Ćwiczenie 6. Ocena oświetlenia na stanowisku pracy

Opracował dr inż. Józef Czajka

Celem ćwiczenia jest zapoznanie studentów z podstawowymi sposobami oceny oświetlenia na stanowisku pracy w transporcie. Do zajęć należy przygotować materiał zawarty w ćwiczeniu 1 skryptu [1], dotyczący oceny oświetlenia, oraz z podstawowymi pojęciami podanymi w normie PN-84/E-02033.

6.1. Przed ćwiczeniem należy zapoznać się z następującymi zagadnieniami:

1. Zapoznać się z pojęciami światła podanymi w punkcie 1.7 skryptu [1], oraz w normie [2];

2. Zapoznać się ze sposobami oceny parametrów oświetlenia wg [1] oraz [2];

3. Zapoznać się z obsługą i eksploatacją luksometru;

4. Wykonać pomiary natężenia oświetlenia w badanym pomieszczeniu.

6.2. Pomiary natężenia oświetlenia w laboratorium

Pomiar natężenia oświetlenia należy wykonać w wyznaczonych miejscach pomiarowych (MP) o różnym stopniu naświetlenia.

Pomiary wykonać dla następujących warunków oświetlenia::

- włączone wszystkie punkty świetle;

- włączone 3/4 wszystkich punktów świetlnych;

- włączone 1/2 wszystkich punktów świetlnych;

- włączone 1/4 wszystkich punktów świetlnych;

- wyłączone wszystkie punkty świetlne.

- wyniki pomiarów zestaw w tablicy 6.1.

Tablica 6.1. Zestawienie zmierzonych wartości natężenia oświetlenia E, w [ lx ]

Miejsce pomiaru natężenia oświetlenia .........................................................................

Układ pomiarowy luksomierza typ ............ złożony z następujących zespołów:

Czujnik pomiarowy typ ................ Wzmacniacz pom. typ ................

Parametry pomiarowe: ....................................................................................................

Data wykonania pomiarów .................. Wykonujący pom. ...................................................

Nr pom	Zakres pomiarowy Luksometra	Zmierzone natężenie oświetlenia [ lx ]	Obliczone natężenie źródła światła [ cd ]	Równomierność oświetlenia badanego stanowiska RW [ - ]	Dopuszczalna wartość RW [ - ]	UWAGI
1
2
3
4
5
Wartość średnia zmierzona

3. Pomiary natężenia oświetlenia na korytarzu

Pomiar natężenia oświetlenia należy wykonać w wyznaczonych miejscach pomiarowych (MP) o różnym stopniu naświetlenia.

Wykonać pomiary oświetlenia na korytarzu w wyznaczonych miejscach pomiarowych wg zaleceń prowadzącego, dla następujących warunków:.

- włączone wszystkie punkty świetle;

- włączone 3/4 wszystkich punktów świetlnych;

- włączone 1/2 wszystkich punktów świetlnych;

- włączone 1/4 wszystkich punktów świetlnych;

- wyłączone wszystkie punkty świetlne.

- wyniki pomiarów zestaw w tablicy 6.1.

6.4. W sprawozdaniu należy wykonać:

• Zestawienie wyników pomierzonego natężenia światła;

• Obliczenie, z podanych zależności teoretycznych; natężenia źródła światła dla badanego

miejsca pracy (miejsca mierzonego);

- Wyznaczyć równomierność oświetlenia wg pt. 1.3.12 i pt. 2.1.2. normy [2];

- Opracować zagadnienia wymienionych w punkcie 1, 2 i 3;

- Wyniki pomiarów zestawić w tablicy;

- Porównać wyniki pomierzonego oświetlenia i obliczonego teoretycznie;

- Porównać wyniki pomiaru światła z wartościami zalecanymi podanymi

w tablicy 1.6 [1], z wartościami podanymi w tablicy 1 normy [2], oraz z zalecenia

mi podanymi w instrukcji luksomierza.

- Wykonać ergonomiczną ocenę oświetlenia badanych miejsc pomiarowych

i podać wnioski i zalecenia naprawcze;

- Omówić podstawowe parametry użytkowe światła: współczynnik zapasu,

luminancja oraz inne pojęcia podane w normie [2].

6.5. ZAŁĄCZNIK do ćwiczenia 6

6.5.1. Podstawowe pojęcia potrzebne do wykonania ćwiczenia 6

Światłość (natężenie światła) - I

Światłość określa ilość światła u jego źródła, i wyraża się w kandelach [ cd ].

Kandela - jednostka światłości (natężenia światła) - to natężenie światła wysyłanego w kierunku prostopadłym, przez powierzchnię (1/6)*10^-5 m² = (1/60) cm² , ciała doskonale czarnego, promieniującego w temperaturze krzepnięcia platyny tzn. 2042 ^o K = 1769^oC, pod ciśnieniem 101 325 Pa (paskali) dawniej 1atmosfery.

Strumień świetlny - F to moc widzialnej energii promieniowania świetlnego.

Strumień świetlny wyrażany jest w lumenach [ lm ].

Lumen - jednostka strumienia świetlnego - jest to strumień świetlny wysyłany w kacie bryłowym jednego steradiana (1sr), przez źródło światła (promieniowania), o równomiernym we wszystkich kierunkach natężeniu światła (światłości) 1 kandeli (cd.).

1 lm = 1 cd * 1 sr

Strumień świetlny F = natężenie światła * kąt bryłowy wiązki promieni świetlnych, w [lm], wg wzoru (18) pracy [1].

F = I * w [ lm ] 6.1

gdzie: I - natężenie światła (światłość) w [cd];

w - kąt bryłowy promieni świetlnych, w steradianach [sr].

Ilość światła zależy od strumienia świetlnego (energii promieniowania świetlnego) i czasu trwania i wyraża się w lumenosekundach [ lm * s ]

Lumenosekunda - jednostka ilości światła - jest to ilość światła przenoszona w czasie 1s (sekunda) przez strumień świetlny 1 lm (lumen).

1 lm*1 s = 1 s * cd. * sr

Natężenie oświetlenia E

Natężenie oświetlenia E - wyraża się w luksach [ lx ]

Lux - to jednostka natężenia oświetlenia - jest to natężenie oświetlenia, wywołane przez strumień świetlny 1lm (lumen), równomiernie padający na powierzchnię 1m² .

1 lx = 1 lm / 1 m²

Natężenie oświetlenia E jest to stosunek strumienia świetlnego do powierzchni

pola, na które pada światło.

E = strumień świetlny (F) / pole przekroju (A) [ lx ]

E = F [lm] / A [m²] [ lx ] 6.2

Jest to gęstość powierzchniowa padającego strumienia świetlnego.

Natężenie oświetlenia zmienia się odwrotnie proporcjonalnie do kwadratu odległości od źródła światła i określone jest zależnością (1.9) pracy [1].

E = I [cd] / r² [m²] [ lx ] 6.3

gdzie: I - natężenie światła (światłość), w [cd];

r - odległość źródła światła [m].

Po wykonaniu pomiarów natężenia oświetlenia na badanym stanowisku pracy, wywołanego przez źródło światła, można obliczyć natężenie tego źródła światła (światłość), z następującej zależności:

Natężenie źródła światła (światłość) - I

I = E [lx] * r² [m²] [ cd ] 6.4

gdzie:

E - zmierzone natężenie oświetlenia, w [ lx ]

r - odległość źródła światła od badanego stanowiska [m].

Naświetlenie badanego stanowiska pracy - N zależy od natężenia oświetlenia i czasu trwania oświetlenia badanego stanowiska pracy i wyraża się w luksosekundach [ lx * s ]

i określone jest zależnością:

N = E [lx] * t [s] [lx*s] 6.5

Jednostką naświetlenia jest luksosekunda [ lx * s ] - jest to naświetlenie wywołane ilością światła 1 lm * s (lumenosekunda) na powierzchni 1 m² .

1 lx * 1 s = 1 lm * 1 s : (1 m²) = 1 m^-2 * s * cd. * sr [ lx * s ]

Równomierność oświetlenia

Określenie równomierności oświetlenia wg pt. 1.3.12 normy [2].

Równomierność oświetlenia RW (na badanej powierzchni­) - to stosunek natężenia oświetlenia najmniejszego (minimalnego) do natężenia średniego na tej powierzchni:

Równomierność oświetlenia wyznaczana jest z zależności:

RW = Emin / Eśr [ - ] 6.6

gdzie:

Emin - natężenie oświetlenia minimalne zmierzone na badanej powierzchni, [ lux ];

Eśr - natężenie oświetlenia średnie zmierzone na badanej powierzchni, [ lux ].

Dopuszczalne wartości równomierności oświetlenia na stanowisku pracy

Dopuszczalne wartości RW podane są w punkcie 2.1.2 normy [2].

Równomierność oświetlenia na płaszczyźnie roboczej powinna wynosić co najmniej :

- przy pracy ciągłej RW ≥ 0,65;

- przy pracy krótkotrwałej oraz w strefach komunikacyjnych - co najmniej RW ≥ 0,4.

• Dalsze wartości i zależności podane są wg punkcie 2.1.2 normy [2]

Luminancja (dawniej jaskrawość)

Luminancja jest to ilość światła odbitego od powierzchni.

Jednostką luminancji jest kandela na metr kwadratowy, czyli nit (nt).

[ nt ] = [ cd / m² ]

Wartość luminancji określa się za pomocą wzoru (1.10) pracy [1]:

L = ρ * E [lx] [ nt ] 6.7

gdzie: E - natężenie oświetlenia [lx];

ρ - współczynnik odbicia .

Kontrast luminancji

Kontrast luminancji dotyczy poszczególnych punktów obserwowanego przedmiotu w otoczeniu i wyraża się za pomocą wzoru (1.11) pracy [1]:

6.8

gdzie: L₁ - luminancja obrazu jaśniejszego, w [ nt ];

L₁ - luminancja obrazu ciemniejszego, w [ nt ].

6.5.2. Obsługa luksomierza model YF-170 oraz YF 172

Warunki pracy luksomierza

• Temperatura pracy 0^o C ÷ 40^o C

• Wilgotność poniżej 80% RH

• Długość przewodu do sensora około 1,5 m

• Zasilanie 006P DC 9V

• Próbkowanie 2,5 razy / s

Wykonanie pomiarów

• Podłącz SENSOR do gniazda wejściowego;

• Naciśnij klawisz POWER włączający zasilanie;

• Wybierz rodzaj pomiary LUX lub FC

• Dobierz zakres pomiarowy przełącznikiem RANGE;

• Zdejmij pokrywkę z sensora i połóż sensor w miejscu pomiaru (MP);

• Jeśli po lewej stronie wyświetlacza pojawi się „OL” to należy wybrać wyższy zakres pomiarowy (RANGE);

• Po chwili odczytaj wartość zmierzoną po ustaleniu wskazania.

Pierwsze wskazanie miernika obarczone jest błędem.

• Wciśnięcie D-H powoduje zatrzymanie ostatnio wyświetlonej wartości

• MAX wciśnięcie powoduje zatrzymanie największego wyniku pomiaru;

UWAGI:

• W pomiarach natężenia światła odczyt może być niestabilny na skutek skoków napięcia zasilania, z powodu cienia rzucanego przez ludzi, na skutek zmian temperatury i prądów powietrza;

• Po wykonaniu pomiarów należy zakryć SENSOR pokrywką w celu zabezpieczenia go przed zużyciem;

• Jeżeli miernik nie będzie używany przez dłuższy czas to należy wyjąć baterię.

• Miernik po zakryciu SENSORA powinien wyświetlać zero. Jeśli tak nie jest to należy miernik wykalibrować pokrętłem ADJ.

DANE TECHNICZNE

• SENSOR - krzemowa fotodioda;

• Zastosowanie: do pomiaru światła widzialnego;

Literatura

1. Czajka J, H. Ergonomia. Materiały do ćwiczeń. Oficyna Politechniki Warszawskiej.

Warszawa 1999.

2. Norma PN-84/E-02033. Oświetlenie wnętrz światłem elektryczny

3. Instrukcja obsługi Obsługa luksomierza model YF-170 oraz YF 172

1

---