* 第八章电子设备的整机结构

　　　　

8.1 机箱机柜的结构知识

8.2 电子设备的人机功能要求

* 第八章电子设备的整机结构

本章小结

　　　　


8.1.1 　机箱

8.1.2 　机柜

8.1.3 　底座和面板

8.1.4 　导轨与插箱

　　　　

8.1.1 　机箱　　用途：


　　用于尺寸较小、结构简单的电子设备

　　特点：结构紧凑、何种小，使用灵活、方便。

　　种类：

　　 1 ．按应用分

固定式机箱、背负式机箱、便携式机箱、台式机箱。如图

所示

　　　　


固定式机箱、背负式机箱、便携式机箱、台式机箱。

　　　　

　　 2 ．依取材和加工方法分　　（ 1 ）钣金结构机箱

如图所示。


　　　　

　　（ 2 ）铝型材结构机箱

　　① 围框结构

　　 a ．前后围框结构


　　　　

　　 b ．左右围框结构


　　　　

　　② 型板结构


　　　　

　　③ 组合结构 8.1 机箱机柜的结构知识

　　　　

　　（ 3）压铸结构

　　（ 4）非金属材料

种类：

①压塑机箱多用于电视机等小型无线电通讯设备。

② 木料机箱适宜作各种音响设备。


　　　　

8.1.2 　机柜　　用以安装设备的安装架称为机架，如图所示。封闭结构的机架为机柜。如图所示。


　　　　

　　种类：　　 1 ．从外表分类立柜式机柜、控制台式机柜。

　　 2 ．从结构分类　　（ 1 ）型材结构机柜

　　型材截面形状如图。


　　　　

　　① 钢型材结构机柜

　　结构与通风散热如图。


　　　　

　　电气连接如图。


　　　　

　　② 铝型材结构机柜


　　　　

　　（ 2 ）弯板结构机柜

　　结构：

　　① 整板式机柜　如图所示。

　　② 立柱式机柜　如图所示。


　　　　

8.1.3 底座和面板

　　 1 ．底座

　　是安装、固定和支撑设备内各种电子元器件和机械零部件的基础。

　　要求：

　　（ 1 ）底座的结构形式——通常有三种。

　　① 冲压底座

成型：用金属薄板经落料，冲孔压弯。


　　　　

　　结构：整体式底板，如图 1 ，组合式底板。如图 2。

图 1 图 2

　　优点：重量轻，强度较好，成本低，承重能力不大。


　　　　

　　② 铸造底座　　如图所示。

　　优点：机械强度高、刚度好，精度高，加工量少。　　缺点：重量大，生产成本高。


　　　　

　　③ 塑料底座

　　如图所示。

　　特点：重量轻、绝缘性好。

　　 2 ．面板　　（ 1 ）结构设计遵循原则：　　① 内外协调。　　② 显示器醒目。　　③ 安装在最佳控制区。


　　　　

　　④ 控制器与显示器的布置应相对应。

　　⑤ 可按系统分区排列布置。

　　⑥ 应有标记，说明其用途和控制方向。

　　⑦ 色彩协调，装饰大方。

　　（ 2 ）制造方法 —— 四种

　　① 板料冲制

　　② 型板面板，如图。


　　　　

　　③ 铸造面板，如图。

　　④ 塑料面板


　　　　

8.1.4 导轨与插箱

　　 1 ．导轨

　　（ 1 ）作用 —— 使插件准确地插入机箱机柜，并保证其插头与插座很好地插接。

　　（ 2 ）结构 —— 如图所示。


　　　　

　　（ 3 ）形式

　　① 滑动摩擦导轨

　　如图所示。尺寸小，结构简单，刚性好。但摩擦系数较大，导向精度不高。


　　　　

　　② 滚动摩擦导轨　　如图所示。导向精度高，摩擦力小。结构复杂，外形尺寸大，成本高。


　　　　

　　 2 ．插箱

　　常用插箱：

　　（ 1 ）薄板冲压结构插箱

薄板冲压后点焊、铆接和螺钉

连接而成。如图。重量轻，工艺简单。


　　　　

　　（ 2 ）薄板、型材组合插箱

　　薄轧钢板经折弯后与型材焊接组合的插箱，如图。


　　　　

　　（ 3 ）铸造插箱由铝合金铸造而成，整体性好，适用于高频或重型设备。如图所示。


　　　　


8.2.1 人体特征

8.2.2 　显示器

8.2.3 　控制器

　　　　

　　人机工程学是研究人 - 机 - 环境系统中人、机、环境之间的相互关系，为解决该系统中人的效能、健康问题提供理论与方法的学科。电子设备结构设计根据人机工程学的原理，使整个系统达到最佳效率和最佳的总体功能。

人机界面的设计主要是指显示、控制以及它们之间的关系的设计。


　　　　

8.2.1 　人体特征

　　 1 ．视觉


　　为人感受信息的主要通道。与视觉相关的因素：

　　（ 1 ）对各种单色光的亮度感觉不同。实践证明，人眼对各种色光、颜色辨别的正确率排列次序为：

　　色光：黄、黑、白、红、绿、青、蓝。

　　颜色：黑、白、红、蓝、青、绿、黄。

　　因此，指示灯颜色常用黄、白、红、绿色，刻度数字常采用黑、白、红颜色。例如红灯表示错误、失败或停止，黄灯代表警告、注意；绿色提示执行、待命或电源接通。

　　　　

（ a ）水平面内视野（ b ）垂直面内视野


　　　　

　　（ 2 ）视野

　　是设计的主要依据。正常人的视野如图所示。

　　① 水平面内：双眼视区大约在左右 62 º 以内的区域；最敏感是每侧 10 º。

② 垂直平面内：最大视区为标准视线向上 50 º，向下 70 º 。最佳视区在标准视线向下 30 º 区域内。

　　 2 ．听觉

　　人获得信息另一重要通道，仅将于视觉。当工作条件限制时，有效利用听觉获取信息尤为重要。


　　　　

　　表示：声强，（单位为分贝（ db ），频率单位是赫兹（ H

z ）

　　把语言、音乐以外的其他没有节奏的声音统称为噪声。

须针对噪声采取抑制和防护的措施。

　　 3 ．人体尺寸和肢体的力量

　　（ 1 ）人体尺寸

　　是电子设备结构设计的重要依据。工作台和机器设备的高度，如（操纵台、仪表盘、操纵件的安装高度以及用具的放置高度），都要根据人的身高确定，如图所示。


　　　　

男子站立时平均尺寸（单位： mm ）女子站立时平均尺寸（单位： mm ）

男、女坐姿时平均尺寸（单位： mm ）


　　　　

　　如图表示人坐着时手脚的活动范围。


　　　　

　　（ 2 ）肢体力量

　　取决于姿势、着力部位和作用力的方向。

　　① 站立时，伸直的手臂，如图所示。


　　　　

　　② 站立时，弯成不同角度的手臂。如图所示。

　　脚产生的控制力坐着比站着时大，如图所示。


　　　　

　　 4 ．环境因素对人体的影响　　根据工作环境对人体的影响和人体对环境适应程度，可分：　　（ 1 ）最舒适区　　如实验室、计量室、精密设备操作室。　　（ 2 ）舒适区　　如一般仪器仪表加工和装配车间等。　　（ 3 ）不舒适区　　如高噪声、高温、粉尘和有毒气体环境。　　（ 4 ）不能忍受区　　如水下作业、放射环境等。　　应采取各种防护措施，以保证操作者能在舒适的环境下工作。


　　　　

8.2.2 　显示器将信息传给操作者的装置。　　 1 ．符号显示器

　　所显示的是编码形式的信息，通常用于显示速度、压力或流量等。所用的编码有：颜色编码和图形编码，如图所示。


　　　　

　　 2 ．图像显示器　　如计算机显示器。　　 3 ．数字指示器

　　可用以定量视读指示，分两类：一是通过度盘、指针用刻度指示，另一是用数字直接进行指示，如图所示。


　　　　

　　 4 ．指示灯显示器

　　用于传递常规信息、报警、危险情况的警告或故障的通报。显示方式有三种：单色显示、闪光显示、动态显示。各种信号颜色所表示的含义如表所示。

信号颜色含义

颜色含义颜色含义

红色危险、紧急、高压、故障白色日常操作情况

绿色电源接通，工作正常蓝色备用

黄色中间情况，电源处于备用状态


　　　　

　　 5 ．多媒体显示器　　种类：　　（ 1 ） CRT 显示器，如图。


　　　　

　　（ 2 ）液晶显示器，如图。


　　　　

　　（ 3 ）上投影显示器

　　（ 4 ）头盔显示器

（ 5）电视眼镜，如图。

　　（ 6 ）电脑显示器


　　　　

　　操作者将自己的决定和动作传给电子设备的装置。

8.2.3 控制器

　　 1 ．选择控制器的一般原则

　　与很多因素有关，具体如下：

　　（ 1 ）当动作要求快而准确，宜选用手动控制器；否则宜选用脚踩控制器。

　　（ 2 ）对于综合显示，可用一只多位开关来控制。

　　（ 3 ）开关和尺寸应满足动作和控制力的要求。

（ 4）外形应易于辨认。


　　　　

　　 2 ．控制器的种类　　常用控制器：按钮、开关、旋钮、操纵杆、驾驶盘、屏幕控制器等。各类控制器的使用情况比较下表。

种类占用空间编码视觉位

置辨认触觉位置辨认

一排控制器的操作

合并控制使用功能

按钮、按键小好尚可差好好启动、输入数据旋钮小 - 中好好尚可差好连续、不连续调节

旋转选择开关中好好好差较好不连续调节

钮子开关小较好好好好好启动、不连续调节手摇曲柄中 - 大较好尚可尚可差差定量、连续调节操纵杆中 - 大好好较好好好定量、连续调节手轮大较好较好较好差好定量、连续调节

钥匙、旋塞小 - 中好好好较好较好启动、不连续调节屏幕控制器中好好好差好定量、连续调节


　　　　

　　是触觉控制器。如图。

　　（ 1 ）旋钮


　　　　

　　（ 2 ）按键

　　（ 3 ）手轮、曲柄、操纵杆、钥匙

　　手动操纵杆直径为 22 ~ 32 mm ，操纵力为 30 ~ 140 N，

行程 150 ~ 350 mm。

　　如图所示。通常直径为 80 ~ 520 mm ，握把的直径为 20 ~ 50 mm 。单手操作时操纵力为 20 ~ 130 N 。快速转动的手轮、曲柄转轴应于人体前方平面成 60º ~ 90º 夹角。


　　　　

本章小结

　　本章介绍了现代电子设备整机结构，包括机箱、机柜、底板和面板、导轨与插箱的结构形式和主要特点，围绕“以人为本”的中心，从满足人的视觉、听觉、人体尺寸、肢体力量等出发，阐述了电子设备的显示器和控制器的选用原则。

本章还介绍了新型的符合人机功能要求的多媒体显示器。

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* 第八章 电子设备的整机结构

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