Для разработки вопроса о влиянии на трудоспособность тех или иных условий труда, сопутствующих факторов, встречающихся на производстве, и повышения эффективности труда ученые проводят различные исследования. Им необходимо знать, например, на каком расстоянии и какой величины следует устанавливать измерительные приборы на пультах управления распределительных устройств на заводах и фабриках. В какой цвет следует окрашивать станок, чтобы у рабочего меньше утомлялись глаза, как удобнее разместить рычаги и элементы управления на станке. Как следует расположить предупредительные знаки вдоль полотна железной дороги и во многих других случаях.

Составной частью таких исследований является определение времени реакции человека, изучение тремора, а также темпа и ритма рабочих (производственных) движений. Такие исследования позволяют оценить влияние нервного возбуждения, общего утомления, усталости отдельных мышц на координацию движений у людей ряда производственных специальностей. Это, в свою очередь, необходимо и для определения нормального режима нагрузки и активного отдыха (например, у рабочих точной промышленности, у работников транспорта, операторов управления скоростными механизмами и др.). Следует заметить, что особенно ценны такие исследования в сочетании с электромиографическими и электроэнцефалографическими исследованиями человека

 

Рефлексометр

Такой прибор позволяет определить время реакции человека.

Что же такое время реакции и для чего его надо знать? Время реакции — это время, которое человек затрачивает на восприятие какого-нибудь сигнала или события и ответ на них (такие сигналы называют раздражителями). Чем меньше время реакции, тем лучше. Вы знаете, как быстро должны реагировать на различные сигналы или события шофер, летчик или космонавт.

Определяется же время реакции при помощи специальных приборов — рефлексометров. Существует много конструкции таких приборов. С устройством одного из них мы вас и познакомим.

Устройство прибора. Рефлексометр состоит из пульта управления с экраном, электрохронометра и реактивного ключа или реактивной педали. Все детали пульта управления и экран монтируются в деревянном или металлическом кожухе. Передняя стенка кожуха (обращенная к испытуемому предмету) является экраном. В этой стенке вырезаются три круглых отверстия для крепления диапозитивов с изображением различных геометрических фигур или стекол (светофильтров), окрашенных в разные цвета (рис. 51).

Рис. 51. Принципиальная схема и устройство рефлексометра

Для удобства смены диапозитивов отверстие окантовывается деревянной или металлической рамкой. За отверстиями с диапозитивами устанавливаются электропатроны с лампами Л 1 , Л 2 , Л 3 . Нижняя часть передней стенки выполняется в виде решетки. За решеткой монтируется громкоговоритель Гр, предназначенный для подачи звуковых раздражителей — сигналов различной частоты и громкости, получаемых от звукового генератора. Стенка кожуха, обращенная к исследователю, проводящему эксперимент, является панелью пульта управления. На панели пульта монтируются элементы управления: два переключателя, две кнопки, тумблер, два регулируемых резистора и две пары гнезд или зажимов (рис. 51). Переключатели П1 и П 2 должны иметь четыре положения: три рабочих и одно холостое. Лучше всего взять переключатели, применяемые в радиоаппаратуре.

Кнопка Кн 1 нормально разомкнутая, кнопка Кн 2 нормально замкнутая. Тумблер Вк 1 служит для включения электропитания установки. Гнезда Гн 1 и Гн 2 нужны для подключения соединительных проводов, идущих к электрохронометру ЭС 1 и к реактивному ключу или реактивной педали Кл 1 .

Внутри кожуха, кроме уже названных элементов, монтируются звуковой генератор, электромагнитное реле Р, выпрямитель Д, конденсатор С 1 и понижающий трансформатор Тр. Звуковой генератор собирается по схеме мультивибратора на транзисторах Т 1 , Т2 и усилителе Т 3 (см. рис. 26). Регулируемые резисторы R 6 и R 7 служат для изменения частоты генератора и громкости сигнала, подаваемого через громкоговоритель Гр. Электромагнитное реле Р — телефонное, типа PC (можно применить и другие). Для уменьшения напряжения, подаваемого на реле Р, в эту цепь можно включить гасящее сопротивление. Обмотка реле шунтируется бумажным конденсатором C 1 емкостью 1–2 мкф. Реле должно иметь три контактные группы, работающие на замыкание. В качестве выпрямителя используется диод Д типа ДГЦ-24 или селеновый столбик.

Понижающий трансформатор служит для питания ламп Л 1 , Л 2 и Л3 и звукового генератора, лампа Л 4 — сигнальная, служит индикатором включения установки. В качестве реактивного элемента Кл 1 можно использовать обычный телеграфный ключ или педаль с нормально замкнутыми контактами.

Экран со стороны испытуемого закрывается тонкой белой материей или калькой.

Работа с рефлексометром. К пульту при помощи соединительных проводов подключаются электрохронометр и реактивный ключ.

После включения питания тумблером Вк 1 загорается сигнальная лампочка Л 4 . Около испытуемого, т. е. человека, быстроту реакции которого хотят проверить, садящегося со стороны экрана, устанавливается реактивный ключ или педаль.

Затем при помощи переключателей П 1 и П 2 производится набор требуемых комбинаций раздражителей и быстро нажимается и опускается кнопка Кн 1 . Кнопка Кн 1 шунтирует контактную группу 1 самоблокировки реле, реле Р срабатывает. Контактные группы 2 и 3 замыкаются. Соответственно включаются электрохронометр и одна из ламп Л 1 , Л 2 , Л 3 или звуковой раздражитель, или и световой, и звуковой одновременно.

Человек, время реакции которого хотят узнать, увидев или услышав обусловленный сигнал, нажимает на реактивный ключ или педаль — разрывает цепь питания и снимает самоблокировку реле. Все контактные группы размыкаются. Движение стрелок электрохронометра прекращается, и, таким образом, фиксируется время реакции. При подаче ошибочного раздражителя экспериментатор сам снимает сигнал нажатием кнопки Кн 2 .

Таким образом, можно провести весьма интересные опыты, демонстрирующие восприятие различных цветовых оттенков света, геометрических фигур или других изображений, определить различие по времени между ручным (реактивный ключ) и ножным (педаль) управлениями, проверить способности на избирательное внимание — предложить реагировать на красный цвет, но не «нажимать ключ на зеленый и т. п. Очень интересное применение рефлексометру найдут и ребята, занимающиеся в кружках юных космонавтов, летчиков, автоводителей.

 

Фонотремометр

Фонотремометр (типа ФТ-ЗВ) предназначен для исследования тремора и координации движения (рис. 52). В приборе имеется металлический планшет с фигурными отверстиями. Концом тонкой металлической спицы-щупа нужно обвести по контуру фигурные отверстия, не задевая краев планшета. Фонотремометр позволяет проверить правильность движений, выполняемых как под контролем зрения, так и без участия зрения. Это достигается тем, что в фонотремометре, помимо электрического счетчика, применяется безынерционный тональный фиксатор, а для графической регистрации хода испытаний (тренировки во времени) предусмотрено подключение вторичного самопишущего прибора. Последнее особенно важно при комплексных энцефалографических и миографических исследованиях.

Рис. 52. Устройство фонотремометра

Устройство прибора. Электрическая схема фонотремометра ФТ-ЗВ показана на рис. 53.

Рис. 53. Принципиальная схема фонотремометра ФТ-ЗВ

Основным регистратором неправильных движений служит электромагнитный счетчик СЧ, контрольным — Л 2 . Сигналами неправильных движений для испытуемого являются звуковые сигналы, подаваемые на громкоговоритель Гр и головные телефоны Тлф, или зажигание лампы Л 1 . Счетчик типа «Физэлектроприбор» или барабанный типа РС-2.720.002.

Для подачи звуковых сигналов служит звуковой генератор на полупроводниках. Он собирается по схеме мультивибратора на двух практически любого тнпа транзисторах, желательно только, чтобы оба триода были бы одного типа (например, П13). Детали для звукового генератора лучше взять небольших размеров, например, резисторы типа УЛМ или МЛТ, а переменный резистор (регулятор тона) типа СП, но это не значит, что другие резисторы непригодны.

Схема звукового генератора рассчитана таким образом, что возможно отступление от номинальных значений (допуск) ±30 %. К звуковому генератору подключаются высокоомные головные телефоны или громкоговоритель.

Лампы Л 1 и Л 2 низковольтные типа МН14 (3,5 в, 0,16 а) включаются через добавочные резисторы R 1 и R 2 .

Испытуемому может подаваться в зависимости от целей исследования только один из сигналов. Включение нужного вида сигнала осуществляется переключателем П 1 (Тлф или Л 1 ).

Для подключения самопишущей установки, подключаемой к гнездам СП, нужно подобрать добавочный резистор R 7 порядка 20—100 ом.

Питание прибора осуществляется от двух соединенных последовательно батарей (любых от карманного фонарика) или сети переменного тока через понижающий трансформатор и выпрямитель. Все части прибора собираются в небольшом деревянном или металлическом корпусе. Левая боковая стенка корпуса служит панелью управления, лицевая — съемная (рис. 52).

Панель управления выполняется из качественного изоляционного материала (наиболее удобным является органическое стекло): из пластмассы и даже из хорошо обработанной фанеры.

Счетчик Сч устанавливается в верхней части панели управления. Механизм счетчика дополнительно крепится к корпусу прибора при помощи металлического угольника. Под счетчиком устанавливается линза-глазок (зеленого цвета) для контрольного светового фиксатора лампы Л 2 . Патроном для лампы Л 2 служит металлический угольник с двумя отверстиями. В одно из них ввертывается лампа, а второе нужно для крепления патрона на резьбовой головке переменного резистора R 8 , устанавливаемого ниже глазка. На этой же панели укрепляются тумблер-переключатель П 1 , выключатель Вк 1 , гнезда для включения головных телефонов Тлф и клемма или гнездо Щ для подключения гибкого провода, идущего к щупу.

Звуковой генератор монтируется на съемной пластмассовой панели и крепится в нижней части корпуса на двух болтах.

В правой части корпуса находятся две соединенные последовательно батареи, которые закрепляются при помощи металлической скобы. Расположение основных деталей внутри корпуса показано на рис. 52.

Лицевая панель выполняется в виде рамки из того же материала, что и панель управления, и крепится к корпусу на шурупах для съема при смене батареи.

Рамка панели закрывается сменными металлическими планшетами с фигурными отверстиями для обвода. Такие планшеты можно сделать из листа алюминия, латуни или железа толщиной 1–1.5 мм. Отверстия вырезаются лобзиком по металлу. Размер съемных планшетов 250x150 мм. Фигурные отверстия вырезаются шириной 3,5 мм, круглые делаются различного диаметра, от 20 до 2.5 мм (20; 15; 10; 7,5; 5; 3,5; 2,5). Диаметр спицы 1,5 мм. Примеры фигур показаны на рис. 53. Планшеты закрепляются при помощи винтов с фигурными гайками (барашками). В нижней части панели установлены: основной световой фиксатор Л 1 с красным светофильтром (диаметр освещаемого отверстия 50 мм), громкоговоритель и устанавливаются гнезда СП, предназначенные для подведения проводов, идущих от прибора к самописцу.

С правой стороны корпуса устанавливаются два зажима (клеммы). Они служат для подключения (при отсутствии батарей) внешних источников электрического питания, например аккумуляторов.

Для удобства переноски прибора на корпусе имеется ручка, а снизу для установки на штативе — гайки с резьбой. Соединение деталей прибора производится жестким проводом в виде так называемого «углового монтажа».

Работа с прибором. Подготовка прибора к работе осуществляется следующим образом. К зажиму Щ присоединяется наконечник гибкого провода, идущего к контактному щупу. На винтовых штырях закрепляется планшет с фигурными отверстиями.

В гнездо Тлф включается вилка шнура, идущего к головным телефонам, если не включается громкоговоритель. При необходимости объективной регистрации с отметкой времени к гнездам СП подключается самописец или электрохронограф.

В зависимости от цели исследований для испытуемого включается (переключателем П 1 ) или звуковой генератор, работающий на головные телефоны, или световой сигнал.

Подготовленный к работе прибор устанавливается на штативе или подвешивается на стене на уровне плеча испытуемого, однако по усмотрению исследователя или врача (для больных) возможны и другие положения прибора.

При проведении исследований испытуемый берет в вытянутую руку щуп и проводит спицу внутри отверстий (щелей) планшета или удёрживает ее заданное время в круглом отверстии. Выполняя движения, обусловленные конфигурацией отверстий, или удерживая спицу, испытуемый старается не прикасаться к краям отверстий планшета. Изменение тона звукового сигнала и, зажигание лампочек световых фиксаторов свидетельствуют о касании спицей планшета, т. е. неточности движений. Одновременно счетчик Сч регистрирует количество ошибочных движений.

При подключении самопишущей установки (подразумевается подключение любого самопишущего устройства, обеспечивающего достаточную для анализа скорость продвижения лент) отметчик Отм2 также регистрирует количество и продолжительность ошибочных движений, отметчик Отм 1 служит для отметки времени.

Перед работой щуп и планшет необходимо зачищать мелкой («бархотной») шкуркой, так как во время хранения поверхность металла покрывается тонкой пленкой окиси. Во избежание разряда батарей питаний не следует допускать холостых касаний планшета спицей щупа — это может привести к быстрой разрядке батарей.

Если прибор предназначен только для лечебной тренировки, то счетчик можно не ставить совсем или отключать его, чтобы меньше разряжать батареи.

 

Прибор для исследований координации движений

На практике часто встречаются случаи, когда необходима согласованная координация движений обеих рук, поэтому представляет интерес регистрация именно сложных операций, выполняемых двумя руками. Эти исследования можно проводить при помощи установки, имеющей название «прибор для исследований координации движений».

Устройство прибора. Прибор представляет собою счетно-регистрирующую конструкцию, собранную по фонотремометрической схеме. Однако кинематическая часть этого прибора (рис. 54, а) существенно отличается от подобного узла описанного выше прибора. Она состоит из неподвижной контактной опорной дуги 1, установленной на пластмассовом основании, которое опирается на три металлические стойки 2. К стойке 3 на винте прикреплены два свободновращающихся рычага 4. Эти рычаги выполняются из негнущихся металлических пластин толщиной 2,5–3 мм. Длина рычагов выбирается порядка 350–400 мм. К рычагам прикрепляются еще два рычага 5 с контактным штифтом 6 на конце. Их длина (порядка 200 мм) и точки крепления на рычагах подбираются так, чтобы образовался правильный подвижный ромб относительно стойки 3 и контактного штифта 6. Таким образом, получается конструкция, напоминающая пантограф. На конце рычагов 4 прикреплены две пластмассовые ручки. Контактный штифт 6 упирается в съемный металлический планшет 7. Съемные планшеты устанавливаются на четырех металлических штырьках, укрепленных по углам.

Регистрирующая часть состоит из счетчика Сч (РС-2.720.002), звукового генератора и световых фиксаторов. Конструктивно прибор оформлен в виде металлического или пластмассового кожуха. На наклонной панели, располагаемой в сторону испытуемого, смонтированы громкоговоритель Гр и два световых фиксатора (зеленый и красный Л 3 ), представляющие собой лампы 6,3 в, 0,28 а. Фиксаторы закрыты фигурной рамкой. Остальные элементы регистрирующей схемы (счетчик и контрольные фиксаторы Л4 и Л 6 ) монтируются на боковой панели управления. Звуковой генератор ЗГ собирается по схеме мультивибратора с регуляторами тона R 4 и громкости R 9 . Схема питания состоит из силового трансформатора, имеющего две вторичные последовательно соединенные обмотки с напряжениями по 6,3 в на каждой, и двух диодных выпрямителей Д 1 и Д 2 . Для питания счетчика и соединенных последовательно ламп фиксаторов подается напряжение 12,6 в, а для питания звукового генератора — 6,3 в (см. рис. 54, б).

Одновременно в приборе предусмотрена возможность исследования темпа движения. Для этого используется сдвоенная кнопка Кн 1 . Индикатором движений служат неоновая лампа Л 2 типа МН8 с подключением счетчика Сч и контрольные световые фиксаторы Л 3 и Л 4 .

Рис. 54. Принципиальная схема и устройство прибора для исследования координации движений

Работа с прибором. В приборе устанавливается съемный планшет, на котором токонепроводящей краской или лаком начерчена контрольная фигура (тест). Эту фигуру должен обвести испытуемый контактным штифтом. В исходном положении рычаги опираются на контактную дугу, переключатель П 2 находится в положении 2 (при этом горят зеленые фиксаторы Л 5 и Л 6 ), контактный штифт находится на одном из узлов контрольной фигуры. Цепь питания красных фиксаторов, счетчика и звукового генератора разорвана.

Испытуемый должен взяться за ручки рычагов и концом контактного штифта обвести контур контрольной фигуры. Обычно по заданию экспериментатора движение выполняется в максимальном темпе при лимите отводимого на это время. Всякое схождение конца штифта с контура (с изоляции) считается ошибкой, вызывающей включение фиксаторов 3Г, Л 8 и Л 4 и регистратора (счетчика Сч). Одновременно испытуемый должен следить за тем, чтобы конец штифта не отрывался от поверхности планшета. Это вызовет размыкание контакта между рычагами и контактной дугой, что, в свою очередь, приведет к разрыву цепи зеленых фиксаторов Л 5 и Л 6 .

Трудность координации движения значительно возрастает, если они выполняются при перекрещивании рук.

Для перевода прибора в режим темпо-теста переключатель П2 переводится в положение 1. Для объективной регистрации и развертки во времени к зажимам ПУ подключается самопишущее устройство.