответных действий оператора, поступает в блок 3 на вход усилителя 15 и усиленный подается на первый вход

10 элемента И 16, на второй вход которого поступают импульсы от генератора 17, задающего время интегрирования сигнала. С выхода элемента

И 16 сигнал поступает на вход инФег15 ратора 18. Напряжение, снимаемое с выхода интегратора 18, подается на входы триггеров 19 и 20, пороги срабатывания которых предварительно заданы по максимуму и минимуму входами Ы и р и определяют зону, соотО) ветствующую оптимальной напряженности (фиг.2) выполняемых ответных действий оператором. При изменении зоны в сторону увеличения срабатывает триггер 19, в сторону уменьшения триггер 20.

Если сигнал на входах триггеров

19 и 20 больше установленного уровня, то на выходе триггера 19 появ30 ляется импульс, который через открытый элемент И 28 записывается в счетчик 30. Если сигнал на входах триггеров 19 и 20 меньше установленного уровня, то на выходе триггера 20 появляется импульс, который через открытый элемент И 29 записывается в счетчик 31. В исходное состояние триггеры 19 и 20 устанавливаются передними фронтами импульсов генератора 17.

40 Непрерывный контроль напряженности действий оператора длится с момента t (прихода сигнала Готовность ) до t (начала движения оператора), 1

3 связанного с выполнением ответных

45 действий, т. е. контролируется скрытый временной период возбуждения, когда оператор, не совершая движений, обдумывает ситуацию, сложившую ся на пульте 9.

50 Скрытый период возбуждения выражается следующим образом.

Генератор 21 с помощью излучателя 12 формирует акустические колебания той же частоты, направленные

55 на пульт 9 с оператором 10. Отраженные колебания поступают в приемник

13,.где преобразуются в электрические колебания, которые через усилитель 24, полосовой фильтр 23 посту60 пают на второй вход смесителя 22, на первый вход которого подаются колебания ультразвуковой частоты непосредственно с генератора 21.

С момента t поступления сигнала i Готовность с пульта 1 оператор

10 сохраняет неподвижное положение, 982065 и на выходе смесителя 22 сигнала нет.

Как только оператор начинает движение (t>), принимаемые приемником 13; колебания изменяются по частоте (Допплеровский эффект), и на выходе смесителя 22 появляется разностная 5 частота,.которую преобразователь 25 преобразует в напряжение, При превышении этим напряжением порога срабатывания элемента 26 на выходе последнего появляется сигнал, который, поступая на нулевой вход триггера 27, переводит его в исходное состояние. На входах элементов И 28 и 29, соединенных с прямым выходом триггера 27, появляется логический ноль, который запрещает прохождение импульсов через эти элементы в счетчике 30 и 31, т.е, прекращается учет напряженности выполняемых действий оператором. На инверсном выходе триггера 27 появляется логическая единица, которая засвечивает табло 7 и 8 на пульте 1 с отображением результатов эксперимента, подсчитанных счетчиками 30 и 31.

На табло 7 отображается количество моментов времени, при которых напряженность при ответных действиях опе ратора больше оптимальной, на табло 8 — меньше оптимальной, за одну рабочую ситуацию на пульте 9. 30

При прекращении оператором ответ ных действий по данной рабочей ситуации руководитель учитывает показания табло 7 и 8 и, если действия оператора были правильные, переходит к 35 новой рабочей ситуации, а если неправильные - повторяет данную рабочую ситуацию. В любом случае руководитель нажимает кнопку Готовность

6 на пульте 1,и все повторяется ана- 4р логично описанному.

Использование изобретения позволяет повысить качество инженернопсихологической оценки рабочего места оператора любого типа. Оно спо- 45 собствует более качественной разработке рекомендаций, направленных на предупреждение или снижение преждевременного утомления оператора, предотвращение возникновение у него психофизиологического стресса, а также появление ошибочных действий, Изобретение позволяет выработать меры по организации индивидуальной адаптации при обращении оператора к

Органам управления, размещенным на пульте.

Изобретение повышает эффективность деятельности оператора в системах человек-машина.

Формула изобретения

1. Устройство для контроля психофизиологических характеристик операторов автоматизированных систем управления, содержащее последовательно включенные пульт преподавателя, пульт оператора и блок регистрации оптимальной зоны напряженности, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены последовательно включенные регистратор скрытого периода возбуждения и регистратор напряженных действий оператора, второй вход и выход которого соединены с выходом и входом пульта преподавателя соответственно, а третий вход - с выходом блока регистрации оптимальной эоны напряженности, вход и второй выход регистратора скрытого периода возбуждения подключены к вторым выходу и входу пульта оператора соответственно, 2. Устройство по п. 1, т л ич а ю щ е е с я тем, что $ нем регистратор скрытого периода возбуждения содержит последовательно соединенные усилитель, полосовой фильтр, смеситель, аналоговый преобразователь и пороговой элемент, выход которого является первым выходом регистратора, а также генератор сигналов ультразвуковой частоты, выход которого является вторым выходом регистратора и подключен к второму входу смесителя, вход усилителя является входом регистратора.

3, Устройство по п, 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что в нем регистратор напряженных действий oneратора содержит последовательно включенные элементы И, счетчики и триггер, первый и второй входы которого являются соответственно первым и вторым входами регистратора, первый выход триггера подключен к первым входам элементов И, а второй выход триггера и выходы счетчиков являются выходом регистратора, вторые входы элементов И являются третьим входом регистратора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2768637/28-13, кл. С 09 В 9/00, 1979.

2, Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2949646/18-24, кл. G 09 В 9/00, 1980 (прототип).

9В20В5

tbno&о0иь Ьи а::

-ci !isa yves v !

: !

//аягю ф&лтгыя пщипааьная

ЛРМ7

Заказ 9719/72 Тираж 472 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель A. Карлов

Редактор Е. Лазуренко Техред И.Гайду

Корректор Н. Король,