BJD_OOP_part1

3 Розрахувати за формулою (5.4) необхідну площу світлових прорізів лабораторії, в якій проводиться заняття, і порівняти розраховане значення з фактичним. Фактичне значення площі світлових прорізів встановити, виконавши необхідні виміри вікон за допомогою лінійки.

При розрахунках прийняти (рис. 5.2):

– довжину приміщення lп = 9 м (ауд. 4-227) або lп = 6 м (ауд. 4-225),

–глибину (ширину) приміщення B = 6 м;

–висоту від верхнього краю вікна до робочої поверхні h1 = 1,7 м;

–відстань до будівлі, яка стоїть навпроти, P = 12 м;

–висоту будівлі, яка стоїть навпроти, над підвіконником вікна лабора-

торії Hбуд = 6 м;

– середньозважений коефіцієнт відбиття стелі, стін, підлоги приміщення лабораторії = 0,4.

Значення коефіцієнтів, які входять у формулу (5.4), необхідно приймати за відповідними довідковими таблицями, застосовуючи інтерполяцію.

4 Зробити висновки за результатами досліджень і розрахунків, вказавши чи відповідає природне освітлення приміщення вимогам ДБН В.2.5-28- 2006 та чи відповідають фактичні розмірі світлових прорізів розрахованим.

Контрольні питання

1.Вкажіть переваги і недоліки природного освітлення.

2.Які системи природного освітлення використовують у виробничих приміщеннях?

3.Що таке освітленість і КПО?

41

4.Чому природне освітлення характеризують КПО?

5.В якій точці приміщення з одностороннім (двостороннім) боковим освітленням КПО повинен дорівнювати нормованому значенню?

6.Вкажіть фактори, які визначають величину нормованого значення

КПО?

7.Як визначається нормоване значення КПО?

8.Наведіть формулу для визначення площі вікон.

Література

1.Гандзюк М. П. Основи охорони праці / М. П. Гандзюк, Є. П. Желібо, М. О. Халімовський. – К. : Каравела, 2003. – С. 165-184.

2.ДБН В.2.5-28-2006. Природне і штучне освітлення. – К. : Мінбуд України, 2006. – 76 с.

3.Справочная книга по светотехнике / под ред. Ю. Б. Айзенберга. –

М. : Знак, 2006. – 972 с.

Лабораторна робота 6 «Визначення необхідної освітленості робочого освітлення за результатами досліджень умов зорової роботи»

Мета роботи

1 Вивчити основні світлотехнічні показники.

2 Ознайомитися з приладами для контролю світлотехнічних показни-

ків.

3 Визначити необхідну освітленість штучним світлом за результатами оцінки умов зорової роботи.

Перелік обладнання, необхідного для виконання лабораторної ро-

боти: фотометр фотоелектричний ФПЧ – 1 шт., люксметр Ю116 – 1 шт., вимірювальний мікроскоп МПБ-1 – 1 шт., штатив – 1 шт., комплект об’єктів розрізнення – 1шт.

Загальні відомості

Електромагнітні хвилі з довжиною у діапазоні 0,38…0,75 мкм сприймаються органами зору людини як світло.

Роль останнього в житті людини дуже велика - 90 % усієї інформації про зовнішній світ надходить у мозок людини через очі. Тому правильно спроектоване і виконане освітлення на підприємствах, у житлових і громадських будинках забезпечує людині можливість нормальної життєдіяльності.

42

Процеси випромінювання і поширення світла характеризуються такими кількісними показниками: світловим потоком, силою світла, освітленістю, яскравістю.

Світловий потік Ф являє собою потужність променистої енергії, яка оцінюється по виробленому нею зоровому відчуттю. У системі СІ світловий потік вимірюється в люменах (лм).

Джерела світла, як правило, випромінюють світловий потік у простір нерівномірно, тому вводиться поняття сили світла.

Під силою світла розуміють відношення світлового потоку dФ до тілесного (просторового) кута d , в межах якого даний світловий потік поширюється:

У міжнародній системі одиниць (СІ) одиниця виміру освітленості – люкс (1 лк = 1 лм/м2).

Яскравість світної поверхні являє собою характеристику, рівну відношенню сили світла dI в якому-небудь напрямку до проекції площі цієї поверхні на площину, перпендикулярну до цього напрямку:

де dA– площа світної поверхні; – кут між світною поверхнею і перпендикуляром до напрямку, у якому вимірюється яскравість.

У міжнародній системі одиниць (СІ) яскравість вимірюється в канделах на квадратний метр (кд/м2).

1 Ср - скорочення від стерадіан. Стерадіан - одиниця виміру тілесного (просторового) кута. Стерадіан - тілесний кут, який вирізає на сфері, що описана навколо вершини кута, поверхню, площа якої дорівнює квадрату радіуса сфери. Повна сфера утворює тілесний кут, який дорівнює 4 .

43

Яскравість є єдиним світлотехнічним показником, який сприймається органами зору. Саме завдяки різниці в яскравості (а також різниці у кольорі) людина розрізняє оточуючі предмети. Те, що яскравість велика, не означає добре, тому що існує межа для сприйняття яскравості. Так, яскравість 80000 кд/м2 уже неприємна для зору, а яскравість вище 150000 кд/м2 є сліпучою. Для створення нормальних умов праці яскравість оточуючих людину предметів не повинна перевищувати 5000...7000 кд/м2.

Через складність виміру яскравості тіл, особливо тіл малих розмірів (голки, нитки і т. д.), прийнято стан освітлення оцінювати не за величиною яскравості, а за величиною освітленості.

Практично величина освітленості легко вимірюється приладом, що називається люксметром, принцип дії якого заснований на явищі фотоефекту.

Освітленість є нормованим показником.

Вперше в нашій країні норми освітленості промислових підприємств були введені у 1928 році. Вони були розроблені професором П. М. Тиходєєвим і поширювалися тільки на штучне освітлення. У наступні роки норми освітленості декілька разів переглядалися убік підвищення й удосконалення їхньої структури.

На сьогодні нормовані значення освітленості на робочих місцях при штучному освітленні встановлюються державними будівельними нормами ДБН В.2.5-28-2006 «Природне і штучне освітлення» в залежності від наступних чинників (див. табл. А.15 додатка):

–найменшого розміру об'єкта розрізнення,

–контрасту об'єкта розрізнення з фоном,

–характеристики фону,

–системи освітлення і джерел світла.

Під об'єктом розрізнення розуміється аналізований предмет, окрема його частина або дефект, який потрібно розрізняти в процесі роботи.

Під фоном розуміють поверхню, що прилягає безпосередньо до об’єкта розрізнення, на якій він розглядається.

Фон вважається:

світлим – при коефіцієнті відбиття поверхні 0,4;

середнім – при 0,2 0,4; темним – при 0,2 .

Коефіцієнт відбиття поверхні можна визначити, використовуючи співвідношення:

де L – яскравість поверхні, кд/м2; E – освітленість поверхні, лк. Контраст об'єкта розрізнення з фоном визначається за формулою:

44

Нормовані значення освітленості даються для випадку використання в якості джерел світла газорозрядних ламп (люмінесцентних, ДРЛ і ін.).

При використанні ламп розжарювання нормована освітленість знижується в залежності від розряду виконуваної зорової роботи відповідно до наступної шкали:

0,2; 0,3; 0,5; 1; 2; 3; 5; 7; 10; 20; 30; 50; 75; 100; 150; 200; 300; 400; 500; 600; 750; 1000; 1250; 1500; 2000; 2500; 3000; 3500; 4000; 4500; 5000

а) на один ступінь при системі комбінованого освітлення, якщо нормована освітленість складає 750 лк і більше;

б) на один ступінь при системі загального освітлення для розрядів I-V,

VI;

в) на два ступені при системі загального освітлення для розрядів VI і

VIII.

Опис приладів, що використовуються у роботі

У даній лабораторній роботі використовуються наступні прилади: фотоелектричний фотометр ФПЧ, люксметр Ю116 та відліковий мікроскоп типу МПБ-2.

Фотометр ФПЧ (рис. 6.1) призначається для виміру яскравості в межах 0,02...50000 кд/м2 і конструктивно оформлений у вигляді двох блоків - фотометричної головки 1 та блока живлення і керування 2, які з’єднані між собою електричним кабелем 3. Фотометр підключається до мережі напругою 220 В кабелем 4.

45

Рисунок 6.1 – Фотометр ФПЧ:

1 – фотометрична головка; 2 – блок живлення і керування; 3 – з’єднувальний кабель; 4 – кабель підключення приладу до електромережі

Фотометрична головка (рис. 5.2) складається із об'єктива, вузла польових діафрагм, вузла фотоелектронного помножувача і візирного пристрою.

Об’єктив 1 головки переміщається обертанням кільця 2. Для наведення головки на досліджуваний об'єкт головка має візирний пристрій. Призма 3 візирного пристрою може повертатися навколо осі, що дозволяє наводити фотометр на об'єкт при різних положеннях оператора відносно головки. Спостереження відбувається через вихідну зіницю 4. Ручка 5 головки має чотири фіксованих положення і призначена для зміни діафрагм. Перемикання фотоелектронного помножувача здійснюється перемикачем 6. Положення переми-

кача позначені "1", "10", "100", "1000" і "К".

7 6

Рисунок 6.2 – Фотометрична головка:

1 - об’єктив, 2 – кільце; 3- призма; 4 – вихідна зіниця; 5 – ручка «Діафрагма»; 6 – перемикач помножувача; 7 – кнопка управління шторкою

46

Кнопка 7 управляє встановленою в об'єктиві шторкою, яка перекриває світловий потік. При відпущеній кнопці 7 шторка закрита, при натиснутій - відкрита. Якщо шторку необхідно лишити у відкритому положенні, кнопку 7 слід натиснути і повернути - кнопка залишиться в натиснутому положенні.

Блок живлення і керування (рис. 5.3) забезпечує живлення електричної схеми фотометра і показує результати вимірів.

1 3 4 5 2

Рисунок 6.3 – Блок живлення і керування:

1 – вимірювальний прилад; 2 – тумблер вмикання; 3 – ручка встановлення нуля; 4 – тумблер «КО»; 5 – тумблер «Л1-Л2»

На передній панелі блока розташовані: вимірювальний прилад 1, тумблер 2 вмикання напруги, ручка 3 встановлення нуля вимірювального приладу. При виконанні вимірів тумблер 4 (тумблер «КО») повинен знаходитися в нижньому положенні. Положення тумблера 5 (тумблера «Л1 - Л2») – байдуже.

Порядок роботи з фотометром при вимірі яскравості такий: 1 Увімкнути фотометр у мережу 220 В.

2 Прогріти прилад протягом 10 хвилин.

Для цього на фотометричній голівці поставити ручку «Діафрагма» 5 в положення «0,5», а перемикач помножувача 6 – в положення «1000» і відкрити шторку кнопкою управління 7.

3 Через 10 хвилин кнопкою 7 закрити шторку. Виставити стрілку вимірювального приладу ручкою встановлення нуля 3 на нульову поділку вимірювальної шкали і відкрити шторку кнопкою 7.

4 Направити фотометричну головку на досліджуваний об’єкт, навести різкість і записати показ приладу в поділках шкали.

5 Яскравість підрахувати за формулою, кд/м2:

L C n,

47

де C – ціна поділки фотометра, кд/(м2×поділка), яка визначається за даними табл. 6.1; n – показ вимірювального приладу у поділках.

При перемиканні діафрагм слід пам’ятати, що прилад дає правильні покази тільки у тому випадку, коли зображення об’єкта виміру, яке спостерігається у вихідне вічко візирного пристрою, більше за діаметр введеної діафрагми (введена діафрагма спостерігається у вигляді чорної плями у формі кола).

Таблиця 6.1 – Ціна поділки фотометра С

Для виміру освітленості у лабораторній роботі використовується люксметр Ю116 (докладний опис люксметра подано у лабораторній роботі № ).

Для розширення діапазону вимірів люксметр комплектується чотирма насадками: К, М, Р, Т. Насадка К складається з напівсфери, яка виготовлена з білої пластмаси, що розсіює світло, і непрозорого пластмасового кільця, що має складний профіль. Насадка К застосовується разом з однією з трьох насадок М, Р, Т.

Порядок відліку значень вимірюваної освітленості при вимірі з насадками наступний: показ приладу в поділках по відповідній шкалі множать на коефіцієнт ослаблення, що при використанні насадок К і М дорівнює 10, К і Р

- 100, К і Т - 1000.

При натиснутій правій кнопці слід користуватися для відліку показів шкалою 0...100, при натиснутій лівій кнопці – шкалою 0...30.

Приклад. На фотоелементі встановлені насадки К і Р, натиснута лі-

ва кнопка, стрілка показує 10 поділок по шкалі 0...30. Вимірювана освітленість буде дорівнювати 10×100 =1000лк.

Якщо виміри виконуються без насадок, величина освітленості в люксах відраховується безпосередньо по відповідній шкалі. При визначенні освітленості фотоелемент встановлюють безпосередньо на ту поверхню, освітленість якої необхідно визначити.

Для визначення найменшого розміру об’єкта розрізнення використовується відліковий мікроскоп типу МПБ-2.

48

Мікроскоп складається з колонки, встановлювального кільця і тубуса, в якому закріплені об'єктив і окуляр із розмірною сіткою. Принцип роботи мікроскопа засновано на порівнянні розміру зображення об’єкта зі шкалою розмірної сітки.

Для вимірів мікроскоп слід встановити основою колонки на досліджуваний зразок таким чином, щоб вимірюваний об’єкт був розташованим приблизно у центрі отвору в основі, а віконце в колонці знаходилося напроти зовнішнього джерела світла. Спостерігаючи в окуляр і обертаючи окулярне кільце, слід встановити чітке зображення шкали розмірної сітки. Якщо при цьому в полі зору окуляра зображення об’єкта не буде чітким, то одержання його чіткого зображення добиваються обертанням встановлювального кільця.

Послідовність виконання роботи

1Ознайомитися з будовою та функціонуванням приладів, що використовуються у лабораторній роботі.

2Визначити величину коефіцієнта відбиття фону, на якому зображений об’єкт розрізнення, і величину контрасту об’єкта розрізнення з фоном.

Виміряти за допомогою фотометра яскравість об'єкта розрізнення L0 та яскравість оточуючого його фону Lф . Для цього помістити вибраний зра-

зок (макет) об’єкта зорової роботи під об'єктив фотометра. При необхідності навести різкість і провести необхідні вимірювання.

Виміряти за допомогою люксметра освітленість E зразка (макета) об’єкта зорової роботи.

За формулами (5.4) і (5.5) розрахувати відповідно коефіцієнт відбиття фону і контраст об'єкта розрізнення з фоном.

3 За допомогою мікроскопа виміряти величину найменшого розміру об'єкта розрізнення у міліметрах.

4Визначити за ДБН В.2.5-28-2006 (табл. А.16) значення необхідної освітленості робочого освітлення при загальному та комбінованому освітленні розрядними лампами і при загальному та комбінованому освітленні лампами розжарювання. Врахувати, що відповідно до вимог ДБН В.2.5-28-2006 освітленість при застосуванні ламп розжарювання слід знижувати за шкалою освітленості, як про це було сказано вище.

Отримані результати записати у табл. 5.2.

5Повторити пункти 1 - 4, використовуючи інші зразки (макети) об'єктів зорової роботи, вказані викладачем.

6Вимкнути прилади і прибрати робоче місце.

49

Таблиця 5.2 – Результати визначення необхідної освітленості

7 Зробити висновки за результатами досліджень.

Завдання на самостійну роботу

1.На лист білого паперу розміром 20×30 см2 перпендикулярно падає світловий потік у 12 люмен. Знайти освітленість та яскравість паперового листа, якщо коефіцієнт відбиття світла поверхнею листа 0,75.

2.Предмет освітлюється електричною лампою розжарювання, розташованою від нього на відстані 2 м. Як зміниться освітленість предмета, якщо цю ж лампу відсунути на відстань 3 м від предмета?

3.Лист паперу розміром 10×10 см2 освітлюється лампою розжарювання, що випромінює світловий потік в усі сторони рівномірно. Сила світла лампи 100 кд. На лист паперу падає 0,5% світлового потоку, який випромінюється лампою. Визначити освітленість листа паперу.

4.Спіраль електричної лампи розжарювання із силою світла 100 кд поміщена у матову сферичну колбу діаметром 10 см. Знайти яскравість лампи.

Контрольні питання

1.Що таке світловий потік (сила світла, яскравість, освітленість)?

2.Які чинники впливають на величину нормованого значення освітле-

ності?

3. Що таке об'єкт розрізнення (фон, контраст об'єкта розрізнення з фо-

ном)?

4. Поясніть, чому стан освітлення прийнято оцінювати не за яскравістю, а за освітленістю?

50