устройство и принцип работы, преимущества и недостатки, виды
Интересное механическое устройство, известное человечеству с давних времен. Несколько лет назад ученые считали, что первый механизм, работающий по типу дифференциала, был использован в антикитерском механизме – удивительной находке, поднятой со дна моря, и оказавшейся самым настоящим древним калькулятором для астрономических вычислений. Так что сама идея дифференциала не нова, однако настоящее признание она получила только с появлением первых автомобилей.
Содержание
- Что такое дифференциал и для чего он нужен?
- Устройство и принцип работы
- Преимущества и недостатки
- Виды дифференциалов
- Заключение
Что такое дифференциал и для чего он нужен?
Дифференциал – это механизм, отвечающий за распределение момента вращения и угловых скоростей от главной передачи на колёса автомобиля (или на оси, если говорить про межосевой дифференциал). Зачем это нужно? Затем, чтобы дать возможность транспорту нормально поворачивать, не нарушая равномерного сцепления с дорогой каждого колеса.
Если попробовать развернуть на ходу любую повозку с жесткой осью, выяснится, что колесо, находящееся внутри радиуса поворота, пробуксовывает. Одновременно с этим другое колесо, которое находится на наружной дуге и должно двигаться быстрей, теряет сцепление с поверхностью. Другими словами, поворачивать вот так, с двумя колесами, насаженными на одну ось, очень сложно. Можно только посочувствовать лошадям, вынужденным таскать неповоротливые телеги…
Однако автомобиль – давно уже не телега, в том числе и потому, что во время поворота срабатывает дифференциал, который распределяет скорость вращения так, чтобы замедлить колесо внутри дуги поворота и ускорить второе, которое движется по внешней дуге. Всё это происходит без вмешательства водителя, только за счет механического распределения момента вращения.
Расположение дифференциаловГде находится дифференциал?
Размещение дифференциала зависит от того, какой тип привода использован в автомобиле.
- В переднеприводных автомобилях установлен передний дифференциал, который находится внутри коробки передач.
- В заднеприводных моделях установлен в заднем мосту на ведущей оси.
- В полноприводных автомобилях с постоянным полным приводом ставится межосевой дифференциал в раздаточной коробке (он распределяет усилия между передней и задней осью) и межколесные на каждую ось.
- А вот подключаемый полный привод не требует межосевого распределителя, в таких автомобилях устанавливается межколесный дифференциал на каждую из осей.
Почему только на ведущую ось (внедорожников это тоже касается, у них обе оси ведущие)? Просто потому, что дифференциал предназначен для того, чтобы распределять момент вращения, идущий от двигателя, а значит, на ведущей оси.
Устройство и принцип работы
С технической точки зрения дифференциал устроен достаточно просто, но при этом он способен выдерживать огромные нагрузки. Что внутри этого узла и как он работает?
Устройство типового дифференциалаПо своему типу это планетарный редуктор со всеми необходимыми элементами.
- Шестерня главной передачи – подает вращение от КПП на дифференциал.
- Ведомая шестерня связана и с главной передачей, и с шестернями-сателлитами.
- Сателлиты – закреплены в «чашке» ведомой шестерни, так что вращаются вместе с ней.
- Шестерни полуосей – соединены с сателлитами и не контактируют с остальными элементами дифференциала.
Как это работает?
Детально показано на видео-ролике, ниже.
- От КПП выходит вал главной передачи, от которого вращение передается на ведомую шестерню.
- Ведомая шестерня и скрепленная с ней «чашка» (водило) принимают крутящий момент.
- Вращаясь, ведомая шестерня и чашка приводят в движение шестерни-сателлиты.
- Сателлиты, в свою очередь, передают вращение на полуоси.
- При равной нагрузке на полуоси (когда автомобиль движется по прямой дороге с равномерным покрытием) сателлиты не вращаются. Работает только ведомая шестерня, в чашке которой закреплены сателлиты, и они описывают обороты вместе с ней, при этом не совершая вращения вокруг своей оси. Таким образом, момент вращения распределяется на полуоси поровну, 50:50.
- Когда автомобиль поворачивает и одно из колес должно замедлить, а второе – ускорить движение, сателлиты приходят в движение. За счет конической зубчатой передачи они, вращаясь, замедляют одну полуось и ускоряют вторую. Другими словами, перераспределяют момент вращения в нужной пропорции, вплоть до 0:100 без потери усилия.
- При пробуксовке одного колеса включается механизм блокировки, без которого на то колесо, которое вращается быстрее, ушел бы весь момент вращения. Без блокировки автомобиль останавливается при попадании хотя бы одного колеса на скользкую поверхность.
Основное преимущество дифференциала – это то, что он дал возможность выполнять повороты.
Еще одно преимущество – довольно высокая надежность узла. Планетарная передача выдерживает большие нагрузки, а особенности некоторых типов дифференциала еще дополнительно повышают его мощность и стойкость к износу
Основным недостатком можно назвать необходимость использовать механизм блокировки, чтобы автомобиль мог двигаться и по льду, и по сложным дорогам. Ручная, автоматическая или электронная – любой тип блокировки должен применяться обязательно, а это означает, что появляется дополнительный механизм, который может выйти из строя.
И, конечно, нельзя забывать о контроле за техническим состоянием узла. Это еще один узел, в котором нужно менять масло, хоть и не часто, и отслеживать износ деталей. И, кстати, о необходимости этой процедуры многие автовладельцы забывают.
Виды дифференциалов
За годы эволюции это устройство менялось и совершенствовалось. Так что теперь в автомобилестроении используют различные виды дифференциалов, в зависимости от того, на какие нагрузки рассчитан автомобиль, для каких дорожных условий предназначен, какую цель ставили перед собой конструкторы.
- По особенностям конструкции различают конический, цилиндрический и червячный типы. Название зависит от того, какой тип передачи используется для вращения полуосей. В настоящее время самый распространенный вид – конический.
Конический дифференциалЦилиндрический дифференциал
Червячный дифференциал
- По распределению усилия на полуоси различают симметричный и несимметричный. В первом случае количество зубцов на шестернях равное, получаем симметричное распределение вращения. При неравном количестве зубцов усилие распределяется несимметрично, что выгодно для внедорожников высокой проходимости.
Виды блокировки дифференциала. Система блокировки разрабатывалась для внедорожников, для которых пробуксовка любого колеса означает полную остановку автомобиля. На видео, ниже, подробно рассказано о системах блокировки.
Существует три основных типа блокировки.
- Ручная блокировка дифференциала – это система, при которой водитель самостоятельно включает и выключает блокировку по своему усмотрению. Возле водительского места находится рычаг или кнопка управления блокировкой, с помощью которых принудительно останавливается вращение сателлитов вокруг свой оси. Фактически, дифференциал начинает работать так же, как при движении по прямой, распределяя усилие на обе полуоси поровну.
При этом ухудшается управляемость, ведь повороты с заблокированным дифференциалом выполнить крайне сложно.
- Автоматическая блокировка или самоблокировка – система, которая облегчает управление автомобилем, снимая с водителя необходимость самостоятельно блокировать дифференциал. Самоблокирующийся тип называют еще дифференциалом повышенного трения.
- Электронная блокировка – это, по сути, имитация работы дифференциала, используемая в антипробуксовочных электронных системах. При необходимости забуксовавшее колесо принудительно замедляется тормозом, после чего дифференциал перераспределяет усилие, давая больше нагрузки на вторую полуось, которая имеет лучшее сцепление с дорогой.
Самоблокирующийся делятся на два основных типа.
- Тип Torque – блокировка, срабатывающая от разницы крутящего момента на полуосях. При пробуксовке срабатывают гасители скорости, подтормаживающие ту полуось, скорость вращения которой выше.
- Тип Speed Sensitive – блокировка с помощью вискомуфты, которая срабатывает, если одна из полуосей движется быстрее другой.
На сегодняшний день существует несколько видов дифференциалов, используемых в современных автомобилях.
- Квайф (Quaife) – самая простая конструкция, главной особенностью которой является использование нескольких пар сателлитов, сцепляющихся между собой попарно. Благодаря возникающим силам трения механизм автоматически подстраивается под дорожные условия, правильно распределяя момент вращения при поворотах и пробуксовке.
- Вискомуфта – устройство блокировки, основанное на применении жидкости с переменной вязкостью. Чем выше скорость ее перемешивания (соотношение скоростей вращения левой и правой полуосей), тем выше вязкость жидкости, вплоть до полной блокировки контактных дисковых блоков. Вискомуфта устанавливается на кроссоверы и легковые автомобили, то есть она не рассчитана на условия жесткого бездорожья.
Вискомуфта
- Дисковая блокировка – конструкция с дополнительными коническими шестернями, муфтами и дисками. При разнице в скорости вращения полуосей разъединяются стыки между шестернями и система блокируется, после чего скорости вращения полуосей выравниваются.
Дисковая блокировка
- Полная блокировка (кулачковая) – это тип с ручной блокировкой из салона автомобиля. Несмотря на некоторые неудобства его продолжают использовать во внедорожниках и есть много поклонников именно этого типа блокировки.
- Торсен (Torsen) – агрегат комбинированного, коническо-червячного типа. Это один из самых мощных и надежных типов механизма, используемый для условий жесткого бездорожья. Принцип его работы подробно описан на видео, ниже.
Заключение
Сегодня дифференциал используется на всех без исключения автомобилях, что говорит о его незаменимости. Многие автовладельцы и не задумываются о том, что там у них под днищем автомобиля, а обо всех нюансах и тонкостях этого узла знают только поклонники автоспорта и сурового бездорожья. Но от того, насколько качественно выполняет свою работу этот узел, зависит уверенность в маневрах и безопасность на дороге.
устройство, назначение, где находится и для чего нужна блокировка межосевого механизма » АвтоНоватор
Современное машиностроение подразумевает большое количество вариаций автомобильного дифференциала. Это обусловлено тем, что индустрия постоянно развивается: машины имеют не только задний и передний привод, но также и полный. Вдобавок классификация узлов автомобиля разделяется по строению самого механизма. «Начинка» транспортных средств становится сложнее, но даже начинающим автовладельцам стоит знать принцип работы дифференциала.
Содержание
1 Назначение
2 Устройство и принцип работы дифференциала
3 Что такое блокировка дифференциала в автомобиле
4 Разновидности механизма по способу блокировки
4.1 С ручной блокировкой
4.2 Самоблокирующийся
4.
3 С электронным управлением
4.4 Активного действия
Назначение
В автомобильной трансмиссии одной из самых важных деталей является дифференциал. Его задача состоит в том, чтобы правильно распределять и изменять крутящий момент двух потребителей, которые имеют различную угловую скорость.
Работа дифференциала заключается в том, чтобы давать правильные сигналы колёсам от коробки передач и напрямую от двигателя. Данный автомобильный узел имеет планетарное строение, что позволяет ему выполнять свою работу, даже если количество оборотов колёс в один промежуток времени имеет различие. Такое возможно, когда авто входит в поворот или начинает буксовать.
Дифференциал позволяет ведущим колёсам автомобиля вращаться с различной угловой скоростью
При всех достоинствах у простых вариантов дифференциалов есть и важные недостатки, и самый главный из них следующий: частота вращения на колёса распределяется не только в соотношении 50/50, но может стать и 100/0, когда, например, автомобиль застревает на льду или в грязи.
Наиболее частыми местами для установки дифференциала считаются:
- Коробка передач, в случае с автомобилями, имеющими передний привод;
- Раздаточная коробка или картер переднего и заднего моста, если авто имеет полный привод;
- Задний мост, на заднеприводных ТС.
Кроме того дифференциал условно делят на несколько разновидностей:
- Червячный, который считается универсальным видом;
- Конический — его чаще ставят между колёсами;
- Цилиндрический — зачастую используется для автомобилей с полным приводом и устанавливается между осями.
Существует также разделение дифференциалов по принципу симметричности. Выделяют симметричные и несимметричные узлы. Каждый из типов используется в определённых ситуациях. Несимметричная конструкция используется в полноприводных автомобилях. Дифференциал устанавливается между осями, и даёт различные пропорции крутящего момента на каждую из них. Для симметричного дифференциала подходит установка на главные оси. Это позволяет распределить между двумя колёсами равный крутящий момент.
Работа дифференциала на заднеприводном автомобиле
По месту расположения разделяют межосевой и межколёсный узел. Межколёсный дифференциал устанавливается между двумя колёсами, которые расположены на одной оси. Межосевой дифференциальный узел монтируется строго посередине между двух параллельных осей.
Устройство и принцип работы дифференциала
Для того чтобы определиться, как работает дифференциал в заднеприводной машине необходимо понять, что задняя ведущая ось вращается при помощи карданной передачи. После этого с помощью редуктора осуществляется поворот полуоси с колесом на ней. Дифференциалу удаётся совместить вышеперечисленные задачи так, чтобы колёса могли крутиться с различной скоростью. На автомобилях с передним приводом местонахождение и принцип работы дифференциального узла отличается. В данном случае крутящий момент от коробки передач сразу попадает на узел. После чего оказывается воздействие непосредственно на валы привода. Что касается полного привода, то для того чтобы ТС могло проезжать по разным участкам дорог, требуется не один, а целых три узла: между осями и между колёсами. В остальном принцип действия не отличается от вышеупомянутых.
Элементы, которые в дифференциале считают основными, это:
- Полуосевые шестерни;
- Шестерни сателлитов;
- Корпус.
Сателлиты по своему строению похожи на планетарный редуктор. Основная функция сателлитов заключается в том, чтобы совмещать корпус и полуосевую шестерню. Шлицы соединяют корпус и шестерню с теми колёсами, которые в автомобиле используются в качестве ведущих.
Если шестерни, используемые в дифференциале, имеют разное количество зубьев и разную направленность крутящего момента, то подобные механизмы относятся к несимметричным. В случае когда у шестерёнок одинаковое количество зубьев — дифференциал симметричный.
Корпус — это «оболочка» узла, его основная часть, в которой размещается остальные части механизма.
Что такое блокировка дифференциала в автомобиле
Блокировка дифференциального узла — это крайне важная функция, которая позволяет на время остановить работу одной из шестерёнок. Это необходимо в том случае, если одно из колёс по каким-либо причинам продолжает крутиться, а второе стоит на месте. Такая ситуация может произойти в случае, когда машина перемещается по неравномерно заледеневшей дороге.
Это интересно! Стоит применять блокировку в случае движения на небольшой скорости по труднопроходимым дорогам. Именно тогда вероятность застрять весьма высока. В других ситуациях блокировать дифференциал не следует, так как автомобиль стремится ехать по прямой и становится практически неуправляемым.
Разновидности механизма по способу блокировки
Временная остановка одного из работающих механизмов спасает не только от пробуксовки, но и от серьёзных проблем с неуправляемыми заносами. Можно заблокировать как колесо, так и половину оси. В зависимости от конфигурации автомобиля устанавливается дифференциал с ручным, самоблокировочным или электронным типом блокировки.
С ручной блокировкой
Дифференциал с ручным способом блокировки считают одним из наиболее примитивных. Отключение в ручном режиме осуществляется при помощи кнопок или рычагов, которые располагаются в салоне автомобиля. Подобный вид чаще всего используется в машинах, которые имеют полный привод, иными словами, во внедорожниках.
Планетарная система принимает форму муфты и блокирует возможность движения сателлитов. Эксперты настоятельно рекомендуют использовать ручную блокировку только после того, как будет выжата педаль сцепления.
Это важно! После блокировки дифференциала следует сбросить скорость на минимум, особенно если в этот момент автомобиль пересекает труднопроходимую местность. После того, как один из узлов заблокируется, будет гораздо сложнее поворачивать, а, значит, транспортное средство будет легче вести по прямой.
Функция ручной блокировки применяется на внедорожниках, которые обладают рамной конструкцией. Желательно использовать ручную блокировку, уже имея хороший стаж вождения, так как управлять таким автомобилем значительно сложнее.
Toyota Land Cruiser 100 является внедорожником, имеющим кнопку блокировки межосевого дифференциала
Транспортные средства, на которых имеется ручная блокировка дифференциала:
- Toyota Land Cruiser;
- Toyota Hilux;
- Шевроле Нива.
Самоблокирующийся
Данный вид узлов хорошо приспособлен к тяжёлым условиям вождения, так как значительно увеличивают проходимость авто. Основной принцип самостоятельной блокировки заключается в том, что определённые условия движения способствуют автоматической блокировке дифференциала. Если разница в полуосях становится слишком значительной, срабатывает механизм насоса, который нагнетает давление масла. После этого пластины начинают сближаться, а скорость колеса снижается. Этот метод позволяет правильно распределить нагрузку на колёса при буксовке или заносе.
Существует множество известных автомобильных самоблокирующихся дифференциалов. Например, узлы фирм Торсен и Квайф. Также примером подобного устройства является модель «speed sensitive». Механизм моментально фиксирует различную скорость вращения осей транспортного средства. Модель автомобиля, где стоит именно этот тип дифференциала — Toyota Rav4 с вискомуфтой. Если одна из осей начинает двигаться с намного большей скоростью, то муфта срабатывает и начинает тормозить движение предотвращая аварийную ситуацию! Как только скорость снижается, сила трения уменьшается и возвращает независимость частям узла.
Работа дифференциала Торсен основана на особенностях работы червячной передачи
На спецтехнике устанавливается другой вариант самоблокирующихся дифференциальных механизмов — кулачковые пары. Примером может послужить «ГАЗ-66». Подобная конструкция значительно увеличивает проходимость машины, однако вполне может создать опасные ситуации, когда дифференциал замыкается самостоятельно. Схема его действия очень проста и понятна: вместо «планетарки» в механизме применяются зубчатые пары. Они вращаются, если в скорости колёс возникают небольшие расхождения, однако если разница увеличиваются, то устройства входят в клин.
С электронным управлением
Блокировка узла в данном случае происходит после передачи датчиками информации в управление. Система управления может не только заблокировать дифференциальный узел, но и автоматически контролировать сцепление и тягу колёс. Датчики контролируют частоту оборотов всех осей, что значительно упрощает задачу управления автомобилем на разных поверхностях дорожного покрытия.
Активного действия
На сегодняшний день активные дифференциалы являются одними из наиболее эффективных в сравнении со своими аналогами. Подобный механизм был изобретён сравнительно недавно, однако уже набрал популярность. Принцип его работы в том, чтобы ускорить действие колёс и полуоси. Несмотря на то, что подобное решение полностью противоположно остальным, такой способ оказался наиболее удачным.
Активный дифференциал задней оси по команде центрального процессора увеличивает тягу на внешнем колесе автомобиля
Подобные разработки не только оптимизируют работу, но и позволяют снизить риски поломки автомобиля. Кроме того уменьшается процентное соотношение аварийных ситуаций на дорогах из-за неправильной работы дифференциала. Постоянное улучшение делает вождение любых наземных транспортных средств более простым, безопасным и удобным. Главное — это своевременно проверять состояние шестерёнок и всех остальных деталей, которые оказывают непосредственное влияние на работу дифференциального узла. От этого зачастую зависит не только безотказность личного автомобиля, но и жизнь водителя и пассажиров.
- Автор: Андрей
- Распечатать
Оцените статью:
(7 голосов, среднее: 4.7 из 5)
Поделитесь с друзьями!
Adblock
detector
Дифференциал автомобиля – назначение, устройство, принцип работы
Дифференциал предназначен для передачи, изменения и распределения крутящего момента между двумя потребителями и обеспечения, при необходимости, их вращения с разными угловыми скоростями.
Дифференциал является одним из основных конструктивных элементов трансмиссии. Расположение дифференциала в трансмиссии автомобиля:
- в заднеприводном автомобиле для привода ведущих колес – в картере заднего моста;
- в переднеприводном автомобиле для привода ведущих колес – в коробке передач;
- в полноприводном автомобиле для привода ведущих колес – в картере переднего и заднего мостов;
- в полноприводном автомобиле для привода ведущих мостов – в раздаточной коробке.
Дифференциалы, используемые для привода ведущих колес, называются межколесными. Межосевой дифференциал устанавливается между ведущими мостами полноприводного автомобиля.
Конструктивно дифференциал построен на основе планетарного редуктора. В зависимости от вида зубчатой передач, используемой в редукторе, различают следующие виды дифференциалов: конический, цилиндрический и червячный.
Конический дифференциал применяется в основном в качестве межколесного дифференциала. Цилиндрический дифференциал устанавливается чаще между осями полноприводных автомобилей. Червячный дифференциал, ввиду своей универсальности, может устанавливаться как между колесами, так и между осями.
Устройство дифференциала рассмотрено на примере самого распространенного конического дифференциала. Составные части дифференциала являются характерными и для других видов дифференциалов. Конический дифференциал представляет собой планетарный редуктор и включает полуосевые шестерни с сателлитами, помещенные в корпус.
Корпус (другое наименование – чашка дифференциала) воспринимает крутящий момент от главной передачи и передает его через сателлиты на полуосевые шестерни. На корпусе жестко закреплена ведомая шестерня главной передачи. Внутри корпуса установлены оси, на которых вращаются сателлиты.
Сателлиты, играющие роль планетарной шестерни, обеспечивают соединение корпуса и полуосевых шестерен. В зависимости от величины передаваемого крутящего момента в конструкции дифференциала используется два или четыре сателлита. В легковых автомобилях применяется, как правило, два сателлита.
Полуосевые шестерни (солнечные шестерни) передают крутящий момент на ведущие колеса через полуоси, с которыми имеют шлицевое соединение. Правая и левая полуосевые шестерни могут иметь равное или различное число зубьев. Шестерни с равным числом зубьев образуют симметричный дифференциал, тогда как неравное количество зубьев характерно для несимметричного дифференциала.
Симметричный дифференциал распределяет крутящий момент по осям в равных соотношениях, независимо от величины угловых скоростей ведущих колес. Благодаря этим свойствам симметричный дифференциал используется в качестве межколесного дифференциала.
Несимметричный дифференциал делит крутящий момент в определенном соотношении, поэтому устанавливается между ведущими осями автомобиля.
Работа дифференциала
В работе симметричного межколесного дифференциала можно выделить три характерных режима:
- прямолинейное движение;
- движение в повороте;
- движение по скользкой дороге.
При прямолинейном движении колеса встречают равное сопротивление дороги. Крутящий момент от главной передачи передается на корпус дифференциала, вместе с которым перемещаются сателлиты. Сателлиты, обегая полуосевые шестерни, передают крутящий момент на ведущие колеса в равном соотношении. Так как сателлиты на осях не вращаются, полуосевые шестерни движутся с равной угловой скоростью. При этом частота вращения каждой из шестерен равна частоте вращения ведомой шестерни главной передачи.
При движении в повороте внутреннее ведущее колесо (расположенное ближе к центру поворота) встречает большее сопротивление, чем наружное колесо. Внутренняя полуосевая шестерня замедляется и заставляет сателлиты вращаться вокруг своей оси, которые в свою очередь увеличивают частоту вращения наружной полуосевой шестерни. Движение ведущих колес с разными угловыми скоростями позволяет проходить поворот без пробуксовки. При этом, в сумме частоты вращения внутренней и наружной полуосевых шестерен всегда равна удвоенной частоте вращения ведомой шестерни главной передачи. Крутящий момент, независимо от разных угловых скоростей, распределяется на ведущие колеса в равном соотношении.
При движении по скользкой дороге одно из колес встречает большее сопротивление, тогда как другое проскальзывает — буксует. Дифференциал, в силу своей конструкции, заставляет вращаться буксующее колесо с увеличивающейся скоростью. Другое колесо при этом останавливается. Сила тяги на буксующем колесе, по причине низкой силы сцепления, мала, поэтому и крутящий момент на этом колесе тоже мал. А так как дифференциал у нас симметричный, то на другом колесе крутящий момент тоже будет небольшим. Тупиковая ситуация – автомобиль не может сдвинуться с места.
Для продолжения движения необходимо увеличить крутящий момент на свободном колесе. Это осуществляется с помощью блокировки дифференциала.
Устройство дифференциала автомобиля, его диагностика и расположение
Содержание
- Устройство автомобильного дифференциала
- Принцип работы автомобильного дифференциала
- Вывод
Дифференциал – один из важнейших элементов трансмиссии автомобиля. Его основное предназначение заключается в распределении, изменении и передачи крутящего момента, а при необходимости, для обеспечения вращения двух потребителей с различными угловыми скоростями.
Межколесный дифференциал – это дифференциал, предназначенный для привода ведущих колес, если же он установлен между ведущими мостами в полноприводном автомобиле – межосевой интервал.
Как правило, дифференциал автомобиля располагается в следующим местах:
- Привод ведущих мостов в полноприводном автомобиле – в раздаточной коробке
- Привод ведущих колес в полноприводном автомобиле – в картере заднего и переднего моста
- Привод ведущих колес в переднеприводном автомобиле — в коробке передач
- Привод ведущих колес в заднеприводном автомобиле – картер заднего моста
В основе дифференциала лежит планетарный редуктор. Используемый в редукторе вид зубчатой передачи условно делит дифференциал на три следующих вида:
Червячный – самый универсальный дифференциал и может быть установлен как между осями, так и между колесами. Цилиндрический тип, как правило, располагается в полноприводных автомобилях между осями. Конический тип применяется в основном как межколесный.
Различают также несимметричный и симметричный дифференциалы автомобиля. Несимметричный тип устанавливается между двумя приводными осями и позволяет передавать крутящий момент в различных пропорциях. Симметричный тип, как правило, устанавливается на главных передачах и позволяет передает на два колеса равный по значению крутящий момент.
Устройство автомобильного дифференциала
Основными элементами дифференциала являются:
- Полуосевые шестерни
- Шестерни сателлитов
- Корпус
Шестерни сателлитов по своему принципу работы напоминают планетарный редуктор и служат для соединения между собой корпуса и полуосевой шестерни. Последние в свою очередь соединяются с помощью шлицов с ведущими колесами. В различных конструкциях используются четыре или два сателлита, в легковых автомобилей чаще используется второй вариант.
Чашка дифференциала или корпус – ее основное предназначение заключается в том, чтобы передавать через сателлиты крутящий момент от главной передачи к полуосевым шестерням. Внутри него располагаются оси для вращения сателлит.
Солнечные или полуосевые шестерни – предназначены для передачи крутящего момента с помощью полуосей на ведущие колеса. Левая и правая шестерни могут иметь как одинаковое, так и различное между собой число зубцов. В свою очередь шестерни с различным число зубов используются для образование несимметричного дифференциала, а с одинаковым количеством – для симметричного.
Принцип работы автомобильного дифференциала
Работает дифференциал следующим образом: вращая одно из ведущих колес автомобиля, второе начнет вращаться в противоположном направлении, но при этом должно выполняться условие неподвижности карданного вала. В данном случае стеллиты вращаются в свих осях, играя роль шестерни.
Если завести двигатель и включить сцепление и любую из передач, начнет свое вращение карданный вал, передающий свой крутящий момент через цилиндрические и конические шестерни коробке дифференциала.
Таким образом, во время движения автомобиля по кривой траектории одно колесо замедляет свой ход, второе наоборот увеличивает его. В результате устраняется пробуксовка и скольжение колес и каждое из них вращается с той скоростью, которая необходима для безопасного движения.
Во время движения автомобиля по прямой, ничего особенного не происходи и дифференциал передает крутящий момент на оба колеса в одинаковом соотношении. Шестерни полуосевые вращаются с одинаковой угловой скоростью, так как сателлиты в этом случае находятся в неподвижном состоянии.
При движении на скользких покрытиях дифференциал обладает одним существенным недостатком – он может вызвать боковой занос машины, так как на буксующем колесе низкая сила сцепления с покрытием и оно начинает вращаться в холостую.
Самые простейшие дифференциалы автомобиля обладают еще одним недостатком. При попадании грязи или прочих сторонних элементов между шлицами крутящий момент может передаваться в различном соотношении, даже 0 к 100. Таким образом, одно колесо останется в абсолютно статичном положение.
Современные модели практически лишены данного недостатка. Их устройство отличается ручной или автоматической более жесткой блокировкой. Более того, во многих легковых современных машинах устанавливаются системы стабилизации и курсовой устойчивости, позволяющие оптимизировать в зависимости от траектории движения автомобиля распределение крутящего момента.
Вывод
Заметного ухудшения проходимости после установки на трицикл обычного дифференциала не наблюдалось. Даже на скользкой поверхности «гребут» обычно два колеса. Только если сцепление с поверхностью у колес заметно различается, тогда блокировки действительно не хватает. Зато управляемость заметно улучшилась, что позволило виртуозно маневрировать в сложных ситуациях. А это, как я считаю, гораздо важнее. Конечно, блокировка бы не помешала, но только автоматическая или подключаемая вручную. Но не постоянная.
Еще нужно учесть, что перечисленные плюсы и минусы заваренного моста ярко проявляются при использовании его на трицикле. Т.е. если, скажем поставить заваренный мост на автомобиль, у которого база гораздо больше, то управляемость ухудшится не так сильно. А если он еще и полноприводный, то этот эффект будет еще менее заметен. Но лучше все таки потратиться на самоблоки или принудительные блокировки, если речь идет об автомобиле, который будет использоваться не только для бездорожья, но и для повседневных поездок по городу.
Принцип работы дифференциала и его устройство
Автоликбез28 января 2018
Содержание
- 1 Назначение механизма
- 2 Как работает свободный дифференциал?
- 3 Разновидности механизмов
- 3.1 Устройство повышенного сопротивления
- 3.2 Самоблокирующиеся передачи Torsen
Крутящий момент, создаваемый двигателем внутреннего сгорания, передается колесам с помощью различных механизмов – валов, шлицевых и шестеренчатых передач, дифференциалов. Последние вызывают наибольший интерес у любителей экстремальной езды по бездорожью, поскольку принимают участие в распределении мощности. Многие автолюбители слабо представляют работу данного узла, поэтому стоит рассмотреть вопрос, что такое дифференциал в автомобиле, объяснить его устройство и принцип действия.
Назначение механизма
Чтобы понять роль дифференциала, применяющегося в транспортных средствах всех типов, нужно рассмотреть конструкцию обычного планетарного редуктора, передающего усилие от карданного вала двум полуосям. Алгоритм работы агрегата прост:
- Кардан вращает хвостовик с косозубой шестеренкой на конце.
- От хвостовика крутится большая планетарная шестерня, соединенная с двумя полуосями.
- Крутящий момент передается от планетарной шестерни полуосям и закрепленным на концах колесам.
Без дифференциала редуктор поровну распределяет крутящий момент на 2 оси, в результате колеса вертятся с одинаковой скоростью. Такое разделение вполне годится для прямолинейного движения, которое в реальности встречается довольно редко – даже при езде по ровным участкам трассы автомобиль отклоняется от прямой линии.
Чтобы машина идеально прошла поворот, колеса одного моста должны вращаться с разными скоростями, поскольку внешнее катится по более широкой дуге. Простой редуктор, обеспечивающий одинаковое вращение обеих полуосей, на повороте заставит одну шину скользить, вторую – буксовать, что заметно ухудшает маневренность авто.
Справка. Проблема весьма актуальна для внедорожников с постоянным полным приводом. В данном случае крутящий момент делится не только между колесами, но и между осями, вращающими редукторы переднего и заднего моста.
Совмещенный с планетарным редуктором дифференциал нужен для изменения угловых скоростей правого и левого колеса в зависимости от крутизны поворота. Механизм автоматически распределяет крутящий момент на полуоси, позволяя колесным покрышкам совершать разное число оборотов при движении автомобиля по дуге. Без дифференциала нормальная эксплуатация транспортного средства невозможна по таким причинам:
- недостаточная управляемость;
- быстрое истирание шин;
- ускоренный износ деталей редуктора, валов и полуосей.
Как работает свободный дифференциал?
Механизмами данного типа оснащается подавляющее большинство машин с приводом на переднюю либо заднюю ось. В первом случае узел размещается внутри коробки передач, во втором является частью планетарного редуктора заднего моста.
Конструкция планетарной передачи подразумевает использование шестеренок конической формы. Существуют и другие разновидности автомобильных редукторов – цилиндрические, конусно-цилиндрические и червячные.
Устройство дифференциала свободного типа предусматривает совмещение с главной передачей. Механизм заднего моста включает следующие детали:
- хвостовик с конической ведущей шестерней, соединенный с карданным валом;
- ведомая планетарная шестеренка;
- корпус ведомой шестерни оборудован двумя проушинами, куда вставляются оси сателлитов;
- сателлитные шестеренки конической формы;
- ведомые шестерни полуосей;
- подшипники;
- корпус редуктора.
В легковых авто устанавливается 2 сателлита, на грузовиках – четыре.
Изучить принцип работы свободного дифференциала предлагается на примере:
- Пока машина едет прямо, колеса крутятся с одинаковой скоростью. Хвостовик вращает «планетарку» вместе с закрепленными на ней сателлитами, причем последние остаются неподвижными и передают равный крутящий момент обеим осям за счет давления на зубья.
- Автомобиль входит в поворот. Крутящиеся вместе с большой шестерней сателлиты начинают вращаться вокруг собственной оси, причем в разные стороны.
- Мощность на валу делится не пополам, а в зависимости от крутизны дуги. Благодаря комбинированному вращению сателлитов полуоси и колеса совершают разное число оборотов, машина успешно преодолевает поворот без проскальзывания и пробуксовки резины.
Дифференциал получил название свободного, поскольку передает больший крутящий момент на колесо, которое вращается легче. Понятно, что на повороте шина внутри дуги сопротивляется вращению, поэтому дифференциал отдает больше мощности другой оси – противоположное колесо крутится быстрее.
Примечание. Полноприводные авто и внедорожники оснащаются тремя дифференциальными разделителями мощности – межосевым (ставится в раздаточной коробке) и двумя межколесными.
Свободный механизм решает главную проблему, но создает побочную. Когда одна покрышка начинает контактировать со скользким покрытием – льдом, укатанным снегом, грязью, начинается пробуксовка. Причина – дифференциальный механизм, отдающий максимум мощности в сторону наименьшего сопротивления. Для предотвращения подобных ситуаций на многих автомобилях задействована временная блокировка дифференциала.
Разновидности механизмов
Чтобы избавиться от пробуксовок на скользком дорожном покрытии либо в условиях бездорожья, производители комплектуют транспортные средства дифференциальными устройствами следующих конструкций:
- механизм свободного типа с принудительной блокировкой от привода;
- частично блокирующийся дифференциал повышенного сопротивления;
- самоблокирующаяся червячная передача типа Torsen.
В первом варианте применяется рассмотренный выше шестеренчатый узел, дополнительно оснащенный блокировочным устройством. Система функционирует просто: в случае необходимости водитель активирует привод, фиксирующий сателлиты в неподвижном состоянии. Крутящий момент начинает делиться ровно пополам, оси вращаются с одинаковой скоростью и транспортное средство успешно преодолевает проблемное место.
Принудительная блокировка межосевого дифференциала включается с помощью различных приводов:
- механический – от рычага раздаточной коробки;
- электрический;
- пневматический;
- гидравлический.
Аналогичные приводные элементы применяются для остановки и удержания сателлитов переднего либо заднего моста.
Автомобили дорогой комплектации производители оснащают антипробуксовочной системой. Она «обманывает» дифференциальное устройство другим способом: по сигналу датчика, фиксирующего быстрое вращение одного колеса, электроника отдает команду его притормозить. Тогда сателлитные шестеренки начинают передавать больше мощности на другую ось и авто прекращает «грестись» на месте.
Устройство повышенного сопротивления
Помимо сателлитов, ведущих и ведомых шестерен, дифференциал повышенного трения включает такие элементы:
- корпус, жестко прикрепленный к планетарной шестеренке;
- пакет фрикционных дисков, установленных на каждой полуоси;
- стальные диски, чьи выступы зафиксированы в корпусе;
- распорная пружина, вставленная между коническими шестернями полуосей.
Стальные и фрикционные диски (похожие применяются в сцеплении) установлены поочередно, первые вращаются вместе с корпусом, вторые – с осями. Конусообразная шестеренка надета на шлицы оси и способна смещаться на определенное расстояние. Пружина поддавливает 2 противоположных осевых шестерни.
Частичная блокировка дифференциала происходит следующим образом:
- На прямолинейном сухом участке дороги сателлиты неподвижны, а диски вращаются друг относительно друга.
- При попадании одной шины на скользкий участок начинается пробуксовка. Благодаря конусной форме зубьев шестеренки со стороны остановившегося колеса начнут взаимно отталкиваться.
- Шестерня полуоси сдвинется и сожмет пакет дисков. Возникнет сила трения, заставляющая ось вращаться вместе с корпусом напрямую от «планетарки» в обход сателлитов.
Подобное устройство самостоятельно регулирует степень блокировки – чем медленнее крутится покрышка с хорошим сцеплением, тем сильнее сжимаются диски и подается больше крутящего момента.
Самоблокирующиеся передачи Torsen
Принцип работы данных механизмов базируется на одной особенности червячной пары: шестеренка способна передавать вращение сателлиту, но обратное действие невозможно. Все шестерни, включая сателлитные, сделаны в виде цилиндров с косыми дугообразными зубьями. Всего в механизме применяется 3 пары червячных сателлитов, установленных вокруг шестеренок полуосей.
Самоблокирующийся дифференциал работает так:
- Во время прямолинейного движения червячные сателлиты ведут себя аналогично конусным – не крутятся сами, но вращают оси от главной передачи.
- На повороте число оборотов одной полуоси вырастет и она придаст вращение парам сателлитов – мощность начнет распределяться по-разному.
- Поскольку каждая пара сателлитов связана между собой прямозубой передачей, пробуксовка одного колеса исключается. Ось способна крутить свой сателлит, тот вращает соседний, который уже не может поворачивать вторую полуось. Механизм блокируется автоматически.
Устройство Torsen – самое надежное и передовое, но слишком дорогое, поэтому ставится на машины максимальной комплектации. В остальных применяются более доступные механизмы повышенного трения.
В среде любителей экстремальной езды по бездорожью известен простейший способ избежать пробуксовок – блокировка заднего дифференциала с помощью сварки. Сателлиты намертво привариваются к осям и всегда находятся в неподвижном состоянии. Правда, подобные автомобили предназначены только для езды по грунту и снегу – эксплуатировать их на твердом покрытии чересчур неудобно и дорого.
Что такое дифференциал, для чего он нужен, и как устроен
- Главная
- Статьи
- Что такое дифференциал, для чего он нужен, и как устроен
Автор: Алексей Кокорин
Дифференциал как автомобильный механизм скоро отметит двухвековой юбилей, однако его конструкция за эти долгие годы хоть и совершенствовалась, но сохранила ключевые особенности. Что же такое дифференциал, и какую роль он выполняет в автомобиле?
1. Что такое дифференциал?
Дифференциал в автомобиле – это механизм, который позволяет передавать мощность и, следовательно, вращение от коробки передач к колесам, разделяя поток этой мощности на два, для каждого из колес одной оси, с возможностью изменять соотношение передаваемой к ним мощности, и, следовательно, позволяя колесам вращаться с разной скоростью. Проще говоря, дифференциал разделяет 100% мощности, передаваемой коробкой передач, на два потока для каждого из колес на одной оси, и эти потоки могут перераспределяться в зависимости от условий движений от 50:50 до 100:0.
2. Для чего нужен дифференциал?
Основное предназначение дифференциала – обеспечить возможность вращения колес на одной оси с разной скоростью с сохранением неразрывного потока крутящего момента. Для автомобиля это важно прежде всего в поворотах: ведь при движении по дуге колеса на внешней стороне поворота проходят больший путь, чем колеса на внутренней, а значит, должны вращаться с большей скоростью для сохранения стабильности машины.
Если же колеса на оси будут соединены жестко, то внутреннее колесо в повороте будет пробуксовывать. Для заднеприводного автомобиля это повышает риск заноса, а для переднеприводного радикально ухудшает управляемость и контроль автомобиля в повороте. Таким образом, обеспечение свободного и независимого вращения колес на одной оси с сохранением постоянства передачи на них крутящего момента от двигателя было одной из принципиальных задач с момента создания автомобиля – и это задача была успешно решена.
3. Как устроен дифференциал?
Дифференциал являет собой частный случай планетарной передачи. Физически он обычно представляет собой набор из четырех шестерней, вращение к которым передается пятой – ведомой шестерней главной передачи, объединенной с корпусом дифференциала, выполняющим роль водила. Главная передача – это набор из двух шестерней: ведущая получает вращение от КПП и передает его ведомой. Ведомая же шестерня главной передачи передает вращение через корпус на шестерни-сателлиты, а они, в свою очередь, находятся в зацеплении с солнечными шестернями, жестко закрепленными на приводных полуосях колес.
Когда автомобиль движется по прямой, шестерни-сателлиты неподвижны, и скорость вращения шестерни главной передачи равна скоростям вращения солнечных шестерней: колеса вращаются с одинаковой скоростью. В повороте же шестерни-сателлиты начинают вращаться, обеспечивая разницу скоростей солнечных шестерней и, следовательно, колес на внешней и внутренней стороне поворота.
4. Каковы недостатки дифференциала?
Главным недостатком дифференциала одновременно является его главное преимущество – возможность передавать до 100% мощности на одно из колес. Исходя из этого, в условиях, когда одно колесо имеет недостаточное сцепление с поверхностью, основная часть мощности будет передаваться именно на него. Таким образом, порой даже имея одно колесо на поверхности с достаточным сцеплением, автомобиль не может тронуться с места.
Для устранения этой проблемы были разработаны разнообразные конструкции – дифференциалы с повышенным внутренним сопротивлением (так называемые самоблоки) и дифференциалы с принудительной блокировкой, ручной или автоматизированной. В зависимости от конструкции и назначения они могут как изменять перераспределение потока мощности в пользу колеса с хорошим сцеплением с поверхностью, так и полностью замыкать дифференциал, заставляя колеса на оси вращаться с одинаковой скоростью. Разные типы таких дифференциалов мы рассмотрим в отдельных материалах.
популярные вопросы
Новые статьи
Статьи / Интересно 5 причин покупать и не покупать Citroen C4 II Отношение к автомобилям французских марок в России всегда было неоднозначным. Элегантные, изящные, слишком претенциозные, капризные, ненадежные, дорогие в обслуживании – все это про них. Но… 2306 6 1 02.10.2022
Статьи / Тесты
Сделано в гараже: угадываем лучшие самодельные автомобили СССР
Дефицит автомобилей в СССР в сочетании с высоким уровнем технического образования когда-то привели к возникновению такого уникального явления, как самодельные автомобили. Действительно, если.. .
1824
0
2
01.10.2022
Статьи / Практика Майонез в расширительном бачке: так ли опасна эмульсия в системе охлаждения Нет, наверное, смысла говорить о том, сколько паники способна вызвать эмульсия, которую автовладелец может однажды обнаружить на крышке маслозаливной горловины, в расширительном бачке или пр… 733 1 2 30.09.2022
Популярные тест-драйвы
Тест-драйвы / Тест-драйв
Haval Dargo против Mitsubishi Outlander: собака лает, чужестранец идет
В дилерском центре Haval на юге Москвы жизнь кипит: покупатели разглядывают машины, общаются с менеджерами и подписывают какие-то бумаги. Пока я ждал выдачи тестового Dargo, такой же кроссов…
12123
7
126
13.09.2022
Тест-драйвы / Тест-драйв Мотор от Mercedes, эмблема от Renault, сборка от Dacia: тест-драйв европейского Logan 1,0 Казалось бы, что нового можно рассказать про Renault Logan второго поколения, известный каждому российскому таксисту, что называется, вдоль и поперёк? Однако конкретно в этом автомобиле есть… 10748 10 41 13.08.2022
Тест-драйвы / Тест-драйв
Geely Coolray против Haval Jolion: бесплатный сыр? Если бы!
Хотите купить сегодня машину с полноценной гарантией, в кредит по адекватной ставке, без диких дилерских накруток? Сейчас это та еще задачка, ведь полноценную цепочку «представительство – з. ..
7674
25
30
10.08.2022
Устройство с отрицательным дифференциальным сопротивлением на основе гетероперехода фосфорен/дисульфид рения для многозначной логики
Введение
В последнее время устройства с отрицательным дифференциальным сопротивлением (NDR) привлекли значительное внимание из-за их свернутого тока-напряжения ( I – V ) характеристика (N-образная кривая I – V ), представляющая несколько значений порогового напряжения 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14 ,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27 . Из-за этого замечательного свойства были проведены исследования, связанные с устройствами NDR, для реализации приложений многозначной логики (MVL) 1,7,11,13,26 . По сравнению с обычными бинарными логическими системами системы MVL могут передавать больше информации с меньшим количеством соединительных линий между устройствами за счет передачи многозначных сигналов, тем самым снижая сложность конструкции современных интегральных схем. Например, троичная логическая система теоретически способна уменьшить количество линий межсоединений почти на 45 % по сравнению с двоичной логикой 9.0013 28 . Устройства NDR, которые были исследованы для реализации этой системы MVL, представляют собой диоды Esaki 2,3,4,5,6,7 , резонансно-туннельные диоды 8,9,10,11,12,13,14,15. ,16,17,18,19,20 , диоды Ганна, одноэлектронные транзисторы 21,22 и молекулярные устройства 23,24 . Однако на данном этапе исследований, поскольку большинство диодов Эсаки и резонансно-туннельных диодов были изготовлены в полупроводниках Si–Ge и AIIIBV 2,3,4,8,9,10,11,12,13,14 , образование различных типов гетеропереходов (типа I, II и III) ограничено прорастающими дислокациями, которые обычно возникают на границе перехода из-за несоответствия решеток во время роста пленки. Хотя пронизывающая дислокация, которая увеличивает ток долины устройства NDR, может быть уменьшена за счет применения структур сверхрешетки и нанопроволоки, трудно избежать усложнения процесса изготовления.
В этом свете атомарно тонкие двумерные (2D) полупроводники, такие как дисульфид молибдена (MoS 2 ), диселенид вольфрама (WSe 2 ), дисульфид рения (ReS 2 ), диселенид олова (SnSe 2 ) и черный фосфор (BP), как ожидается, станут привлекательными материальными платформами для устройств NDR из-за отсутствие оборванных связей на их поверхностях. Поскольку эти двумерные полупроводниковые слои уложены друг на друга за счет слабого ван-дер-ваальсова взаимодействия, гетеропереходы на основе двумерных материалов не страдают от рассогласования решеток и образуют атомарно четкие интерфейсы, что позволяет создавать высококачественные интерфейсы гетеропереходов 29,30,31 . Также возможно спроектировать различные гетеропереходы, накладывая друг на друга различные двумерные материалы с различной шириной запрещенной зоны и сродством к электрону, где выравнивание зонной структуры можно разделить на три типа: тип-I (распределенная щель) 32 , тип-II (ступенчатая щель) 2,3,4,6,7,33,34,35,36 и тип-III (прерывистый разрыв) 5,32 . Недавно Рой и др. . 6 сообщил об устройстве NDR на основе гетероструктуры MoS 2 /WSe 2 , которая была изготовлена в гетеропереходе типа II. Однако в устройстве NDR использовались двойные затворы, включающие сложный процесс изготовления для получения электростатически легированного n + /p + гетеропереход, и поведение NDR наблюдалось при очень низкой температуре ниже 175 K. Nourbakhsh et al . и Ян и др. . также сообщалось об устройствах NDR в гетеропереходах MoS 2 /WSe 2 и BP/SnSe 2 соответственно 5,7 . В этих устройствах необходимо было использовать определенную толщину 2D-полупроводников для обеспечения межзонного туннелирования носителей, а полученные значения отношения пиковых и минимальных токов (PVCR) были ниже 2 при комнатной температуре.
Здесь мы демонстрируем устройство NDR на основе гетероперехода BP/ReS 2 , которое сформировано путем выравнивания полос с разомкнутой запрещенной зоной типа III, демонстрируя высокие значения PVCR 4,2 и 6,9 при комнатной температуре и 180 K соответственно. Кроме того, в качестве приложения MVL мы представляем троичный инвертор (имеющий три состояния), который объединяет устройство NDR с гетеропереходом BP/ReS 2 и p-канальный тонкопленочный транзистор BP (TFT). Ожидается, что этот подход к интеграции, основанный на устройствах NDR, реализует преимущества маломощных будущих цепей MVL за счет уменьшения паразитной емкости межсоединений. В частности, по сравнению с гетеропереходом типа II в гетеропереходе типа III можно легко реализовать высоколегированную n + /p + гетеропереход без отдельного процесса, такого как электростатическое легирование путем смещения затвора и процесс химического легирования. Во-первых, мы подтверждаем выравнивание полосы с нарушенной запрещенной зоной гетероперехода BP/ReS 2 с помощью силовой микроскопии зонда Кельвина (KPFM). Затем подробно обсуждается механизм переноса носителей в устройстве NDR с гетеропереходом BP/ReS 2 при комнатной температуре. Кроме того, через зависящие от температуры вольтамперные характеристики ( I – В ) измерений и предложенной аналитической модели устройства NDR, в которой одновременно учитывались туннельные/диффузионные токи и паразитное последовательное сопротивление, мы количественно изучаем работу устройства в зависимости от температуры.
Результаты
Характеристики гетероструктуры BP/ReS
2 На рис. 1а представлены принципиальные схемы гетероструктуры BP/ReS 2 на подложке SiO 2 /Si. Хлопья БП были приготовлены на SiO 2 /Si методом расслоения на основе ленты 37 , а затем методом механического переноса на чешуйку BP переносили чешуйку ReS 2 (оптические изображения гетероструктуры BP/ReS 2 можно можно найти на дополнительном рис. 1) 38 . Толщина чешуек BP и ReS 2 , подтвержденная атомно-силовым микроскопом, составляет около 40 и 50 нм соответственно (рис. 1б, в). На рис. 1г показаны спектры КРС, полученные в трех разных положениях в спектре BP/ReS 9.Образец гетероструктуры 0031 2 , где спектры сверху вниз указывают на область ReS 2 , перекрывающуюся область BP/ReS 2 и область BP. Наблюдаемые пики комбинационного рассеяния АД при 366, 442 и 470 см −1 соответствуют A 1 G , B 2G и A 2 GAN. соответственно. Этот спектр комбинационного рассеяния для ReS 2 включает два заметных пика при 154 и 215 см −1 , которые относятся к плоскостным ( E 2g ) и внеплоскостным ( A 1g ) колебательным модам. Спектр КРС перекрывающейся области BP/ReS 2 содержит колебательные моды как BP, так и ReS 2 , что свидетельствует об образовании гетероструктуры. Затем для исследования выравнивания зон гетероперехода BP/ReS 2 мы провели измерения KPFM. На рис. 1e показано трехмерное картографическое изображение KPFM для BP/ReS 9.0031 2 гетероструктура и контактная разность потенциалов (Δ V CPD ) гистограммы, извлеченные из картографического изображения. Перед измерением KPFM наконечник KPFM (наконечник кремния с платиновым/иридиевым (Pt/Ir) покрытием) был откалиброван на поверхности высокоориентированного пиролитического графита (ВОПГ). Здесь ВОПГ обычно используется для калибровки работы выхода наконечника KPFM, поскольку он имеет чистую поверхность, а его работа выхода, как известно, составляет 4,6 эВ (ссылка 39).
Среднее Δ В 9Значения 0031 CPD на хлопьях BP и ReS 2 были получены при –153 и 430 мВ соответственно. Поскольку Δ V CPD представляет собой разность работы выхода между иглой КПСМ и образцом (вставка на рис. 1f), значения работы выхода BP и ReS 2 можно рассчитать с помощью следующего уравнения : Φ с = Φ наконечник −Δ В CPD , где Φ с и 900 наконечник — рабочие функции образцов (BP и ReS 2 ) и наконечника KPFM соответственно. Здесь Φ игла получена из суммы работы выхода ВОПГ ( Φ ВОПГ ) и Δ V CPD между иглой КПФМ и поверхностью ВОПГ ( 0 Φ HOPG +Δ V CPD_HOPG ), который более подробно представлен на дополнительном рисунке 2 (ссылки 40, 41). Следовательно, значения работы выхода BP и ReS 9Пленки 0031 2 можно оценить примерно в 4,5 и 5,1 эВ соответственно (рис.
1f). Основываясь на полученных результатах KPFM и ранее опубликованных свойствах зон (минимум зоны проводимости, максимум валентной зоны и ширина запрещенной зоны ( E g )) BP и ReS 2 (ссылки 42, 43, 44), мы графически описал предсказанное выравнивание энергетических зон гетероперехода BP и ReS 2 в состоянии равновесия до контакта (рис. 1g) и после контакта (рис. 1h). Здесь минимум зоны проводимости, максимум валентной зоны и E g значения БП (ReS 2 ), рассчитанные с использованием плотности состояний из первых принципов в литературе, составили 4,2 эВ (4,68 эВ), 4,59 эВ (6,05 эВ) и 0,39 эВ (1,37 эВ). ), соответственно. Как показано на рис. 1g, гетеропереход BP/ReS 2 , по-видимому, образует выравнивание зон с разомкнутой запрещенной зоной (гетеропереход типа III), потому что верхний край валентной зоны BP расположен над самым нижним краем зоны проводимости ReS 2 . Кроме того, из-за большой разницы работы выхода (0,6 эВ) между BP и ReS 2 вблизи границы гетероперехода в BP и ReS 2 накапливаются дырочные и электронные носители (рис.
1з). Таким образом, сильно легированный гетеропереход n + /p + может быть легко реализован путем формирования выравнивания зон с нарушенной запрещенной зоной без использования отдельного процесса легирования, такого как электростатическое легирование смещением затвора или химическое легирование, которое обычно требуется в гетеропереход типа II для реализации устройства NDR 2,3,4,6,7,33,34,35,36 .
( a ) Схематическое изображение гетероструктуры BP/ReS 2 на подложке SiO 2 /Si. ( b ) АСМ (атомно-силовой микроскоп) изображение образца гетероструктуры BP/ReS 2 . ( c ) Толщины хлопьев BP (вверху) и ReS 2 (внизу), соответствующие желтым линиям, отмеченным в b . ( d ) Спектры комбинационного рассеяния ReS 2 , BP/ReS 2 перекрываются и BP области. ( e ) Трехмерное картографическое изображение KPFM гетероструктуры BP/ReS 2 (вверху) и распределения гистограмм Δ V CPD , извлеченные из изображения картирования KPFM (внизу). ( f ) Значения работы выхода пленок BP и ReS 2 . На вставке показано схематическое изображение системы измерения KPFM. ( г , ч ) Выравнивание энергетических зон BP и ReS 2 гетеропереход в равновесии ( г ) до и ( ч ) после контакта. E C , E F и E V — низший энергетический уровень зоны проводимости, уровень Ферми и высший энергетический уровень валентной зоны полупроводников соответственно.
Увеличенное изображение
BP/ReS
2 Устройство NDR на основе гетероперехода После изготовления устройства NDR на основе BP/ReS 2 гетероперехода, как показано на рис. 2а, были проведены электрические измерения в приборе НДР при комнатной температуре. На рис. 2б представлена вольт-амперная ( I – В ) характеристика устройства НДВ в линейном масштабе. Здесь поведение NDR наблюдалось между 0,4 В и 0,9 В с PVCR 4,2, что является самым высоким значением в ранее зарегистрированных устройствах NDR на основе 2D-материалов 5,6,7,16,17,18,19 . Отметим также, что аналогичные электрические характеристики наблюдались в трех разных BP/ReS 9.0031 2 Устройства NDR со значениями PVCR от 3,8 до 4,1 (вставка к рис. 2 и дополнительный рис. 3). Кроме того, чтобы понять механизм работы устройства BP/ReS 2 NDR, мы теоретически исследовали токовую характеристику, рассматривая туннельные и диффузионные токи, используя разработанную нами теоретическую модель. Уравнения, относящиеся к текущим механизмам переноса, можно найти на дополнительном рис. 4, а параметры, используемые в аналитической модели, сведены в таблицу в дополнительной таблице 1. Экспериментально измеренные и теоретически рассчитанные I – V кривые показаны на рис.
2в. При отрицательном напряжении и положительном напряжении от 0 до 0,7 В туннельный ток, по-видимому, доминирует над диффузионным током, тогда как диффузионный ток в основном способствует работе устройства NDR при приложении более высокого напряжения (выше 0,7 В). Это графически поясняется на рис. 2d, на котором показано расположение полос гетероперехода BP/ReS 2 при различных условиях смещения. При подаче отрицательного напряжения ( V <0 V), носители электронов способны туннелировать из заполненных состояний валентной зоны в BP в пустые состояния зоны проводимости в ReS 2 , что приводит к увеличению тока. Точно так же, когда приложено небольшое положительное напряжение (0 В< В <0,4 В), ток увеличивается, потому что электронные носители в состояниях зоны проводимости ReS 2 туннелируются в пустые состояния валентной зоны BP. Этот ток устройства NDR непрерывно увеличивается до уровня Ферми ReS 9.0031 2 совпадает с наивысшей энергией валентной зоны BP, где заполненные состояния в ReS 2 максимально перекрываются с незанятыми состояниями BP, вызывая максимальный туннельный ток (пиковый ток).
Дальнейшее увеличение напряжения (0,4 В< В <0,9 В) приводит к уменьшению тока, поскольку степень перекрытия между заполненным и пустым состояниями уменьшается из-за области запрещенной зоны. Следовательно, туннельный ток уменьшается с ростом напряжения, и поведение NDR получается таким, как показано на рис. 2b,c. При подаче высокого напряжения ( В >0,9 В), туннельный ток уже не влияет на работу устройства NDR, и электронные носители способны диффундировать из ReS 2 в BP за счет сокращения потенциального холма в гетеропереходе BP/ReS 2 , следовательно, снова увеличивая ток устройства BP/ReS 2 NDR. Здесь самое низкое значение тока, которое наблюдается за пределами пикового тока, называется током впадины. Затем мы извлекли значения пикового и минимального тока устройства NDR для восьми последовательных I – V разверток, где наблюдались стабильные пиковые и минимальные значения тока, как показано на рис. 2e. На рис. 2f показаны зависимости тока стока от напряжения стока ( I D – V D ) при различных условиях смещения затвора, что также подтверждает уменьшение пикового тока при уменьшении напряжения затвора.
Когда напряжение на затворе варьировалось от 30 В до -30 В, уровень Ферми БП смещался вниз из-за накопления дырочных носителей, что увеличивало степень изгиба энергетической зоны в области БП (дополнительный рис. 5). Уровень Ферми многослойного ReS 2 на BP, по прогнозам, будет слабо модулирован приложенным смещением затвора из-за толстого BP (сильный эффект электростатического экранирования). Смещенная вниз энергетическая полоса в области БП должна была образовать потенциальную яму на границе гетероперехода, где была получена гораздо более высокая высота потенциального барьера 45 . Это приводит к уменьшению пикового тока устройства BP/ReS 2 NDR с уменьшением напряжения на затворе, поскольку сильно ограниченные электронные носители в потенциальной яме трудно покинуть потенциальную яму. Снижение пикового тока в BP/ReS 2 Устройства NDR с уменьшающимся напряжением затвора также можно оценить с использованием кривых I D – V D , рассчитанных с помощью аналитической модели (дополнительный рис.
5). Таким образом, PVCR устройства BP/ReS 2 NDR модулировался между 4,26 и 3,46 A/A путем применения различных напряжений затвора, как показано на рис. 2g.
( a ) Иллюстрация устройства NDR с гетеропереходом BP/ReS 2 . ( b ) Вольт-амперная ( I – V ) характеристика прибора БП/РэС 2 НДР в линейной шкале. На вставке показаны значения PVCR для трех различных устройств BP/ReS 2 NDR. ( c ) Экспериментально измеренные и теоретически рассчитанные I – V кривые устройства BP/ReS 2 NDR в логарифмическом масштабе. ( д ) Выравнивание энергетических зон гетероперехода BP/ReS 2 при различных условиях смещения. Ширина красной стрелки представляет величину тока. ( e ) Извлеченные значения пикового и минимального тока устройства BP/ReS 2 NDR за восемь последовательных разверток I – V . ( f ) Кривые зависимости тока стока от напряжения стока ( I D – В D ) при различных смещениях затвора от 30 В до −30 В ( г ) Значения PVCR устройства BP/ReS 2 NDR в зависимости от напряжения затвора.
Увеличенное изображение
Кроме того, для анализа температурной зависимости транспорта носителей в устройстве BP/ReS 2 NDR были выполнены измерения I – V при различных температурах от 180 до 300 K. на рис. 3а пиковый ток ( I пик ) увеличился, тогда как ток впадины ( I впадина ) уменьшился при снижении температуры, что привело к улучшению значения PVCR с 4,02 до 6,78 А/А (рис. 3б). Кроме того, пиковое напряжение ( В пик ) и напряжения впадины ( В впадина ) значения сдвигались в положительную сторону по мере снижения температуры измерения. Для количественного анализа температурно-зависимых электрических характеристик устройства NDR BP/ReS 2 мы использовали предложенную аналитическую модель устройства NDR. 6 −0,03 эВ составляли 0,76 и 0,87 при 300 К и 180 К соответственно. Между тем, f ( E ) в валентной зоне БП уменьшается (тем самым увеличивается вероятность пустых состояний) с понижением температуры, где f ( E ) при энергии E = E F +0,03 эВ составляли 0,24 и 0,13 при 300 и 180 К соответственно. Это впоследствии увеличивает I туннель из-за увеличения количества занятых состояний в зоне проводимости ReS 2 и уменьшения пустых состояний в валентной зоне BP, что в конечном итоге приводит к небольшому увеличению I пика (2,7 нА). при 300 К и 3,0 нА при 180 К на рис. 3в). Напротив, поскольку доминирующее течение I долины составляет I diff , который зависит от температуры (см. вставку к рис. 3г), I долина , по прогнозам, уменьшается с понижением температуры (0,67 нА при 300 К и 0,45 нА при 180 К, на рис. Расчетные характеристики I – V при различных температурах представлены на дополнительном рис. 6, где I – V 9Кривые 0006, рассчитанные с помощью аналитической модели, хорошо согласовывались с измеренными данными I – V . На рис. 3с показаны данные I пика в зависимости от температуры, которые были извлечены из экспериментально измеренных и теоретически рассчитанных характеристик I – V . Поскольку большая часть I вершины в основном занята I туннелем , как показано на рис. 2с, I пик , по-видимому, связан с плотностью состояний в зоне проводимости ReS 2 и валентной зоне BP, где плотность занятых или пустых состояний определяется функцией Ферми–Дирака. Таким образом, мы сосредоточились на анализе температурной зависимости распределения Ферми-Дирака. С понижением температуры распределение Ферми–Дирака вблизи уровня Ферми BP и ReS 2 становится резким, что увеличивает вероятность заполнения состояний ( f ( E )) в зоне проводимости ReS 2 , как показано на вставке к рис.
3в, где f ( E ) при энергии E из E 6
3г). В целом, в приборе BP/ReS 2 NDR температурные зависимости I пик и I впадина были представлены по-разному за счет увеличения I туннеля и уменьшения
3е, положительно сдвинутые В пик и В впадина наблюдались по мере снижения температуры измерения, поскольку для работы устройства NDR требовалось более высокое напряжение из-за увеличения R S при пониженной температуре.
( a ) I – V Кривые BP/ReS 2 Устройство NDR при различных температурах от 180 K до 300 K. ( b ) Значения PVCR устройства BP/ReS 2 NDR в зависимости от температуры. ( c – e ) Пиковый ток ( c ), минимальный ток ( d ), минимальные и пиковые значения напряжения устройства BP/ReS 2 NDR как функция температуры ( e ), которые были извлечены из экспериментально измеренных и теоретически рассчитанных I – V характеристических кривых. На вставке к c показана вероятность занятости состояний ( f ( E )) как функция заданной энергии E относительно E F ( E −
1 F
5 E
5 ). На вставке в d показан теоретически рассчитанный диффузионный ток устройства BP/ReS 2 NDR при различных температурах. Изображение в натуральную величину
Тернарный инвертор с тремя логическими состояниями
Наконец, мы изготовили тройной инвертор, который является основным строительным блоком в приложениях MVL, как схематично показано на рис. 4a. Этот тройной инвертор был образован путем интеграции устройства NDR с гетеропереходом BP/ReS 2 в качестве драйвера со встроенным p-канальным TFT BP в качестве нагрузочного резистора, где общее сопротивление в TFT BP можно было контролировать с помощью примененного затвора. напряжение (дополнительный рис. 8). На рис. 4b,c показаны эквивалентная конфигурация схемы и оптическое изображение троичного инвертора соответственно.
Поставка ( В ДД ) и входные напряжения ( В В ) подавались на истоковый электрод на БП и задний затвор. Металлический электрод на ReS 2 (электрод истока в приборе BP/ReS 2 NDR) подключали к земле ( V SS ), после чего измеряли выходное напряжение ( V OUT ) на средний общий электрод (электрод стока в BP TFT и в приборе BP/ReS 2 NDR). 94г, где В DD составляло 2 В. , В OUT показали три различных состояния: (i) В OUT >1,7 В (состояние «2») для 5 В< В IN <8 В, (ii) 0,8 В ВЫХ <1,12 В (состояние «1») для 12 В< В IN <18 В и (iii) В OUT <0,24 В (состояние «0») для 20 В< В IN <25 В. выполнил анализ цепи нагрузки, в котором пересечения двух характеристических кривых указывают на рабочие точки этой цепи.
Как показано на рис. 4e, при низкоомном напряжении В IN (5 В< В IN <8 В) нагрузочный резистор (BP TFT) обеспечивает низкоомный путь между источником ( В ДД ) и стоковые (выходные) узлы БП ТПТ, поскольку приложенное В В выше порогового напряжения ( В TH ) БП ТПТ (дополнительный рис. 8) . Так, на выходной клемме были измерены высокие значения напряжения (логическое состояние «2»), близкие к В DD (синие кружки на рис. 4д). Напротив, при подаче высокого напряжения В IN (20 В< В IN <25 В) BP TFT отключался ( В IN < В TH ), что создает цепь с низким сопротивлением между выходной клеммой и землей. Следовательно, это представило низкие значения напряжения (логическое состояние «0») на выходной клемме (красные кружки на рис. 4e). При умеренном В IN (12 В< В IN <18 В) рабочие точки располагались в области НДР на кривой I – В кривой BP/ReS.
2 Устройство NDR, как показано на рис. 4f. Это привело к промежуточным выходным значениям (логическое состояние «1») с небольшими колебаниями из-за дисбаланса рабочих точек, где находились три пересечения. В целом, благодаря интеграции BP/ReS 2 НДР устройство со встроенным БП ТПТ, троичный инвертор просто демонстрировался как приложение МВЛ.
Рис. 4: Тройной инвертор с тремя логическими состояниями. ( a ) Схематическое изображение тройного инвертора. ( b ) Эквивалентная конфигурация схемы троичного инвертора. ( c ) Оптическое изображение троичного инвертора. ( d ) V IN по сравнению с V OUT характеристика тройного инвертора. На вставке показана таблица ввода-вывода троичного инвертора. ( e , f ) Анализ линии нагрузки тройной схемы инвертора при трех условиях смещения: ( e ) 5 В< В IN <8 В, 20 В< В2 IN
1
1
1 25 В и ( f ) 12 В< В IN <18 В.
) представлены сплошной и пунктирной линиями соответственно.
Полноразмерное изображение
Обсуждение
Мы продемонстрировали устройство NDR на основе гетероперехода BP/ReS 2 с высокими значениями PVCR 4,2 и 6,8 при комнатной температуре и 180 K соответственно. Эта характеристика NDR может быть легко достигнута путем формирования выравнивания зон с нарушенной запрещенной зоной (тип III) без отдельного процесса, такого как электростатическое легирование путем смещения затвора и процесс химического легирования, который обычно требуется в гетеропереходе типа II для реализации устройство НДР. Выравнивание полос с разрывом промежутка BP/ReS 9Гетеропереход 0031 2 был подтвержден измерениями KPFM, где запрещенные зоны BP и ReS 2 вообще не перекрывались (тип-III). Кроме того, механизмы транспорта носителей в устройстве NDR BP/ReS 2 были подробно исследованы путем анализа туннельных и диффузионных токов при различных температурах от 180 до 300 K с использованием предложенной аналитической модели устройства NDR.
В частности, мы подтвердили, что I пик увеличился, а I впадина уменьшилась по мере снижения температуры измерения, в результате чего значение PVCR улучшилось с 4,02 до 6,8. Наконец, мы продемонстрировали троичный инвертор в качестве приложения MVL, который был изготовлен путем интеграции устройства NDR с гетеропереходом BP/ReS 2 со встроенным TFT BP. В характеристике троичного инвертора В В по сравнению с В ВЫХ при изменении В В от 5 до 25 В, V OUT показал три разных значения (состояния «2», «1» и «0»). Это исследование двумерного гетероперехода материала является шагом вперед к будущим исследованиям многозначных логических устройств.
Методы
Изготовление устройств NDR на основе BP/ReS
2 на основе гетеропереходов Чешуйка BP была расслоена на подложку SiO 2 /Si толщиной 90 нм с помощью клейкой ленты (224SPV, Nitto).
Затем чешуйка ReS 2 была перенесена на чешуйку BP с использованием метода механического переноса. Наконец, области электродов истока и стока были сформированы с помощью оптической литографии, и слои Ti/Pd (10/30 нм) были нанесены на систему электронно-лучевого испарения с последующим процессом отрыва.
Изготовление тройного инвертора
С помощью метода механического переноса чешуйка ReS 2 была уложена на чешуйку BP, которая была расслоена на подложку SiO 2 /Si толщиной 90 нм. Области металлических электродов определяли с использованием обычного процесса фотолитографии. Наконец, слои Ti/Pd (10/30 нм) были нанесены методом электронно-лучевого испарения для формирования контактов для BP и ReS 2 с последующим процессом отрыва в ацетоне. BP/ReS 2 9Устройства 0032 NDR и BP TFT были разработаны для работы в качестве драйвера и нагрузочного резистора для троичного инвертора соответственно. На исток БП ТПТ подавалось напряжение В ДД , а исток прибора БП/РэС 2 подключался к земле ( В СС ).
Общий задний затвор приборов BP TFT и BP/ReS 2 NDR служил входным электродом напряжения ( V IN ). Выходное напряжение ( В OUT ) измеряли на электроде стока прибора BP/ReS 2 NDR.
Характеристика гетеропереходов BP/ReS
2 Исследования комбинационного рассеяния проводились с использованием системы микро-рамановского спектрометра WITec с лазерным лучом Nd-YAG с удвоенной частотой (лазерное возбуждение 532 нм). Анализ атомно-силового микроскопа проводили на установке XE 100 (Park Systems Corp.). Измерения электрического переноса проводились при комнатной температуре в условиях окружающей среды на зондовой станции с Keysight B29.12А. Зависящие от температуры электрические характеристики измеряли в вакуумной камере (ниже 10 -4 Торр) с использованием анализатора параметров полупроводников Keithley 4200. Измерение KPFM было выполнено с использованием NTEGRA Spectra (NT-MDT).
Теоретическая модель транспорта носителей в гетеропереходах BP/ReS
2 Туннельный ток ( I туннель ) и диффузионный ток ( I diff ) были рассмотрены для понимания механизма работы BP/ReS.
Рез 2 Устройство отчета о недоставке. Туннель I можно получить из
, где α — коэффициент экранирования, q — заряд элементарного элемента, h — постоянная Планка, E V2BP 9 в BP, E C_Re — самая низкая энергия зоны проводимости в ReS 2 . DOS BP ( E ), DOS Re ( E ), f BP ( E ) и f Re ( E ) означают плотность состояний и функции распределения Ферми–Дирака BP и ReS 2 соответственно.
I DIFF получается с
, где I 0 — ток насыщения, V — прикладное напряжение, I — ток спредничества, R S — контактный ток, R S IS The Cunction Tack, R S. последовательное сопротивление, η id – фактор идеальности, k B — постоянная Больцмана, T — температура.
Доступность данных
Данные, подтверждающие результаты этого исследования, можно получить у соответствующего автора по запросу.
Дополнительная информация
Как цитировать эту статью: Shim, J. et al . Устройство с отрицательным дифференциальным сопротивлением на основе гетероперехода фосфорен/дисульфид рения для многозначной логики. Нац. коммун. 7, 13413 doi: 10.1038/ncomms13413 (2016).
Примечание издателя: Springer Nature остается нейтральной в отношении юрисдикционных претензий в опубликованных картах и институциональной принадлежности.
Ссылки
Ган, К.-Дж., Цай, К.-С., Чен, Ю.-В. и Йе, В.-К. Схема многозначной логики, управляемая напряжением, с использованием устройств с отрицательным дифференциальным сопротивлением. Твердотельный электрон. 54 , 1637–1640 (2010).
КАС
Статья
Google ученый
Ганджипур, Б.
и др. Туннельные диоды Esaki с высокой плотностью тока на основе нанопроводов гетероструктуры GaSb-InAsSb. Нано Летт. 11 , 4222–4226 (2011).
КАС
Статья
Google ученый
Desplanque, L. et al. Влияние наноразмерной огранки на туннельные свойства гетеропереходов InAs/AlGaSb, выращенных методом селективной эпитаксии. Нанотехнологии 25 , 465302 (2014).
КАС
Статья
Google ученый
Li, Q., Han, Y., Lu, X. & Lau, K.M. GaAs-InGaAs-GaAs туннельные диоды с ребристыми решетками на (001) Si-подложках с отношением пикового тока к минимальному току при комнатной температуре 5.4. IEEE Electron Dev. лат. 37 , 24–27 (2016).
КАС
Статья
Google ученый
Ян Р. и др. Диоды Эсаки в ван-дер-ваальсовых гетеропереходах с выравниванием энергетических зон с разрывом запрещенной зоны.
Нано Летт. 15 , 5791–5798 (2015).
КАС
Статья
Google ученый
Рой, Т. и др. Туннельные диоды и транзисторы Ван-дер-Ваальса MoS2/WSe2 с двойным затвором. ACS Nano 9 , 2071–2079 (2015).
КАС
Статья
Google ученый
Нурбахш А., Зубаир А., Дрессельхаус М. С. и Паласиос Т. Транспортные свойства транзистора с гетеропереходом MoS2/WSe2 и возможности его применения. Нано Летт. 16 , 1359–1366 (2016).
КАС
Статья
Google ученый
Schmidt, O.G. et al. Резонансные туннельные диоды, состоящие из самособирающихся островков Ge/Si. Заяв. физ. лат. 77 , 4341–4343 (2000).
КАС
Статья
Google ученый
Duschl, R.
& Eberl, K. Физика и применение резонансных межзонных туннельных диодов Si/SiGe/Si. Тонкие твердые пленки 380 , 151–153 (2000).
КАС
Статья
Google ученый
См. П. и Пол Д. Дж. Масштабированные характеристики резонансно-туннельных диодов Si/Si1-xGex. IEEE Electron Dev. лат. 22 , 582–584 (2001).
КАС
Статья
Google ученый
Джин, Н. и др. Логика с тремя состояниями с использованием вертикально интегрированных резонансных межзонных туннельных диодов Si-SiGe с двойным NDR. IEEE Electron Dev. лат. 25 , 646–648 (2004).
КАС
Статья
Google ученый
Браун, Э. Р. и др. Колебания до 712 ГГц в резонансно-туннельных диодах InAs/AlSb. заявл. физ. лат. 58 , 2291–2293 (1991).
КАС
Статья
Google ученый
Вахо Т., Чен К. Дж. и Ямамото М. Резонансно-туннельный диод и логические схемы HEMT с несколькими порогами и многоуровневым выходом. IEEE J. Твердотельные схемы 33 , 268–274 (1998).
Артикул
Google ученый
Накамура, М., Такахаги, С., Сайто, М. и Сухара, М. Анализ монолитной интегрированной ректенны с использованием трехбарьерного резонансного туннельного диода InGaAs/InAlAs для обнаружения субмиллиметровых волн с нулевым смещением. физ. Status Solidi C 9 , 377–380 (2012).
КАС
Статья
Google ученый
Фаллахазад, Б. и др. Настраиваемое затвором резонансное туннелирование в двойных двухслойных графеновых гетероструктурах. Нано Летт. 15 , 428–433 (2015).
КАС
Статья
Google ученый
Бритнелл, Л. и др. Резонансное туннелирование и отрицательная дифференциальная проводимость в графеновых транзисторах. Нац. Коммуна 4 , 1794 (2013).
КАС
Статья
Google ученый
Мищенко А. и др. Резонансное туннелирование, управляемое поворотом, в гетероструктурах графен/нитрид бора/графен. Нац. Нанотехнологии 9 , 808–813 (2014).
КАС
Статья
Google ученый
Нгуен, Л.-Н. и другие. Резонансное туннелирование через дискретные квантовые состояния в многоуровневом атомарно-слоистом MoS2. Нано Летт. 14 , 2381–2386 (2014).
КАС
Статья
Google ученый
Лин Ю.-К.
и другие. Атомарно-тонкие резонансные туннельные диоды, построенные из синтетических ван-дер-ваальсовых гетероструктур. Нац. коммун. 6 , 7311 (2015).
КАС
Статья
Google ученый
Букс, Г., Руфьё, П., Грёнинг, П. и Грёнинг, О. Отрицательное дифференциальное сопротивление, вызванное дефектами, в одностенных углеродных нанотрубках. заявл. физ. лат. 93 , 073115 (2008 г.).
Артикул
Google ученый
Heij, C.P., Dixon, D.C., Hadley, P. & Mooij, J.E. Отрицательное дифференциальное сопротивление из-за одноэлектронного переключения. Заяв. физ. лат. 74 , 1042–1044 (1999).
КАС
Статья
Google ученый
Симонян Н., Ли Дж., Лихарев К. Отрицательное дифференциальное сопротивление при последовательном одноэлектронном туннелировании через атомы и молекулы.
Нанотехнологии 18 , 424006 (2007).
Артикул
Google ученый
Чен Дж., Рид М.А., Роулетт А.М. и Тур Дж.М. Большие коэффициенты включения-выключения и отрицательное дифференциальное сопротивление в молекулярном электронном устройстве. Наука 286 , 1550–1552 (1999).
КАС
Статья
Google ученый
Ментович Э.Д. и др. Многопиковое молекулярное устройство с отрицательным дифференциальным сопротивлением. Малый 4 , 55–58 (2008).
КАС
Статья
Google ученый
Ву, Ю. и др. Трехвыводные графеновые устройства с отрицательным дифференциальным сопротивлением. ACS Nano 6 , 2610–2616 (2012).
КАС
Статья
Google ученый
Лю Г.
, Ахсан С., Хитун А. Г., Лейк Р. К. и Баландин А. А. Небулевы логические схемы на основе графена. J. Appl. физ. 114 , 154310 (2013).
Артикул
Google ученый
Шарма, П., Бернард, Л.С., Базигос, А., Магрес, А. и Ионеску, А.М. Отрицательное дифференциальное сопротивление при комнатной температуре в графеновых полевых транзисторах: эксперименты и теория. ACS Nano 9 , 620–625 (2015).
КАС
Статья
Google ученый
Херст, С. Л. Многозначная логика — ее статус и ее будущее. IEEE Trans. Комп. c-33 , 1160–1179 (1984).
Артикул
Google ученый
Wang, L. et al. Одномерный электрический контакт с двумерным материалом. Наука 342 , 614–617 (2013).
КАС
Статья
Google ученый
Джо, С.
-Х. и другие. Высокоэффективный фотодетектор WSe2/h-BN, использующий метод n-легирования на основе трифенилфосфина (PPh4). Доп. Матер. 28 , 4824–4831 (2016).
КАС
Статья
Google ученый
Шим, Дж. и Парк, Дж.-Х. Оптимизация барристора графен-MoS2 с помощью 3-аминопропилтриэтоксисилана (APTES). Орг. Электрон 33 , 172–177 (2016).
КАС
Статья
Google ученый
Чжан Дж., Чжан М., Сун Р.-К. и Ван, X. Простое выравнивание зон полимерных полупроводников из нитрида углерода для построения изотипных гетеропереходов. Анжю. хим. Междунар. Эд. 124 , 10292–10296 (2012).
Артикул
Google ученый
Ли, К.-Х. и другие. Атомарно тонкие p–n-переходы с ван-дер-ваальсовыми гетерограницами. Нац.
нанотехнологии. 9 , 676–681 (2014).
КАС
Статья
Google ученый
Fang, H. et al. Сильная межслойная связь в ван-дер-ваальсовых гетероструктурах, построенных из однослойных халькогенидов. Проц. Натл акад. науч. США 111 , 6198–6202 (2014).
КАС
Статья
Google ученый
Furchi, M.M. et al. Фотогальванический эффект в электрически перестраиваемом гетеропереходе Ван-дер-Ваальса. Нано Летт. 14 , 4785–4791 (2014).
КАС
Статья
Google ученый
Hong, X. et al. Сверхбыстрый перенос заряда в атомарно тонких гетероструктурах MoS2/WS2. Нац. нанотехнологии. 9 , 682–686 (2014).
КАС
Статья
Google ученый
Кан, Д.
-Х. и другие. Сверхэффективный фотоприемник на основе гибридной структуры перовскит-переходный металл-дихалькогенид. Доп. Матер. 28 , 7799–7806 (2016).
КАС
Статья
Google ученый
Шим, Дж. и др. Чрезвычайно большая модуляция затвора в вертикальном барристоре на гетеропереходе графен/WSe2 на основе нового транспортного механизма. Доп. Матер. 28 , 5293–5299 (2016).
КАС
Статья
Google ученый
Такахаши Т., Токайлин Х. и Сагава Т. Ультрафиолетовая фотоэлектронная спектроскопия с угловым разрешением незанятой зонной структуры графита. Физ. Ред. B 32 , 8317–8324 (1985).
КАС
Статья
Google ученый
Шим, Дж. и др. Высокоэффективные двумерные рениево-дисульфидные (ReS2) транзисторы и фотодетекторы, обработанные кислородной плазмой.
Доп. Матер. 28 , 6985–6992 (2016).
КАС
Статья
Google ученый
Джо, С.-Х. и другие. Фотодетектор из диселенида рения с широким диапазоном обнаружения, усиленный обработкой (3-аминопропил)триэтоксисиланом и трифенилфосфином. Доп. Матер. 28 , 6711–6718 (2016).
КАС
Статья
Google ученый
Перелло, Д. Дж., Че, С. Х., Сонг, С. и Ли, Ю. Х. Высокопроизводительные транзисторы с черным фосфором n-типа с управлением типом с помощью толщины и контактного металла. Нац. коммун. 6 , 7809 (2015).
КАС
Статья
Google ученый
Liu, X. et al. Полевые транзисторы на основе черного фосфора с одновременным достижением близкого к идеальному подпорогового размаха и высокой подвижности дырок при комнатной температуре.
науч. Респ. 6 , 24920 (2016).
КАС
Статья
Google ученый
Хо, С. Х., Хуанг, Ю. С., Чен, Дж. Л., Данн, Т. Э. и Тионг, К. К. Электронная структура ReS2 и ReSe2 на основе расчетов из первых принципов, фотоэлектронной спектроскопии и электроотражения электролита. Физ. Ред. B 60 , 15766–15771 (1999).
КАС
Статья
Google ученый
Михайлова М.П., Моисеев К.Д., Яковлев Ю.П. Индуцированные границей раздела оптические и транспортные явления в одиночных гетеропереходах типа II с разомкнутой зоной. Полуконд. науч. Технол. 19 , R109–R128 (2004 г.).
КАС
Статья
Google ученый
Zhou, P. et al. Высокоэффективные GaAs/AlGaAs лазеры с низким последовательным сопротивлением и вертикальным резонатором с поверхностным излучением и непрерывно градуированными зеркалами, выращенными методом MOCVD.
Технология фотоники IEEE. Lett 3 , 591–593 (1991).
Артикул
Google ученый
Райдеут В. Л. Обзор теории, технологии и применения металло-полупроводниковых выпрямителей. Тонкие твердые пленки 48 , 261–291 (1978).
КАС
Статья
Google ученый
Скачать ссылки
Дифференциал (механическое устройство) Факты для детей
Детская энциклопедия Факты
Штриховая схема дифференциала. (1) Зубчатый венец, (2) Шестерни, (3) Ведущий вал, (4) Ведущая шестерня, (5) Правая ось, (6) Боковые шестерни, (7) Левая ось Дифференциал представляет собой механическое устройство состоит из нескольких шестерен. Он используется практически во всех механизированных четырехколесных транспортных средствах. Он используется для передачи крутящего момента от карданного вала к ведущим колесам.
Его основная функция — позволить ведущим колесам вращаться с разной скоростью вращения, позволяя колесам проходить повороты, продолжая получать мощность от двигателя.
Различные типы
- Открытый дифференциал (OD) является наиболее распространенным типом. Он также является наименее дорогим. Открытый дифференциал позволяет автомобилю проходить повороты без волочения внешнего колеса. Однако мощность передается на колесо с наименьшим сцеплением с дорогой. Если это колесо находится на льду или другой скользкой поверхности, транспортное средство не будет двигаться вперед, а колесо с усилителем просто будет вращаться. В автомобилях с приводом на два колеса, если они имеют открытый дифференциал, они имеют только одно ведущее колесо. В полноприводных автомобилях с открытыми дифференциалами (обычно заводскими) только одно колесо на каждой оси приводит в движение автомобиль. Преимущества включают в себя редкое разрушение оси, меньший износ шин, и они бесплатны, поскольку большинство новых автомобилей поставляются с открытыми дифференциалами.

- Дифференциал повышенного трения (LSD) решает эту проблему. Используя ряд сцеплений (называемых пакетом сцеплений), LSD допускает ограниченное проскальзывание колес, сохраняя при этом мощность на оба ведущих колеса. LSD популярны в гоночных автомобилях, так как часто бывают случаи, когда они выходят из поворота и нуждаются в ускорении без потери мощности на одно ведущее колесо.
- Блокирующий дифференциал (блокировка) способен блокировать два ведущих колеса на оси вместе. Преимущество в том, что оба колеса всегда имеют мощность. Недостатком является то, что поворачивать намного сложнее, так как оба колеса должны вращаться с одинаковыми оборотами. Таким образом, большинство шкафчиков должны быть отключены при резких поворотах. Шкафчики также могут создать для водителя некоторые опасные ситуации. Например, при движении по склону (движение поперек), если одно ведущее колесо теряет сцепление с дорогой, оба теряют сцепление с дорогой, и автомобиль может скользить вниз по склону.
Водителей часто предупреждают, чтобы они не пересекали склон, если поверхность рыхлая или скользкая. Шкафчики могут включаться и выключаться механически, электронным способом (электронный шкафчик) или с помощью сжатого воздуха (воздушный шкафчик). Шкафчики желательны на внедорожниках, но обычно бесполезны на улицах и шоссе. - Катушка представляет собой открытый дифференциал, в котором оси механически скреплены друг с другом. Это не позволяет ни одному из колес двигаться быстрее или медленнее на поворотах. Это дешево и практически не увеличивает вес автомобиля, но обычно ограничивается соревнованиями по бездорожью и ездой по бездорожью. Они не желательны для езды по улице, так как будут «чирикать» шинами при прохождении поворотов.
Торсен — тот же конечный эффект, что и ограниченное скольжение, но не использует сцепление или не решается сделать это
Картинки для детей
Чертеж заднего моста автомобиля в разрезе, показывающий ведущее колесо и шестерню главной передачи, а также меньшие шестерни дифференциала
Дифференциал ZF.
Приводной вал входит спереди, а ведущие оси движутся слева и справа.
- Планетарная передача
используется здесь для асимметричного распределения крутящего момента. Входной вал — зеленый полый, желтый — низкий крутящий момент, а розовый — высокий крутящий момент. Сила, прикладываемая к желтой и розовой шестерням, одинакова, но поскольку плечо розовой шестерни в 2–3 раза больше, крутящий момент будет в 2–3 раза выше.
Дифференциал с цилиндрическими зубьями, состоящий из зацепления сателлитов двух соосных планетарных зубчатых передач. Корпус является несущим для этой планетарной передачи.
Автомобильный дифференциал: ведущая шестерня 2 установлена на водиле 5, которое поддерживает планетарные конические шестерни 4, входящие в зацепление с ведомыми коническими шестернями 3, прикрепленными к мостам 1.
Гипоидная зубчатая пара, соединяющая карданный вал автомобиля с дифференциалом
Дифференциал, используемый для управления приемной катушкой устройства для чтения бумажных лент, изготовленного Tally примерно в 1962 году.
Конические шестерни свободно вращаются на своих валах, если только тормозная колодка не останавливает левую шестерню. Это приводит к тому, что планетарная шестерня приводит в движение выходной вал с половиной скорости ведомой шестерни справа.
Планетарный дифференциал, используемый для привода самописца, около 1961 года. Двигатели приводят в движение солнечную и кольцевую шестерни, а выходной сигнал поступает от водила планетарной передачи. Это дает 3 различных скорости в зависимости от того, какие двигатели включены.
Все содержимое статей энциклопедии Kiddle (включая изображения статей и факты) можно свободно использовать по лицензии Attribution-ShareAlike, если не указано иное. Процитируйте эту статью:
Дифференциал (механическое устройство) Факты для детей. Энциклопедия Киддла.
Высокопроизводительное устройство с отрицательным дифференциальным сопротивлением GeSe/HfS2 с управлением затвором
Выпуск 3, 2022 г.
, Выпуск в процессе
Из журнала:
РСК Достижения
Высокоэффективный GeSe/HfS с управляемым затвором
2 Устройство с отрицательным дифференциальным сопротивлением† Амир Мухаммед
Афзал,
* и Мухаммад Захир
Икбал, б Мухаммад Вакас
Икбал, и Темер
Аломайри, c Гулам
Дастгер, д Ясир
Джавед, 9 лет0013 и Навид Ахтер
Шад, ф Раджвали
Хан, г М. Мунир
Саджид, ф Р.
Неффати, привет Тасавар
Аббас и а также
Кудрат Улла
Хан к
Принадлежности автора
*
Соответствующие авторы
и Факультет физики, Международный университет Рифа, Райвинд Роуд, 13, Лахор, Пакистан
Электронная почта: [email protected]
б Лаборатория исследований нанотехнологий, Факультет инженерных наук, Институт инженерных наук и технологий ГИК, Топи 23640, Хайбер-Пахтунхва, Пакистан
с Кафедра физики, факультет прикладных наук, Университет Умм-Аль-Кура, Мекка, Саудовская Аравия
д Департамент физики и астрономии, Исследовательский институт графена – Международный исследовательский центр Техасского фотонического центра (GRI – TPC IRC), Университет Седжонг, Сеул 05006, Корея
и Факультет физики, Сельскохозяйственный университет, Фейсалабад, Пакистан
ф Факультет физики, Университет GC, Фейсалабад, Пакистан
г Факультет физики, Университет Лакки Марват, Лакки Марват, КПК, Пакистан
ч Кафедра физики, Факультет естественных наук, Университет короля Халида, Абха, Саудовская Аравия
и Laboratoire de Physique de la Matière Condensée, Département de Physique, Faculté des Sciences de Tunis, Université Tunis El Manar, Campus Universitaire, 1060 Тунис, Тунис
и Институт точной медицины Большого залива (Гуанчжоу), Университет Фудань, район Наньша, Гуанчжоу, Гуандун 511458, КНР
Аннотация
rsc.org/schema/rscart38″> Дихалькогениды переходных металлов (ДМД) привлекли значительное внимание из-за их зависящих от толщины сложенных вольт-амперных характеристик ( I ds – V ds ), которые предлагают различные пороговые значения напряжения. Благодаря этим удивительным характеристикам устройства с отрицательным дифференциальным сопротивлением (NDR) на основе TMD предпочтительны для реализации приложений многозначной логики. В этом исследовании инновационный и новаторский селенид германия/дисульфид гафния (p-GeSe/n-HfS 2 ) Разработан прибор NDR для гетероструктуры Ван-дер-Ваальса TMDs (vdWH). Необычайное отношение пикового тока к минимальному (≈5,8) было оценено при комнатной температуре и использовалось для объяснения туннельных и диффузионных токов с использованием туннельного механизма. Кроме того, в качестве тройного инвертора использовался диод p-GeSe/n-HfS 2 vdWH.
Диод TMD vdWH, который может демонстрировать различную ориентацию полос, является шагом вперед на пути к разработке высокопроизводительных многофункциональных устройств в электронике. Варианты загрузки Пожалуйста, подождите…
Дополнительные файлы
- Дополнительная информация
PDF (680 КБ)
Информация о товаре
- ДОИ
- https://doi.org/10.1039/D1RA07276E
- Тип изделия
- Бумага
- Отправлено
- 29 сент.
2021 - Принято
- 06 дек. 2021
- Впервые опубликовано
- 05 янв. 2022
- Эта статья находится в открытом доступе
Скачать цитату
RSC Adv. , 2022, 12 , 1278-1286
BibTexEndNoteMEDLINEProCiteReferenceManagerRefWorksRIS
Разрешения
Запросить разрешения
Социальная деятельность
Получение данных из CrossRef.
Загрузка может занять некоторое время.
Прожектор
Объявления
Обучение с конфиденциальностью в масштабе
Понимание того, как люди используют свои устройства, часто помогает улучшить взаимодействие с пользователем. Однако доступ к данным, которые дают такую информацию, например к тому, что пользователи печатают на своей клавиатуре и какие веб-сайты они посещают, может поставить под угрозу конфиденциальность пользователей. Мы разрабатываем системную архитектуру, которая позволяет учиться в масштабе, используя локальную дифференциальную конфиденциальность в сочетании с существующими передовыми методами обеспечения конфиденциальности. Мы разрабатываем эффективные и масштабируемые локальные дифференциально-приватные алгоритмы и проводим тщательный анализ, чтобы продемонстрировать компромисс между полезностью, конфиденциальностью, серверными вычислениями и пропускной способностью устройства.
Понимание баланса между этими факторами приводит нас к успешному практическому развертыванию с использованием локальной дифференциальной конфиденциальности. Это развертывание масштабируется до сотен миллионов пользователей в различных вариантах использования, таких как определение популярных смайликов, популярных типов данных о здоровье и предпочтений воспроизведения мультимедиа в Safari.
Мы предоставляем дополнительную информацию о нашей системе в полной версии.
Введение
Получение информации об общей совокупности пользователей имеет решающее значение для улучшения взаимодействия с пользователем. Данные, необходимые для получения такой информации, являются личными и конфиденциальными и должны храниться в тайне. Помимо соображений конфиденциальности, практическое развертывание систем обучения, использующих эти данные, должно также учитывать накладные расходы на ресурсы, затраты на вычисления и затраты на связь. В этой статье мы даем обзор системной архитектуры, которая сочетает в себе дифференциальную конфиденциальность и лучшие практики конфиденциальности, чтобы учиться у пользователей.
Дифференциальная конфиденциальность [2] дает математически строгое определение конфиденциальности и является одной из самых надежных доступных гарантий конфиденциальности. Он основан на идее, что тщательно откалиброванный шум может маскировать данные пользователя. Когда данные отправляют многие люди, добавленный шум усредняется, и появляется значимая информация.
В системе дифференциальной конфиденциальности есть две настройки: центральная и локальная .
В нашей системе мы предпочитаем не собирать необработанные данные на сервере, которые необходимы для обеспечения конфиденциальности централизованного разграничения; следовательно, мы принимаем локальную дифференциальную конфиденциальность, которая является высшей формой конфиденциальности [3].
Локальная дифференциальная конфиденциальность имеет то преимущество, что данные рандомизируются перед отправкой с устройства, поэтому сервер никогда не видит и не получает необработанные данные.
Наша система разработана таким образом, чтобы быть доступной и прозрачной.
Никакие данные не записываются и не передаются до тех пор, пока пользователь явно не решит сообщить информацию об использовании.
Данные приватизируются на устройстве пользователя с использованием дифференциальной конфиденциальности на уровне событий [4] в локальной модели, где событием может быть, например, ввод пользователем смайлика. Кроме того, мы ограничиваем количество передаваемых частных событий для каждого варианта использования.
Передача на сервер происходит по зашифрованному каналу один раз в сутки, без идентификаторов устройств.
Записи поступают на сервер с ограниченным доступом, где IP-идентификаторы немедленно отбрасываются, а также отбрасываются любые ассоциации между несколькими записями. На данный момент мы не можем различить, например, если запись emoji и запись веб-домена Safari были получены от одного и того же пользователя.
Записи обрабатываются для вычисления статистики. Затем эта совокупная статистика передается внутри соответствующих команд Apple.
Мы сосредоточены на проблеме оценки частоты элементов — например, эмодзи и веб-доменов.
При оценке частот элементов мы рассматриваем две подзадачи. В первом мы вычисляем гистограмму из известных словарей элементов. Во втором словаре unknown и мы хотим получить список наиболее часто встречающихся элементов в наборе данных.
Архитектура системы
Архитектура нашей системы состоит из обработки данных на стороне устройства и на стороне сервера. На устройстве 9Этап приватизации 1703 гарантирует, что необработанные данные будут дифференцированно закрытыми. Сервер с ограниченным доступом выполняет обработку данных, которую можно разделить на этапы приема и агрегирования .
Ниже мы подробно объясним каждый этап.
Рис. 1. Обзор системы. Приватизация
Пользователи могут в Системных настройках на macOS или в настройках на iOS поделиться приватизированными записями для аналитики. Для пользователей, которые не соглашаются, система остается неактивной. Для пользователей, которые соглашаются, мы определяем параметр конфиденциальности для каждого события,
Кроме того, мы устанавливаем ограничение на количество приватизированных записей, которые можно передавать ежедневно для каждого варианта использования.
Наш выбор основан на характеристиках конфиденциальности базового набора данных для каждого варианта использования. Эти значения согласуются с параметрами, предложенными сообществом исследователей дифференциальной конфиденциальности, такими как [5] и [6]. Более того, алгоритмы, которые мы представляем ниже, предоставляют пользователям дополнительную возможность отрицания из-за коллизий хэшей. Мы обеспечиваем дополнительную конфиденциальность, удаляя идентификаторы пользователей и IP-адреса на сервере, где записи разделены по вариантам использования, чтобы не было связи между несколькими записями.
Всякий раз, когда на устройстве генерируется событие, данные немедленно приватизируются с помощью -local Differential Privacy и временно сохраняются на устройстве с помощью защиты данных [1], а не немедленно передаются на сервер. После задержки, зависящей от состояния устройства,
система случайным образом выбирает из дифференциально частных записей с учетом вышеуказанного ограничения и отправляет выбранные записи на сервер.
Эти записи не включают идентификаторы устройств или метки времени, когда были созданы события. Связь между устройством и сервером шифруется с помощью TLS. См. рис. 2 для обзора.
Рисунок 2. Этап приватизации. В iOS отчеты отображаются в разделе «Настройки» «Аналитика конфиденциальности» «Данные аналитики» в записях, начинающихся с «DifferentialPrivacy». В macOS эти записи видны в консоли, в системных отчетах.
На рисунке 3 показан пример записи нашего алгоритма для варианта использования Popular Emojis. В записи перечислены алгоритмические параметры, которые обсуждаются в разделе ниже, а ввод приватизированных данных представлен в виде шестнадцатеричной строки. Обратите внимание, что приватизированные данные опущены здесь для представления; полный размер в этом примере составляет 128 байт.
Рисунок 3. Образец отчета с приватизированной записью. Прием и агрегация
Приватизированные записи сначала лишаются своих IP-адресов перед входом в приемник. Затем приемник собирает данные от всех пользователей и обрабатывает их в пакетном режиме.
Пакетный процесс удаляет метаданные, такие как временные метки полученных приватизированных записей, и разделяет эти записи в зависимости от варианта их использования. Принимающая сторона также случайным образом меняет порядок приватизированных записей в каждом варианте использования, прежде чем направить вывод на следующий этап.
Агрегатор берет частные записи от получателя и для каждого варианта использования создает дифференциальную частную гистограмму в соответствии с алгоритмами, описанными в разделе ниже. Данные из нескольких вариантов использования никогда не объединяются при расчете статистики. В эти гистограммы включаются только те элементы домена, количество которых превышает установленный порог. Затем эти гистограммы передаются внутри соответствующих команд Apple.
Алгоритмы
Теперь в следующих разделах мы опишем три локальных дифференциально-приватных алгоритма.
Среднее значение частного подсчета
Алгоритм среднего значения частного подсчета (CMS) объединяет записи, отправленные устройствами, и выводит гистограмму подсчета по словарю элементов предметной области, сохраняя при этом локальную дифференциальную конфиденциальность.
Это происходит в два этапа: обработка на стороне клиента, за которой следует агрегация на стороне сервера.
Проиллюстрируем процесс на примере. Предположим, пользователь посещает веб-домен. Алгоритм на стороне клиента случайным образом выбирает хэш-функцию из набора хэш-функций-кандидатов и кодирует веб-домен в небольшое пространство размера, используя выбранную хэш-функцию, скажем, Let . Это кодирование записывается как однократный вектор размера, где бит в позиции st установлен на . Чтобы обеспечить дифференциальную конфиденциальность, каждый бит вектора однократной обработки независимо переворачивается с вероятностью , где параметр конфиденциальности, формирующий приватизированный вектор. Затем этот вектор и выбранный индекс хеш-функции отправляются на сервер.
Алгоритм на стороне сервера создает матрицу эскиза путем агрегирования приватизированных векторов с устройств. Матрица имеет строки — по одной для каждой хеш-функции — и столбцы, соответствующие размеру вектора, передаваемого от клиента.
Когда записи поступают на сервер, алгоритм добавляет приватизированный вектор к вектору в строке , где — индекс хэш-функции, выбранной устройством. Затем значения масштабируются соответствующим образом, чтобы каждая строка помогала обеспечить несмещенную оценку частоты каждого элемента.
Чтобы вычислить частоту для веб-домена, алгоритм берет каждую несмещенную оценку, читая каждую строку, и вычисляет среднее значение этих оценок. В полной версии этой статьи мы доказываем аналитическое выражение для ошибки (или дисперсии) частных подсчетов, что позволяет нам использовать принципиальный подход к получению точных подсчетов при минимизации накладных расходов на ресурсы, таких как пропускная способность устройства и время работы сервера в нашем развертывании. .
Рядовой Адамар Граф Средний Скетч
В полной версии этой статьи мы описываем, как увеличение пропускной способности устройства приведет к более точному подсчету в CMS. Однако это приводит к более высоким затратам на передачу для пользователей.
Мы хотели оказать минимальное влияние на точность при одновременном снижении стоимости передачи. Это привело нас к разработке алгоритма Private Adamard Count Mean Sketch (HCMS), который имеет то преимущество, что устройство может отправлять один бит с небольшой потерей точности. С HCMS можно добиться достаточно точных подсчетов, не заставляя пользователей платить высокую стоимость передачи. Мы количественно оцениваем точность, которую получаем с помощью HCMS в полной версии.
Теперь мы представляем HCMS на примере. Предположим, пользователь посещает веб-домен. Как и в CMS, алгоритм на стороне клиента выбирает случайную хэш-функцию из набора хэш-функций-кандидатов и кодирует веб-домен в небольшое пространство, используя выбранную хэш-функцию, скажем, . Позволять . Эта кодировка записывается как однократный вектор, где находится в позиции . Поскольку мы хотим передать один бит, тривиальным подходом будет выборка и отправка случайной координаты из . Однако это значительно увеличивает ошибку (дисперсию) в результирующей гистограмме.
Чтобы уменьшить дисперсию, мы используем базисное преобразование Адамара, чтобы получить, например, . Одна случайная координата выбирается из , и соответствующий бит переворачивается с вероятностью , чтобы обеспечить дифференциальную конфиденциальность. Выходные данные, отправляемые на сервер, включают в себя индекс выбранной хеш-функции, индекс выборки координат и приватизированный бит; см. рис. 4.
Рис. 4. Алгоритм клиентской стороны для эскизного среднего счета Адамара. Подобно CMS, алгоритм на стороне сервера использует структуру данных, матрицу эскиза , для агрегирования приватизированных векторов от клиентов. Строки матрицы индексируются хэш-функциями-кандидатами. Кроме того, столбцы индексируются по случайным индексам координат, выбранным устройством. Ячейка th матрицы агрегирует приватизированные векторы, представленные устройствами, которые выбрали хэш-функцию th и выбрали координату th из вектора. Кроме того, приватизированные векторы соответствующим образом масштабируются и преобразуются обратно в исходную основу с использованием обратной матрицы Адамара.
На этом этапе каждая строка матрицы помогает обеспечить несмещенную оценку частоты элемента. Чтобы вычислить частоту для веб-домена, алгоритм сначала получает оценку из каждой строки путем чтения из строки. В качестве последнего шага алгоритм вычисляет среднее значение этих оценок, чтобы уменьшить дисперсию; см. рис. 5.
Рисунок 5. Алгоритм на стороне сервера для среднего эскиза числа Адамара. Головоломка фрагмента частной последовательности
Предыдущие алгоритмы предполагают, что существует некоторый известный словарь элементов предметной области, который сервер может перечислить, чтобы определить соответствующие счетчики. Однако,
в некоторых случаях домен является массивным, и перечисление по всему пространству является непомерно вычислительным. Например, при обнаружении часто набираемых новых слов, даже если мы ограничимся 10-буквенными английскими словами с учетом регистра, этот подход потребует от сервера перебора как минимум элементов.
Вместо этого мы разрабатываем алгоритм под названием Sequence Fragment Puzzle (SFP) и представляем его в обстановке открытия новых слов.
Мы используем тот факт, что для данной популярной строки любая подстрока этой строки также не менее популярна. На устройстве мы используем клиентский алгоритм CMS для приватизации набранного слова. Кроме того, мы выбираем подстроку слова и объединяем ее с 8-битным хешем слова. Мы ссылаемся на маленькую решетку как на часть головоломки , а на подстроку, соединенную с хешем, как на 9.1703 фрагмент . Фрагмент приватизируется с помощью CMS и также передается на сервер вместе с приватизируемым словом. Например, если слово есть и выбрана подстрока , клиент отправляет три вещи: CMS CMS, где находится фрагмент головоломки, и местоположение выбранной подстроки.
Используя эскизы для фрагментов, серверный алгоритм получает гистограмму по всем возможным фрагментам для каждого местоположения подстроки. Часть головоломки позволяет серверу сопоставлять фрагменты одного и того же слова, поскольку все фрагменты слова будут иметь одну и ту же часть головоломки. Затем, ограничиваясь наиболее популярными фрагментами, алгоритм сервера определяет список строк-кандидатов, объединяя популярные фрагменты, чьи части головоломки совпадают.
Набор строк-кандидатов образует словарь разумного размера и позволяет нам использовать алгоритм CMS для всего слова.
Результаты
Ниже мы представляем три варианта использования, чтобы проиллюстрировать, как наши алгоритмы используются для улучшения функций продукта при защите конфиденциальности пользователей.
Обнаружение популярных эмодзи
Учитывая популярность эмодзи среди нашей пользовательской базы, мы хотим определить, какие конкретные эмодзи чаще всего используются нашими клиентами, а также относительное распределение этих символов. С этой целью мы используем наши алгоритмы, чтобы понять распределение эмодзи, используемых в разных локалях клавиатуры. Для этого варианта использования мы устанавливаем параметры для CMS = 1024, = 65 536 и = 4 с размером словаря 2600 эмодзи.
Данные показывают много различий между языковыми настройками клавиатуры. На рисунке 6 мы наблюдаем снимки из двух языков: английского и французского. Используя эти данные, мы можем улучшить наш интеллектуальный набор смайликов QuickType в разных регионах.
Рис. 6. Смайлики в разных региональных настройках клавиатуры. Идентификация высокого потребления энергии и памяти в Safari
Некоторые веб-сайты чрезвычайно ресурсоемки, и мы хотим идентифицировать эти сайты, чтобы обеспечить лучшее взаимодействие с пользователем. Мы рассматриваем два типа доменов: те, которые вызывают высокий уровень использования памяти, и те, которые вызывают чрезмерный расход энергии из-за использования ЦП. В iOS 11 и macOS High Sierra Safari может автоматически обнаруживать эти исключительные домены и сообщать о них, используя дифференциальную конфиденциальность.
Используя наши алгоритмы, мы можем определить, какие домены потребляют много ресурсов.
Для этого варианта использования мы устанавливаем параметры для HCMS = 32 768, = 1024 и = 4 с размером словаря 250 000 веб-доменов.
Напомним, что в HCMS дифференциально закрытая запись — это всего лишь один бит.
Наши данные показывают, что наиболее распространенные ресурсоемкие домены включают веб-сайты с просмотром видео, веб-сайты с покупками и новостные веб-сайты.
Открытие новых слов
Мы хотим выучить слова, которых нет в словарях, включенных в устройство, чтобы улучшить автокоррекцию. Чтобы обнаружить новые слова, мы используем алгоритм Sequence Fragment Puzzle (SFP), описанный выше.
Алгоритм выдает результаты на нескольких языках, включая английский, французский и испанский. Например, выученные слова для английской клавиатуры можно разделить на несколько категорий: сокращения, такие как wyd , wbu , idc ; популярные выражения, такие как bruh , hun , bae и tryna , сезонные или трендовые слова, такие как Mayweather , McGregor , Despacito ,
41703 Моана и Лея ; и иностранные слова, такие как dia , queso , aqui и jai . Используя эти данные, мы постоянно обновляем лексиконы на устройствах, чтобы улучшить работу с клавиатурой. Другая категория обнаруженных слов — известные слова без завершающих e ( lov или th ) или w ( kno ).
Если пользователь случайно нажмет крайнюю левую ячейку подсказки над клавиатурой, содержащую набранную до сих пор литеральную строку, к их текущему слову будет добавлен пробел вместо символа, который они намеревались ввести. Это ключевое понимание, которое мы смогли узнать благодаря нашему локальному дифференциально-частному алгоритму.
Заключение
В этой статье мы представили новую архитектуру системы обучения, которая использует локальную дифференциальную конфиденциальность и сочетает ее с лучшими практиками конфиденциальности. Чтобы масштабировать нашу систему для миллионов пользователей и различных вариантов использования, мы разработали новые локальные дифференциально-приватные алгоритмы — CMS, HCMS и SFP — как для известных, так и для неизвестных настроек словаря. В нашей полной статье мы предоставили аналитические выражения для компромиссов между различными факторами, включая конфиденциальность, полезность, накладные расходы на серверные вычисления и пропускную способность устройства.
Наши теоремы о полезности дают принципиальный способ выбора алгоритмических параметров для минимизации стоимости передачи для пользователей без снижения точности. Без таких выражений трудно оценить влияние на точность, если, например, стоимость передачи снижается без выполнения дорогостоящих итераций. Кроме того, чтобы свести затраты на передачу к абсолютному минимуму, наш алгоритм HCMS может получать точные подсчеты, когда каждый пользователь отправляет только один приватизированный бит. Мы считаем, что наша статья является одной из первых, демонстрирующих успешное развертывание локальной дифференциальной конфиденциальности [7] в реальных условиях в различных вариантах использования. Мы показали, что можем найти популярные аббревиатуры и сленговые слова, популярные смайлики, популярные типы данных о здоровье, удовлетворяя локальную дифференциальную конфиденциальность. Кроме того, мы можем определить веб-сайты, которые потребляют слишком много энергии и памяти, а также веб-сайты, на которых пользователи хотят запускать автоматическое воспроизведение.
Эта информация была использована для улучшения функций в интересах пользователей.
Мы надеемся, что наша работа поможет преодолеть разрыв между теорией и практикой частных систем. Мы также считаем, что наша работа будет продолжать поддерживать исследования широкого круга крупномасштабных проблем обучения, сохраняя при этом конфиденциальность пользователей.
Ссылки
[1] https://manuals.info.apple.com/MANUALS/1000/MA1902/en_US/apple-platform-security-guide.pdf
[2] К. Дворк, Ф. Макшерри, К. Ниссим и А. Смит. Калибровка шума по чувствительности при анализе частных данных . TCC , 2006.
[3] C. Dwork and A. Roth. Алгоритмические основы дифференциальной конфиденциальности . Foundations and Trends in Theoretical Computer Science , 2014.
[4] К. Дворк, М. Наор, Т. Питасси и Г. Н. Ротблюм. Дифференциальная конфиденциальность под постоянным наблюдением . Материалы сорок второго симпозиума ACM по теории вычислений , 2010.
[5] Г. Фанти, В. Пихур и У. Эрлингссон. Построение RAPPOR с неизвестным: изучение ассоциаций и словарей данных с сохранением конфиденциальности . PoPETS , 2016.
[6] Z. Qin, Y. Yang, T. Yu, I. Khalil, X. Xiao, and K. Ren. Оценка сильного удара по многозначным данным с локальной дифференциальной конфиденциальностью . Материалы конференции ACM SIGSAC 2016 г. по компьютерной и коммуникационной безопасности , 2016 г.
[7] Ú. Эрлингссон, В. Пихур, А. Королева. RAPPOR: Рандомизированный агрегированный порядковый ответ с сохранением конфиденциальности . Материалы 21-й конференции ACM по компьютерной и коммуникационной безопасности , 2014.
Дифференциал (механическое устройство) | Hot Rod Wiki
Дифференциалы — это разновидность коробки передач, почти всегда используемая одним из двух способов. В одном из них он получает один вход и обеспечивает два выхода; это можно найти в каждом автомобиле.
В другом, менее распространенном, он объединяет два входа для создания выхода, который представляет собой сумму (или разность) входов.
В автомобилях и других колесных транспортных средствах дифференциал позволяет каждому из ведущих колес вращаться с разной скоростью, обеспечивая при этом равный крутящий момент для каждого из них. В автомобильных приложениях дифференциал и его корпус иногда вместе называют «тыквой» (потому что корпус напоминает тыкву).
Содержимое
- 1 Назначение
- 2 История
- 3 Функциональное описание
- 4 Потеря тяги
- 5 Устройства прибавления тяги
- 6 Планетарный дифференциал
- 7 Цилиндрический дифференциал
- 8 Неавтомобильные применения
- 9 Активные дифференциалы
Назначение[]
Колеса автомобиля вращаются с разной скоростью, особенно при поворотах. Дифференциал предназначен для привода колесной пары с равным усилием, при этом позволяя им вращаться с разной скоростью.
В транспортных средствах без дифференциала, таких как карты, оба ведущих колеса вынуждены вращаться с одинаковой скоростью, обычно на общей оси, приводимой в движение простым механизмом цепного привода. При прохождении поворотов внутреннее колесо проходит меньшее расстояние, чем внешнее, что приводит к пробуксовке внутреннего колеса и/или пробуксовке внешнего колеса. Это приводит к сложному и непредсказуемому управлению, повреждению шин и дорог, а также к нагрузке (или возможному выходу из строя) всей трансмиссии.
Колеса железнодорожных локомотивов и вагонов не имеют дифференциалов; колеса крепятся к оси. Это означает, что колеса должны проскальзывать при движении по криволинейным путям. На крутых поворотах, например, на общественном транспорте, проскальзывание колес может быть очень шумным.
История[]
Существует много заявлений об изобретении дифференциала, но вполне вероятно, что он был известен, по крайней мере, в некоторых местах, в древние времена. Вот некоторые вехи в истории этого устройства.
- 1050 BC-771 BC: Книга Песен утверждала, что колесница, указывающая на юг, которая использует дифференциал, была изобретена во времена династии Западная Чжоу.
- 150 г. до н.э. — 100 г. до н.э. — Антикифера, обнаруженная на месте древнего кораблекрушения недалеко от греческого острова Антикитера, когда-то считалась использовавшей дифференциальную передачу. С тех пор это было опровергнуто.
- 227 — 239 гг. н.э. — Несмотря на сомнения со стороны коллег-министров при дворе, Ма Цзюнь из Королевства Вэй в Китае изобретает первую исторически поддающуюся проверке Колесницу, указывающую на юг, которая указывала кардинальное направление как немагнитный механизированный компас.
- 658, 666 год нашей эры — два китайских буддийских монаха и инженера создают колесницы, направленные на юг, для императора Японии Тэндзи.
- 1027, 1107 г. н.э. — Задокументированные китайские репродукции колесницы, указывающей на юг, созданные Яном Су, а затем У Дэрэном, в которых подробно описаны механические функции и передаточные числа устройства, чем в более ранних китайских записях.

- 1720 — Джозеф Уильямсон использует дифференциал в часах.
- 1810 — Рудольф Аккерманн из Германии изобретает систему управления четырьмя колесами для вагонов, которую некоторые более поздние авторы ошибочно называют дифференциалом.
- 1827 — современный автомобильный дифференциал, запатентованный часовщиком Онесифором Пеккером (1792-1852) из Conservatoire des Arts et Métiers во Франции для использования на паровой машине. Источники: Britannica Online и [1]
.- 1832 — Ричард Робертс (инженер) из Англии патентует «компенсационную шестерню», дифференциал для дорожных локомотивов.
- 1876 — Джеймс Старли из Ковентри изобретает дифференциал с цепным приводом для использования на велосипедах; изобретение, позже использованное Карлом Бенцем в автомобилях.
- 1897 г. — первое использование дифференциала на австралийском паровом автомобиле Дэвидом Ширером.
- 1913 — Packard представляет дифференциал со спиральной шестерней, снижающий шум шестерен.

- 1926 — Packard представляет гипоидный дифференциал, который позволяет опустить карданный вал и его выступ в салоне автомобиля.
Функциональное описание[]
Следующее описание дифференциала применимо к «традиционным» задним или передним приводам автомобиля или грузовика:
Мощность подается от двигателя через шестерню на карданный вал (британский термин: карданный вал), который идет к ведущему мосту. Шестерня на конце карданного вала заключена в корпус самого дифференциала и входит в зацепление с большим кольцо шестерня (британский термин: Crownwheel), показанная на схемах. Зубчатый венец прикреплен к водилу , на котором установлен набор из трех малых планетарных шестерен. Три планетарные шестерни установлены таким образом, что две внешние шестерни (боковые шестерни) могут вращаться в противоположных направлениях друг относительно друга. Пара боковых шестерен приводит в движение полуоси к каждому из колес. Все водило вращается в том же направлении, что и зубчатый венец, но в пределах этого движения боковые шестерни могут вращаться в противоположных направлениях относительно друг друга.
Совокупность планетарных и боковых шестерен иногда вместе называют крестовиной.
(Термин «планетарная (или планетарная) шестерня» происходит от планетарного расположения, описанного далее в этой статье. В планетарном дифференциале планетарная шестерня (или шестерни) окружает солнечную шестерню.)
Так, например, если автомобиль поворачивает направо, главный зубчатый венец может сделать 10 полных оборотов, и за это время левое колесо сделает больше оборотов, потому что ему нужно пройти дальше, а соответственно правое колесо сделает меньше оборотов, так как ему нужно пройти меньшее расстояние. Боковые шестерни будут поворачиваться в противоположных направлениях относительно друг друга, скажем, на 2 полных оборота каждая (4 полных оборота относительно друг друга), в результате чего левое колесо сделает 12 оборотов, а правое колесо сделает 8 оборотов.
Когда автомобиль движется прямолинейно, не будет дифференциального движения планетарной системы шестерен, кроме незначительных движений, необходимых для компенсации небольших различий в диаметре колес, неровностей дороги (которые делают ее более длинной или более короткий путь колеса) и т.
д.
Потеря тяги[]
Одним из нежелательных побочных эффектов дифференциала является то, что он может уменьшить общий крутящий момент — силу вращения, которая приводит в движение транспортное средство. Величина крутящего момента, необходимая для движения автомобиля в любой данный момент, зависит от загрузите в этот момент — насколько тяжел транспортное средство, насколько велико сопротивление и трение, уклон дороги, импульс транспортного средства и так далее. Для целей этой статьи мы будем называть эту величину крутящего момента «пороговым крутящим моментом».
Крутящий момент на каждом колесе является результатом того, что двигатель и трансмиссия применяют крутящее усилие (механика) против сопротивления тяги на этом колесе. Если нагрузка не является исключительно высокой, двигатель и трансмиссия обычно могут подает столько крутящего момента, сколько необходимо, поэтому ограничивающим фактором обычно является тяга под каждым колесом.
Поэтому удобно определить сцепление как величину крутящего момента, который может быть создан между шиной и землей до того, как колесо начнет проскальзывать. Если суммарная тяга под всеми ведущими колесами превышает пороговый крутящий момент, автомобиль будет двигаться вперед; если нет, то одно или несколько колес просто будут крутиться.
Чтобы проиллюстрировать, как дифференциал может ограничивать общий крутящий момент, представьте себе простой заднеприводный автомобиль с одним задним колесом на асфальте с хорошим сцеплением, а другим на участке скользкого льда. При нагрузке, уклоне и т. д. транспортному средству требуется, скажем, 2000 Нм крутящего момента для движения вперед (т. е. пороговый крутящий момент). Примем далее, что безоткатная тяга на льду равняется 400 Нм, а на асфальте – 3000 Нм.
Если бы два колеса приводились в движение без дифференциала, каждое колесо упиралось бы в землю с максимальной силой. Колесо на льду быстро достигает предела сцепления (400 Нм), но не может вращаться, потому что другое колесо имеет хорошее сцепление с дорогой.
Сцепление с асфальтом плюс небольшое дополнительное сцепление со льдом превышают пороговое значение, поэтому автомобиль движется вперед.
С дифференциалом, однако, как только «ледяное колесо» достигает 400 Нм, оно начинает крутиться, а затем развивать тягу меньше ~300 Нм. Планетарные передачи внутри корпуса дифференциала начнут вращаться, потому что «асфальтовое колесо» встречает большее сопротивление. Вместо того, чтобы вращать асфальтовое колесо с большей силой, дифференциал позволит ледяному колесу вращаться быстрее, а асфальтовое колесо оставаться неподвижным, компенсируя остановку колеса дополнительной скоростью вращающегося ледяного колеса. Крутящий момент на оба колеса будут одинаковыми — ограничены меньшей тягой по 300 Нм каждое. Поскольку 600 Нм меньше требуемого порогового крутящего момента в 2000 Нм, автомобиль не сможет двигаться.
Наблюдатель просто увидит одно неподвижное колесо и одно вращающееся колесо. Не будет очевидным, что оба колеса генерируют одинаковый крутящий момент (т.
е. оба колеса на самом деле толкают одинаково, несмотря на разницу в скорости вращения). Это привело к широко распространенному заблуждению, что автомобиль с дифференциалом на самом деле является только «одноколесным». По сути нормальный дифференциал всегда обеспечивает одинаковый крутящий момент на оба ведущих колеса (если это не блокировка, смещение крутящего момента или ограниченное проскальзывание).
При замене дифференциала важно отслеживать пробег, чтобы определить оптимальное время для добавления новой жидкости. Полагаться на внешний вид и запах дифференциала во многих случаях может быть неверно и неправильно. Потребители также должны знать, что многие автомобили оснащены дифференциалами с маслом, которое никогда не нужно заменять. Дифференциальное масло, как правило, гипоидное синтетическое, но всегда следует обращаться к руководству по эксплуатации.
Устройства для увеличения тяги[]
Существуют различные устройства для повышения полезной тяги автомобилей с дифференциалами.
- Одним из решений является дифференциал повышенного трения (LSD), наиболее известным из которых является LSD муфтового типа. В этом дифференциале боковые шестерни соединены с водилой через пакет дисков сцепления, который ограничивает разницу в скорости между двумя колесами.
- В блокируемом дифференциале используется механизм, позволяющий блокировать планетарные передачи относительно друг друга, заставляя оба колеса вращаться с одинаковой скоростью независимо от того, какое из них имеет большее сцепление; это эквивалентно полному удалению дифференциала.
- Дифференциал Torsen продолжает передавать крутящий момент на колесо с большим сопротивлением
Системы электронной тяги- обычно используют систему ABS для обнаружения пробуксовывающего колеса и применения тормоза к этому колесу. Это постепенно увеличивает реактивный крутящий момент на этом колесе, а дифференциал компенсирует это, передавая больший крутящий момент на другое колесо — то, которое имеет лучшее сцепление с дорогой.

- Вискомуфта может полностью заменить межосевой дифференциал или использоваться для ограничения проскальзывания в обычном дифференциале. Он работает по принципу, позволяющему двум выходным валам вращаться в противоположных направлениях относительно друг друга в вязкой жидкости. Жидкость допускает медленные относительные движения валов, например, при прохождении поворотов, но будет сильно сопротивляться высокоскоростным движениям, например, вызванным вращением одного колеса.
Полноприводный автомобиль должен иметь как минимум два дифференциала (по одному на каждую пару колес) и, возможно, межосевой дифференциал для распределения мощности между передней и задней осями. Во многих случаях (например, Lancia Delta Integrale, Porsche 964 Carrera 4 1989 года [2]) межосевой дифференциал представляет собой эпициклический дифференциал для асимметричного распределения крутящего момента между передней и задней осью.
Автомобили без межосевого дифференциала не должны двигаться по сухим дорогам с твердым покрытием в режиме полного привода, так как небольшая разница в частоте вращения между передними и задними колесами приводит к тому, что крутящий момент передается на трансмиссию (механику).
Это явление известно как «накручивание» и может привести к повреждению трансмиссии или трансмиссии. На рыхлых поверхностях эти различия поглощаются проскальзыванием шин по дорожному полотну.
Раздаточная коробка может также включать межосевой дифференциал, позволяющий приводным валам вращаться с разной скоростью. Это позволяет полноприводному автомобилю двигаться по мощеным поверхностям, не испытывая «накручивания».
Эпициклический дифференциал[]
В эпициклическом дифференциале используются планетарные шестерни для асимметричного распределения крутящего момента между передней и задней осями. Планетарный дифференциал лежит в основе автомобильной трансмиссии Toyota Prius, где он соединяет двигатель, мотор-генераторы и ведущие колеса (которые, как обычно, имеют второй дифференциал для распределения крутящего момента). Его преимущество заключается в том, что он относительно компактен по длине своей оси (то есть вала солнечной шестерни).
На изображении желтый стержень несет солнечную шестерню, которая серого цвета и почти скрыта.
Синие шестерни называются планетарными шестернями.
Цилиндрический дифференциал[]
Это еще один тип дифференциала, который использовался в некоторых ранних автомобилях (и совсем недавно в Oldsmobile Toronado), а также в других неавтомобильных устройствах. Он состоит только из прямозубых шестерен.
Что касается автомобильных дифференциалов, показанных в этой статье, у которых валы идут к колесам, дифференциал с цилиндрической шестерней имеет две прямозубые шестерни одинакового размера, по одной на каждый вал, с промежутком между ними. Вместо угловых шестерен («пауков») в центре показанных дифференциалов имеется вращающееся водило на той же оси, что и два вала. В автомобиле приводной вал от трансмиссии вращает это водило, в некоторых случаях через конические шестерни, такие как в дифференциалах с угловой передачей.
В этом держателе установлены одна или несколько пар так называемых длинных шестерен, обычно длиннее их диаметра; они обычно меньше, чем прямозубые шестерни на отдельных валах колес.
Обе эти шестерни свободно вращаются на осях, поддерживаемых водилом; они имеют одинаковый размер и сцепляются друг с другом. В водиле две шестерни смещены вдоль своих валов, поэтому они входят в зацепление только на части своей длины. Оставшаяся длина данной шестерни зацепляется с ближайшей цилиндрической шестерней на ее оси. Это означает, что каждая шестерня соединяет эту цилиндрическую шестерню с другой шестерней (и, следовательно, с другой цилиндрической шестерней).
Когда карданный вал заставляет водило вращаться, его взаимосвязь с шестернями отдельных колесных осей такая же, как и в дифференциале с угловой передачей — он работает практически так же.
Обширный поиск изображений в Google, к сожалению, не дал изображений, достаточно четких, чтобы объяснить это.
Неавтомобильное применение[]
Дифференциальная передача также может использоваться для создания разницы между двумя входными осями. Мельницы часто использовали такие шестерни для приложения крутящего момента на необходимой оси.
Он также используется в прекрасных механических часах со стрелкой, чтобы показать величину запаса мощности в главной пружине.
Когда-то считалось, что древнейший из известных примеров дифференциала находится в Антикитере. Предполагалось, что такой поезд будет использоваться для получения разницы между двумя входными данными, один вход связан с положением Солнца на зодиаке, а другой вход связан с положением Луны на зодиаке; выход дифференциала давал величину, связанную с фазой луны. В настоящее время доказано, что предположение о существовании дифференциальной передачи было неверным.
В первой половине двадцатого века были сконструированы механические аналоговые компьютеры, называемые дифференциалами, которые использовали дифференциальные зубчатые передачи для выполнения операций сложения и вычитания. Компьютер управления огнем орудия ВМС США Mk.1 использовал около 160 дифференциалов углового типа.
Активные дифференциалы[]
Относительно новой технологией является активный дифференциал с электронным управлением.
Компьютер использует входные данные от нескольких датчиков, включая скорость рыскания, угол поворота рулевого колеса и поперечное ускорение, и регулирует распределение крутящего момента, чтобы компенсировать нежелательное поведение при управлении, например недостаточную поворачиваемость. Раньше активные дифференциалы играли большую роль в чемпионате мира по ралли, но в сезоне 2006 года FIA ограничила использование активных дифференциалов только теми гонщиками, которые не участвовали в чемпионате мира по ралли в течение последних пяти лет.
Полностью интегрированные активные дифференциалы используются на Ferrari F430 и на задних колесах в Acura RL.
Второй ограничитель дифференциала пассивный – приводится в действие кинематической цепью трения по грунту. Разница в крутящем моменте на шинах (вызванная поворотами или ухабистым грунтом) вызывает вторую степень свободы (инженерную) (преодоление крутящего момента внутреннего трения), чтобы уравнять крутящий момент на шинах.
Чувствительность дифференциала зависит от внутреннего трения по второй степени свободы. Все дифференциалы (так называемые «активные» и «пассивные») используют муфты и тормоза для ограничения второй степени свободы, поэтому все имеют один и тот же недостаток — пониженную чувствительность к динамически изменяющейся среде. Чувствительность управляемого компьютером дифференциала также ограничена временной задержкой, вызванной датчиками, и временем отклика исполнительных механизмов.
Предпродажные уведомления для автоматических дифференциальных счетчиков клеток для незрелых или аномальных клеток крови — Окончательный документ по специальным средствам контроля класса II для промышленности и FDA
Документ выпущен: 4 декабря 2001 г.
Этот документ заменяет собой Руководство по предварительным уведомлениям для автоматических дифференциальных счетчиков клеток крови
для незрелых или аномальных клеток крови;
Окончательное руководство для промышленности и FDA, 1 ноября 2000 г.
Министерство здравоохранения и социальных служб США
Управление по контролю за продуктами и лекарствами. Комментарий общественности
Комментарии и предложения могут быть представлены в любое время для рассмотрения Агентством в Отдел управления делами, Отдел систем и политики управления, Управление кадров и управленческих служб, Управление по контролю за продуктами и лекарствами, 5630 Fishers Lane, Room 1061, ( HFA-305), Rockville, MD, 20852. При представлении комментариев просьба ссылаться на точное название данного руководящего документа. Агентство не может реагировать на комментарии до тех пор, пока документ не будет в следующий раз пересмотрен или обновлен.
По вопросам, касающимся использования или толкования этого руководства, обращайтесь к Поле Стюарт по телефону 301-796-6185 или по электронной почте [email protected].
Дополнительные копии Дополнительные копии доступны в Интернете.
Вы также можете отправить запрос по электронной почте на адрес [email protected], чтобы получить копию руководства. Пожалуйста, используйте номер документа (1184), чтобы определить руководство, которое вы запрашиваете.
Содержание 1. Общие сведения
2. Наименьший обременительный подход
3. Применение
4. Риски для здоровья
5. Управление
6. Сокращенная 510 (k) Содержание
7. Программные действия
8. Точность
7. . Precision
10. Производительность
11. Linearity
12. Перенос
13. Образцы
14. Справочные значения
15. Мрака
Класс II Руководство по управлению документирование: Праворка для незрелых или аномальных клеток крови; Окончательное руководство для промышленности и FDA
Фон
Этот инструктивный документ был разработан в качестве специального руководства по контролю для поддержки реклассификации устройства автоматического дифференциального счетчика клеток (ADCC) в класс II.
Устройство, как классифицируется, предназначено для идентификации одного или нескольких форменных элементов крови. Эти устройства также могут иметь возможность помечать, подсчитывать или классифицировать незрелые или аномальные гемопоэтические клетки крови, костного мозга или других жидкостей организма. Устройство может использовать комбинацию метода электронного подсчета частиц, оптического метода или метода проточной цитометрии с использованием маркеров обозначения моноклональных кластеров (CD). Устройство включает в себя дополнительные CD-маркеры. Это руководство будет выпущено вместе с уведомлением Федерального реестра, объявляющим о реклассификации этого типа устройства.
Как указано на титульном листе, это руководство заменяет Руководство по предварительным уведомлениям для автоматических дифференциальных счетчиков незрелых или аномальных клеток крови; Окончательное руководство для промышленности и FDA, , выпущенное 1 ноября 2000 г.
Мы изменили название и обновили руководство от 1 ноября 2000 г., чтобы более четко отразить, что это Руководство по особому контролю класса II. Мы не пересматривали ни одну из рекомендаций документа по характеристикам производительности или маркировке устройства ADCC.
FDA считает, что специальные средства контроля в сочетании с общими средствами контроля будут достаточными для обеспечения разумной уверенности в безопасности и эффективности устройства ADCC. Таким образом, производитель, который намеревается продавать устройство этого универсального типа, должен (1) соответствовать общим требованиям Федерального закона о пищевых продуктах, лекарствах и косметике (Закон), включая требования 510 (k), описанные в подразделе 21 CFR 807. E, (2) устранить конкретные риски для здоровья, связанные с устройством ADCC, и, если только они не освобождены от требований Закона о предварительном уведомлении, (3) получить существенное определение эквивалентности от FDA до продажи устройства.
В этом специальном руководстве по управлению указаны классификация, код продукта и идентификация классификации для устройства ADCC. Кроме того, в нем перечислены риски для здоровья, определенные Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA), и он служит в качестве специального контроля, который при соблюдении и сочетании с общими контрольными мерами, как правило, устраняет риски, связанные с этим родовым типом устройства, и приводит к своевременной проверке 510(k) и клиренс. Конкретные требования к содержанию заявки 510(k) см. в 21 CFR 807.87 и других документах агентства по этой теме, таких как 9.1743 Предпродажное уведомление 510(k) .
Производители устройств могут подать сокращенную форму 510(k), если: (1) существует руководящий документ, (2) установлен специальный контроль или (3) FDA признало соответствующий согласованный стандарт. FDA считает, что сокращенная форма 510(k) является наименее обременительным средством демонстрации существенной эквивалентности после того, как было выпущено руководство по специальному контролю класса II.
См. также Новая парадигма 510(k) — альтернативные подходы к демонстрации существенной эквивалентности в предпродажных уведомлениях; Заключительное руководство .
Сокращенное представление 510(k) должно включать обязательные элементы, указанные в 21 CFR 807.87, включая описание устройства, предполагаемое использование устройства и предлагаемую маркировку для устройства. Сокращенный 510(k) должен также включать краткий отчет. В Сокращенном разделе 510(k) FDA может рассматривать содержание сводного отчета как соответствующие подтверждающие данные по смыслу 21 CFR 807.87(f) или (g).
В сводном отчете должно быть кратко описано использованные методы или тесты и критерии приемлемости, применяемые для устранения рисков, указанных в этом руководстве, а также любые дополнительные риски, характерные для вашего устройства. При соблюдении предложенного метода испытаний допустимым описанием будет простая ссылка на метод. Если есть какие-либо отклонения от предлагаемого метода испытаний, вы должны предоставить более подробную информацию в сводном отчете, чтобы охарактеризовать конкретное отклонение.
Сводный отчет также должен либо (1) кратко представлять данные, полученные в результате каждого теста, в табличной форме или (2) описывают критерии приемки, которые должны применяться к результатам испытаний. (См. также 21 CFR 820.30, подраздел C «Контроль проектирования» для Регламента о системе качества.) (См. также 21 CFR 820.30, подраздел C «Конструкторский контроль» для Регламента о системе качества.)
Наименее обременительный подход
Проблемы, указанные в этом руководящем документе, представляют собой проблемы, которые, по нашему мнению, необходимо решить, прежде чем ваше устройство можно будет продавать. При разработке руководства мы тщательно рассмотрели соответствующие законодательные критерии для принятия решений Агентством. Мы также рассмотрели бремя, которое может возникнуть при попытке выполнить рекомендации и решить выявленные нами проблемы. Мы считаем, что рассмотрели наименее обременительный подход к решению вопросов, представленных в руководящем документе.
Однако, если вы считаете, что есть менее обременительный способ решения проблем, вам следует следовать процедурам, изложенным в « Предлагаемый подход к решению наименее обременительных вопросов «документ.
Прицел
Область применения данного документа ограничена следующими устройствами:
Код товара: ГКЗ
Классификация: Класс II
Панель: Панель приборов для гематологии и патологии (81)
Требуется проверка: Предпродажное уведомление, представление 510(k)
Регламент: 21 CFR 864.5220 Автоматический дифференциальный счетчик клеток
Приведенная ниже идентификация классификации идентифицирует устройство в том виде, в каком оно существовало на момент реклассификации.
§ 864.5220 Автоматический дифференциальный счетчик клеток.
- Идентификация. Автоматический дифференциальный счетчик клеток — это устройство, используемое для идентификации одного или нескольких форменных элементов крови.
Устройство также может иметь возможность помечать, подсчитывать или классифицировать незрелые или аномальные гемопоэтические клетки крови, костного мозга или других жидкостей организма. Эти устройства могут сочетать метод электронного подсчета частиц, оптический метод или метод проточной цитометрии с использованием моноклональных маркеров CD (обозначение кластера). Устройство включает в себя дополнительные CD-маркеры. - Классификация. Класс II (специальный контроль). Специальным контролем для этого устройства является документ FDA «Руководящий документ по специальным контролям класса II: предварительные уведомления для автоматических дифференциальных счетчиков незрелых или аномальных клеток крови; Окончательное руководство для промышленности и FDA».
Риски для здоровья
FDA определило следующие риски для здоровья, обычно связанные с использованием устройства ADCC, в таблице ниже. Вам также следует провести анализ рисков перед отправкой формы 510(k), чтобы определить любые другие риски, характерные для вашего устройства.
В предварительном уведомлении должен быть описан метод анализа риска. Меры, рекомендуемые для снижения выявленных рисков, приведены в этом руководящем документе, как показано в таблице ниже. (Если вы решите использовать альтернативный подход для устранения определенного риска или выявили риски, дополнительные к тем, которые указаны в руководстве, вы должны предоставить достаточно подробностей, чтобы поддержать альтернативный подход.)
Выявленный риск Рекомендуемые меры по смягчению последствий Ошибка в диагностике заболевания клеток крови Секции 7-15
Органы управления
FDA считает, что средства контроля, описанные в следующих разделах настоящего руководства, в сочетании с общими средствами контроля будут устранять выявленные риски для здоровья, обычно связанные с использованием устройства ADCC.
Фирма должна показать, что ее устройство решает проблемы безопасности и эффективности, указанные в данном руководстве, либо путем выполнения рекомендаций этого руководства, либо каким-либо другим способом, обеспечивающим эквивалентные гарантии безопасности и эффективности. Если вы выявили какие-либо дополнительные риски, характерные для вашего устройства, в вашем документе 510(k) должны быть указаны эти риски, а также используемые методы или тесты и критерии приемлемости, применяемые для их устранения.
Сокращенный 510(k) Содержание
Сокращенный 510(k), основанный на Руководстве по специальным средствам контроля класса II, должен содержать следующее.
Титульный лист
На титульном листе должно быть четко обозначено представление как сокращенное 510(k) и указано название конкретного Руководящего документа по специальным средствам контроля класса II.
Элементы, требуемые согласно 21 CFR 807.
87
Элементы, требуемые в соответствии с 21 CFR 807.87:
- Описание устройства. Вы должны описать метод или технику и предоставить фотографии, рисунки и/или схемы, достаточные для общего представления о технологии. Например, технология устройства может включать, но не ограничиваться следующими автоматизированными методологиями: распознавание образов, оптическая, флуоресцентная, проточная технология, импеданс, кластерный анализ и цитохимия. Вы также должны включить ограничения метода, вытекающие из технологии.
- Назначение устройства. Вы также должны представить приложение «показания к применению». Рекомендуемый формат см. в форме Indications for Use (Размер файла PDF: 1,03 МБ).
- Предлагаемая маркировка устройства.
- Сводный отчет. В сводном отчете должно быть описано, как руководство по специальным средствам контроля класса II использовалось для устранения рисков, связанных с конкретным типом устройства. В Сокращенном разделе 510(k) FDA может рассматривать содержание сводного отчета как соответствующие подтверждающие данные по смыслу 21 CFR 807.
87(f) или (g). Сводный отчет должен содержать:- Анализ рисков.
- Описание требований к производительности устройства.
- Обсуждение характеристик и функций, предназначенных для устранения рисков, указанных в этом Руководстве по специальным средствам контроля класса II, а также любых дополнительных рисков, выявленных в вашем анализе рисков.
- Для каждого аспекта производительности, указанного в разделах 7–15 настоящего Руководства по специальным средствам контроля класса II, следует кратко обсудить каждый метод испытаний и определить критерии приемки. При соблюдении предложенного метода испытаний допустимым описанием будет простая ссылка на метод. Если есть какие-либо отклонения от предлагаемого метода испытаний, вы должны предоставить более подробную информацию в сводном отчете, чтобы охарактеризовать конкретное отклонение. Сводный отчет также должен либо (1) кратко представлять данные, полученные в результате каждого теста, в табличной форме или (2) описывают критерии приемки, которые должны применяться к результатам испытаний.
Если какое-либо тестовое изделие не соответствует установленным критериям приемки, вы не имеете права продавать свое устройство. Вместо этого вы должны подать новую форму 510(k) с измененными критериями приемлемости. Новый 510(k) должен быть одобрен FDA, прежде чем продавать свое устройство. - Если какая-либо часть конструкции устройства или испытаний основывается на признанном стандарте, краткий отчет должен включать: (1) заявление о том, что испытания будут проведены и будут соответствовать установленным критериям приемлемости до того, как продукт будет выпущен на рынок, или (2) декларация о соответствии к стандарту. Испытания должны быть завершены до подачи декларации о соответствии признанному стандарту. (21 USC 514(c)(2)(B)). Для получения дополнительной информации см. руководство FDA, Использование стандартов при определении существенной эквивалентности; Окончательное руководство для промышленности и FDA .
Если неясно, как вы устранили риски, выявленные FDA или в результате вашего анализа рисков, мы можем запросить дополнительную информацию об аспектах рабочих характеристик устройства.
В качестве альтернативы сокращенной форме 510(k) вы можете подать традиционную форму 510(k), которая содержит всю информацию и данные, описанные в этом руководстве. Традиционный 510(k) должен включать все ваши протоколы, данные, критерии приемлемости, анализ данных и выводы.
Мероприятия по валидации программного обеспечения
Пожалуйста, обратитесь к Руководству по содержанию предпродажной документации для программного обеспечения, содержащегося в медицинских устройствах (далее — Руководство по программному обеспечению), чтобы обсудить документацию по программному обеспечению, которую вы должны предоставить. FDA обычно считает, что устройства ADCC имеют «умеренный» уровень беспокойства для целей проверки программного обеспечения. Уже цитированные определения эквивалентности. Посетите следующий веб-сайт для поиска стандартов, которые были признаны, когда медицинское устройство содержит программное обеспечение: http://www.
accessdata.fda.gov/scripts/cdrh/cfdocs/cfStandards/search.cfm. Мы создали дополнительный лист данных для каждого признанного нами стандарта программного обеспечения. Дополнительный техпаспорт включает в себя таблицу, в которой указана документация, которую вы должны включить в заявку при подаче декларации о соответствии. Если устройство включает в себя готовое программное обеспечение, вы должны предоставить дополнительную информацию, как рекомендовано в1743 Руководство для промышленности, обозреватели FDA и соответствие требованиям по использованию готового программного обеспечения в медицинских устройствах .
Точность
Чтобы охарактеризовать точность вашего устройства ADCC, мы предлагаем сравнить каждый тестовый параметр с эталонным методом, если он доступен. Вы должны следовать документам Национального комитета по клиническим лабораторным стандартам (NCCLS):
. Ссылка Дифференциальный анализ лейкоцитов (пропорциональный) и оценка инструментальных методов, утвержденный стандарт, NCCLS, документ h30-A (ISBN 1-56238-131-8), NCCLS, 940 West Valley Road, Suite 1400, Wayne, PA 19087-1898, 1992.
Сравнение методов и оценка погрешностей с использованием выборок пациентов; Утвержденное руководство , документ NCCLS EP9-A (ISBN 1-56238-283-7), NCCLS, 940 West Valley Road, Suite 1400, Wayne, PA 19087-1898, 1995.
Точность
Чтобы установить точность вашего устройства, вы должны следовать документу NCCLS:
Оценка прецизионных характеристик приборов для клинической химии; Утвержденное руководство , документ NCCLS EP5-A (ISBN 1-56238-145-8) NCCLS, 940 West Valley Road, Suite 1400, Wayne, PA 19087-1898, 1999.
Производительность
Общие рекомендации по характеристике характеристик вашего устройства см. в документе Международного совета по стандартизации в гематологии (ICSH), цитируемом ниже.
Руководство по оценке анализаторов клеток крови, включая те, которые используются для дифференциального подсчета лейкоцитов и ретикулоцитов, а также для применения маркеров клеток.
Международный совет по стандартизации в гематологии: подготовлено группой экспертов ICSH по цитометрии. Clin Lab Haematol, 16(2):157-174, 1994.
Вы должны установить рабочие характеристики вашего устройства, включая клиническую чувствительность и специфичность, для нормальных и патологических образцов. Вы должны следовать этим документам NCCLS при получении этих данных:
Справочное дифференциальное определение лейкоцитов (пропорциональное) и оценка инструментальных методов, утвержденный стандарт, NCCLS, документ h30-A, (ISBN 1-56238-131-8), NCCLS, 940 West Valley Road, Suite 1400, Wayne, PA 19087-1898, 1992.
Предварительная оценка количественных клинических лабораторных методов, утвержденное руководство , документ NCCLS EP 10-A, (ISBN 1-56238-348-5), NCCLS, 940 West Valley Road, Suite 1400, Wayne, PA 19087-1898, 1998
Оценка клинической точности лабораторных тестов с использованием графиков рабочих характеристик приемника (ROC), утвержденное руководство , документ NCCLS GPIO-A, (ISBN 1-56238-285-3), NCCLS, 940 West Valley Road, Suite 1400, Уэйн, Пенсильвания 19087-1898, 1995.
Там, где это применимо, вы должны указать метод, использованный для проведения теста, и полученные характеристики теста. Вы также должны указать фоновый результат для используемого метода/технологии.
Линейность
Необходимо проверить линейный диапазон каждого измеренного параметра испытания на нормальных и аномальных образцах. Мы предлагаем использовать следующие критерии для тестирования производительности линейности:
- Данные должны соответствовать линии регрессии линейности.
- Коэффициент детерминации (r 2 ) должен быть > 0,95.
- Следует использовать не менее пяти разведений, распределенных в пределах линейного диапазона.
- Разбавление должно охватывать отчетный диапазон параметра теста.
- Каждый результат разбавления должен быть средним значением повторных измерений в одном и том же диапазоне.
Перенос
Там, где это применимо, вы должны оценить перенос от образцов с высоким к низкому уровню.
Вы должны проанализировать образец с высоким содержанием три раза подряд, а затем образец с низким содержанием три раза подряд, следуя протоколу, описанному в цитируемом ниже документе ICSH.
Руководство по оценке анализаторов клеток крови, включая те, которые используются для дифференциального подсчета лейкоцитов и ретикулоцитов, а также для применения маркеров клеток. Международный совет по стандартизации в гематологии: подготовлено группой экспертов ICSH по цитометрии. Clin Lab Haematol, 16(2):157-174, 1994.
Образцы
Там, где это применимо, вы должны указать тип (типы) антикоагулянтов, возраст образца, условия хранения и т. д., которые подходят для использования с вашим устройством. Вы должны следовать документу NCCLS:
Процедуры сбора диагностических образцов крови путем пункции кожи; Утвержденный стандарт — четвертое издание, , документ NCCLS h5-A4, (ISBN 1-56238-111-9), NCCLS, 940 West Valley Road, Suite 1400, Wayne, PA 19087-1898, 1999.
Вы также должны следовать приведенному ниже документу ICSH, где это применимо.
Рекомендации Международного совета по стандартизации в гематологии для антикоагуляции крови этилендиаминтетрауксусной кислотой для подсчета и определения размеров клеток крови. Am J Clin Path, 100(4)371-372, 1993.
Справочные значения
Вы должны описать подход к интерпретации наблюдаемых значений. При необходимости следует различать клиническую и статистическую значимость. Вы должны следовать документам ICSH/Международной федерации клинической химии (IFCC):
IFCC и ICSH: Утвержденная рекомендация (1986 г.) по теории эталонных значений. Часть 1. Понятие эталонных значений. J Clin Chem Clin Biochem, 25:337-342, 1987.
IFCC и ICSH: Утвержденная рекомендация (1987) по теории эталонных значений. Часть 5. Статистическая обработка собранных эталонных значений. Определение референтных пределов. J Clin Chem Clin Biochem, 25:645-656, 1987.
IFCC и ICSH: Утвержденная рекомендация (1987) по теории эталонных значений. Часть 6. Представление наблюдаемых значений относительно эталонных значений. J Clin Chem Clin Biochem, 25:657-662, 1987.
Вам также следует следовать документу NCCLS:
Как определять и определять референсные интервалы в клинической лаборатории; Утвержденное руководство — второе издание, NCCLS, документ C28-A2, (ISBN P56238-269-I), NCCLS, 940 West Valley Road, Suite 1400, Wayne, PA 19087-1898, 2000 .
Маркировка
Предпродажное уведомление должно содержать достаточно подробную маркировку, чтобы соответствовать требованиям 21 CFR 807.87(e). Окончательная маркировка для Диагностическое устройство in vitro должно соответствовать требованиям 21 CFR 809.10, прежде чем оно будет введено в торговлю между штатами, однако окончательная маркировка не требуется для разрешения 510(k). Ваша маркировка должна включать конкретные аспекты производительности ADCC, как описано в этом руководящем документе по специальным средствам управления.









Ган, К.-Дж., Цай, К.-С., Чен, Ю.-В. и Йе, В.-К. Схема многозначной логики, управляемая напряжением, с использованием устройств с отрицательным дифференциальным сопротивлением. Твердотельный электрон. 54 , 1637–1640 (2010).
КАС Статья Google ученый
Ганджипур, Б. и др. Туннельные диоды Esaki с высокой плотностью тока на основе нанопроводов гетероструктуры GaSb-InAsSb. Нано Летт. 11 , 4222–4226 (2011).
КАС Статья Google ученый
Desplanque, L. et al. Влияние наноразмерной огранки на туннельные свойства гетеропереходов InAs/AlGaSb, выращенных методом селективной эпитаксии. Нанотехнологии 25 , 465302 (2014).
КАС Статья Google ученый
Li, Q., Han, Y., Lu, X. & Lau, K.M. GaAs-InGaAs-GaAs туннельные диоды с ребристыми решетками на (001) Si-подложках с отношением пикового тока к минимальному току при комнатной температуре 5.4. IEEE Electron Dev. лат. 37 , 24–27 (2016).
КАС Статья Google ученый
Ян Р. и др. Диоды Эсаки в ван-дер-ваальсовых гетеропереходах с выравниванием энергетических зон с разрывом запрещенной зоны. Нано Летт. 15 , 5791–5798 (2015).
КАС Статья Google ученый
Рой, Т. и др. Туннельные диоды и транзисторы Ван-дер-Ваальса MoS2/WSe2 с двойным затвором. ACS Nano 9 , 2071–2079 (2015).
КАС Статья Google ученый
Нурбахш А., Зубаир А., Дрессельхаус М. С. и Паласиос Т. Транспортные свойства транзистора с гетеропереходом MoS2/WSe2 и возможности его применения. Нано Летт. 16 , 1359–1366 (2016).
КАС Статья Google ученый
Schmidt, O.G. et al. Резонансные туннельные диоды, состоящие из самособирающихся островков Ge/Si. Заяв. физ. лат. 77 , 4341–4343 (2000).
КАС Статья Google ученый
Duschl, R. & Eberl, K. Физика и применение резонансных межзонных туннельных диодов Si/SiGe/Si. Тонкие твердые пленки 380 , 151–153 (2000).
КАС Статья Google ученый
См. П. и Пол Д. Дж. Масштабированные характеристики резонансно-туннельных диодов Si/Si1-xGex. IEEE Electron Dev. лат. 22 , 582–584 (2001).
КАС Статья Google ученый
Джин, Н. и др. Логика с тремя состояниями с использованием вертикально интегрированных резонансных межзонных туннельных диодов Si-SiGe с двойным NDR. IEEE Electron Dev. лат. 25 , 646–648 (2004).
КАС Статья Google ученый
Браун, Э. Р. и др. Колебания до 712 ГГц в резонансно-туннельных диодах InAs/AlSb. заявл. физ. лат. 58 , 2291–2293 (1991).
КАС Статья Google ученый
Вахо Т., Чен К. Дж. и Ямамото М. Резонансно-туннельный диод и логические схемы HEMT с несколькими порогами и многоуровневым выходом. IEEE J. Твердотельные схемы 33 , 268–274 (1998).
Артикул Google ученый
Накамура, М., Такахаги, С., Сайто, М. и Сухара, М. Анализ монолитной интегрированной ректенны с использованием трехбарьерного резонансного туннельного диода InGaAs/InAlAs для обнаружения субмиллиметровых волн с нулевым смещением. физ. Status Solidi C 9 , 377–380 (2012).
КАС Статья Google ученый
Фаллахазад, Б. и др. Настраиваемое затвором резонансное туннелирование в двойных двухслойных графеновых гетероструктурах. Нано Летт. 15 , 428–433 (2015).
КАС Статья Google ученый
Бритнелл, Л. и др. Резонансное туннелирование и отрицательная дифференциальная проводимость в графеновых транзисторах. Нац. Коммуна 4 , 1794 (2013).
КАС Статья Google ученый
Мищенко А. и др. Резонансное туннелирование, управляемое поворотом, в гетероструктурах графен/нитрид бора/графен. Нац. Нанотехнологии 9 , 808–813 (2014).
КАС Статья Google ученый
Нгуен, Л.-Н. и другие. Резонансное туннелирование через дискретные квантовые состояния в многоуровневом атомарно-слоистом MoS2. Нано Летт. 14 , 2381–2386 (2014).
КАС Статья Google ученый
Лин Ю.-К. и другие. Атомарно-тонкие резонансные туннельные диоды, построенные из синтетических ван-дер-ваальсовых гетероструктур. Нац. коммун. 6 , 7311 (2015).
КАС Статья Google ученый
Букс, Г., Руфьё, П., Грёнинг, П. и Грёнинг, О. Отрицательное дифференциальное сопротивление, вызванное дефектами, в одностенных углеродных нанотрубках. заявл. физ. лат. 93 , 073115 (2008 г.).
Артикул Google ученый
Heij, C.P., Dixon, D.C., Hadley, P. & Mooij, J.E. Отрицательное дифференциальное сопротивление из-за одноэлектронного переключения. Заяв. физ. лат. 74 , 1042–1044 (1999).
КАС Статья Google ученый
Симонян Н., Ли Дж., Лихарев К. Отрицательное дифференциальное сопротивление при последовательном одноэлектронном туннелировании через атомы и молекулы. Нанотехнологии 18 , 424006 (2007).
Артикул Google ученый
Чен Дж., Рид М.А., Роулетт А.М. и Тур Дж.М. Большие коэффициенты включения-выключения и отрицательное дифференциальное сопротивление в молекулярном электронном устройстве. Наука 286 , 1550–1552 (1999).
КАС Статья Google ученый
Ментович Э.Д. и др. Многопиковое молекулярное устройство с отрицательным дифференциальным сопротивлением. Малый 4 , 55–58 (2008).
КАС Статья Google ученый
Ву, Ю. и др. Трехвыводные графеновые устройства с отрицательным дифференциальным сопротивлением. ACS Nano 6 , 2610–2616 (2012).
КАС Статья Google ученый
Лю Г. , Ахсан С., Хитун А. Г., Лейк Р. К. и Баландин А. А. Небулевы логические схемы на основе графена. J. Appl. физ. 114 , 154310 (2013).
Артикул Google ученый
Шарма, П., Бернард, Л.С., Базигос, А., Магрес, А. и Ионеску, А.М. Отрицательное дифференциальное сопротивление при комнатной температуре в графеновых полевых транзисторах: эксперименты и теория. ACS Nano 9 , 620–625 (2015).
КАС Статья Google ученый
Херст, С. Л. Многозначная логика — ее статус и ее будущее. IEEE Trans. Комп. c-33 , 1160–1179 (1984).
Артикул Google ученый
Wang, L. et al. Одномерный электрический контакт с двумерным материалом. Наука 342 , 614–617 (2013).
КАС Статья Google ученый
Джо, С. -Х. и другие. Высокоэффективный фотодетектор WSe2/h-BN, использующий метод n-легирования на основе трифенилфосфина (PPh4). Доп. Матер. 28 , 4824–4831 (2016).
КАС Статья Google ученый
Шим, Дж. и Парк, Дж.-Х. Оптимизация барристора графен-MoS2 с помощью 3-аминопропилтриэтоксисилана (APTES). Орг. Электрон 33 , 172–177 (2016).
КАС Статья Google ученый
Чжан Дж., Чжан М., Сун Р.-К. и Ван, X. Простое выравнивание зон полимерных полупроводников из нитрида углерода для построения изотипных гетеропереходов. Анжю. хим. Междунар. Эд. 124 , 10292–10296 (2012).
Артикул Google ученый
Ли, К.-Х. и другие. Атомарно тонкие p–n-переходы с ван-дер-ваальсовыми гетерограницами. Нац. нанотехнологии. 9 , 676–681 (2014).
КАС Статья Google ученый
Fang, H. et al. Сильная межслойная связь в ван-дер-ваальсовых гетероструктурах, построенных из однослойных халькогенидов. Проц. Натл акад. науч. США 111 , 6198–6202 (2014).
КАС Статья Google ученый
Furchi, M.M. et al. Фотогальванический эффект в электрически перестраиваемом гетеропереходе Ван-дер-Ваальса. Нано Летт. 14 , 4785–4791 (2014).
КАС Статья Google ученый
Hong, X. et al. Сверхбыстрый перенос заряда в атомарно тонких гетероструктурах MoS2/WS2. Нац. нанотехнологии. 9 , 682–686 (2014).
КАС Статья Google ученый
Кан, Д. -Х. и другие. Сверхэффективный фотоприемник на основе гибридной структуры перовскит-переходный металл-дихалькогенид. Доп. Матер. 28 , 7799–7806 (2016).
КАС Статья Google ученый
Шим, Дж. и др. Чрезвычайно большая модуляция затвора в вертикальном барристоре на гетеропереходе графен/WSe2 на основе нового транспортного механизма. Доп. Матер. 28 , 5293–5299 (2016).
КАС Статья Google ученый
Такахаши Т., Токайлин Х. и Сагава Т. Ультрафиолетовая фотоэлектронная спектроскопия с угловым разрешением незанятой зонной структуры графита. Физ. Ред. B 32 , 8317–8324 (1985).
КАС Статья Google ученый
Шим, Дж. и др. Высокоэффективные двумерные рениево-дисульфидные (ReS2) транзисторы и фотодетекторы, обработанные кислородной плазмой. Доп. Матер. 28 , 6985–6992 (2016).
КАС Статья Google ученый
Джо, С.-Х. и другие. Фотодетектор из диселенида рения с широким диапазоном обнаружения, усиленный обработкой (3-аминопропил)триэтоксисиланом и трифенилфосфином. Доп. Матер. 28 , 6711–6718 (2016).
КАС Статья Google ученый
Перелло, Д. Дж., Че, С. Х., Сонг, С. и Ли, Ю. Х. Высокопроизводительные транзисторы с черным фосфором n-типа с управлением типом с помощью толщины и контактного металла. Нац. коммун. 6 , 7809 (2015).
КАС Статья Google ученый
Liu, X. et al. Полевые транзисторы на основе черного фосфора с одновременным достижением близкого к идеальному подпорогового размаха и высокой подвижности дырок при комнатной температуре. науч. Респ. 6 , 24920 (2016).
КАС Статья Google ученый
Хо, С. Х., Хуанг, Ю. С., Чен, Дж. Л., Данн, Т. Э. и Тионг, К. К. Электронная структура ReS2 и ReSe2 на основе расчетов из первых принципов, фотоэлектронной спектроскопии и электроотражения электролита. Физ. Ред. B 60 , 15766–15771 (1999).
КАС Статья Google ученый
Михайлова М.П., Моисеев К.Д., Яковлев Ю.П. Индуцированные границей раздела оптические и транспортные явления в одиночных гетеропереходах типа II с разомкнутой зоной. Полуконд. науч. Технол. 19 , R109–R128 (2004 г.).
КАС Статья Google ученый
Zhou, P. et al. Высокоэффективные GaAs/AlGaAs лазеры с низким последовательным сопротивлением и вертикальным резонатором с поверхностным излучением и непрерывно градуированными зеркалами, выращенными методом MOCVD. Технология фотоники IEEE. Lett 3 , 591–593 (1991).
Артикул Google ученый
Райдеут В. Л. Обзор теории, технологии и применения металло-полупроводниковых выпрямителей. Тонкие твердые пленки 48 , 261–291 (1978).
КАС Статья Google ученый



Чертеж заднего моста автомобиля в разрезе, показывающий ведущее колесо и шестерню главной передачи, а также меньшие шестерни дифференциала
Дифференциал ZF. Приводной вал входит спереди, а ведущие оси движутся слева и справа.
используется здесь для асимметричного распределения крутящего момента. Входной вал — зеленый полый, желтый — низкий крутящий момент, а розовый — высокий крутящий момент. Сила, прикладываемая к желтой и розовой шестерням, одинакова, но поскольку плечо розовой шестерни в 2–3 раза больше, крутящий момент будет в 2–3 раза выше.
Дифференциал с цилиндрическими зубьями, состоящий из зацепления сателлитов двух соосных планетарных зубчатых передач. Корпус является несущим для этой планетарной передачи.
Автомобильный дифференциал: ведущая шестерня 2 установлена на водиле 5, которое поддерживает планетарные конические шестерни 4, входящие в зацепление с ведомыми коническими шестернями 3, прикрепленными к мостам 1.
Гипоидная зубчатая пара, соединяющая карданный вал автомобиля с дифференциалом
Дифференциал, используемый для управления приемной катушкой устройства для чтения бумажных лент, изготовленного Tally примерно в 1962 году. Конические шестерни свободно вращаются на своих валах, если только тормозная колодка не останавливает левую шестерню. Это приводит к тому, что планетарная шестерня приводит в движение выходной вал с половиной скорости ведомой шестерни справа.
Планетарный дифференциал, используемый для привода самописца, около 1961 года. Двигатели приводят в движение солнечную и кольцевую шестерни, а выходной сигнал поступает от водила планетарной передачи. Это дает 3 различных скорости в зависимости от того, какие двигатели включены.


Электронная почта: [email protected]


Загрузка может занять некоторое время.


























Так, например, если автомобиль поворачивает направо, главный зубчатый венец может сделать 10 полных оборотов, и за это время левое колесо сделает больше оборотов, потому что ему нужно пройти дальше, а соответственно правое колесо сделает меньше оборотов, так как ему нужно пройти меньшее расстояние. Боковые шестерни будут поворачиваться в противоположных направлениях относительно друг друга, скажем, на 2 полных оборота каждая (4 полных оборота относительно друг друга), в результате чего левое колесо сделает 12 оборотов, а правое колесо сделает 8 оборотов.












для незрелых или аномальных клеток крови;
Окончательное руководство для промышленности и FDA, 1 ноября 2000 г.

Управление по контролю за продуктами и лекарствами. Комментарий общественности

Фон
Этот инструктивный документ был разработан в качестве специального руководства по контролю для поддержки реклассификации устройства автоматического дифференциального счетчика клеток (ADCC) в класс II. Устройство, как классифицируется, предназначено для идентификации одного или нескольких форменных элементов крови. Эти устройства также могут иметь возможность помечать, подсчитывать или классифицировать незрелые или аномальные гемопоэтические клетки крови, костного мозга или других жидкостей организма. Устройство может использовать комбинацию метода электронного подсчета частиц, оптического метода или метода проточной цитометрии с использованием маркеров обозначения моноклональных кластеров (CD). Устройство включает в себя дополнительные CD-маркеры. Это руководство будет выпущено вместе с уведомлением Федерального реестра, объявляющим о реклассификации этого типа устройства.
Как указано на титульном листе, это руководство заменяет Руководство по предварительным уведомлениям для автоматических дифференциальных счетчиков незрелых или аномальных клеток крови; Окончательное руководство для промышленности и FDA, , выпущенное 1 ноября 2000 г. Мы изменили название и обновили руководство от 1 ноября 2000 г., чтобы более четко отразить, что это Руководство по особому контролю класса II. Мы не пересматривали ни одну из рекомендаций документа по характеристикам производительности или маркировке устройства ADCC.
FDA считает, что специальные средства контроля в сочетании с общими средствами контроля будут достаточными для обеспечения разумной уверенности в безопасности и эффективности устройства ADCC. Таким образом, производитель, который намеревается продавать устройство этого универсального типа, должен (1) соответствовать общим требованиям Федерального закона о пищевых продуктах, лекарствах и косметике (Закон), включая требования 510 (k), описанные в подразделе 21 CFR 807. E, (2) устранить конкретные риски для здоровья, связанные с устройством ADCC, и, если только они не освобождены от требований Закона о предварительном уведомлении, (3) получить существенное определение эквивалентности от FDA до продажи устройства.
В этом специальном руководстве по управлению указаны классификация, код продукта и идентификация классификации для устройства ADCC. Кроме того, в нем перечислены риски для здоровья, определенные Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA), и он служит в качестве специального контроля, который при соблюдении и сочетании с общими контрольными мерами, как правило, устраняет риски, связанные с этим родовым типом устройства, и приводит к своевременной проверке 510(k) и клиренс. Конкретные требования к содержанию заявки 510(k) см. в 21 CFR 807.87 и других документах агентства по этой теме, таких как 9.1743 Предпродажное уведомление 510(k) .
Производители устройств могут подать сокращенную форму 510(k), если: (1) существует руководящий документ, (2) установлен специальный контроль или (3) FDA признало соответствующий согласованный стандарт. FDA считает, что сокращенная форма 510(k) является наименее обременительным средством демонстрации существенной эквивалентности после того, как было выпущено руководство по специальному контролю класса II. См. также Новая парадигма 510(k) — альтернативные подходы к демонстрации существенной эквивалентности в предпродажных уведомлениях; Заключительное руководство .
Сокращенное представление 510(k) должно включать обязательные элементы, указанные в 21 CFR 807.87, включая описание устройства, предполагаемое использование устройства и предлагаемую маркировку для устройства. Сокращенный 510(k) должен также включать краткий отчет. В Сокращенном разделе 510(k) FDA может рассматривать содержание сводного отчета как соответствующие подтверждающие данные по смыслу 21 CFR 807.87(f) или (g).
В сводном отчете должно быть кратко описано использованные методы или тесты и критерии приемлемости, применяемые для устранения рисков, указанных в этом руководстве, а также любые дополнительные риски, характерные для вашего устройства. При соблюдении предложенного метода испытаний допустимым описанием будет простая ссылка на метод. Если есть какие-либо отклонения от предлагаемого метода испытаний, вы должны предоставить более подробную информацию в сводном отчете, чтобы охарактеризовать конкретное отклонение. Сводный отчет также должен либо (1) кратко представлять данные, полученные в результате каждого теста, в табличной форме или (2) описывают критерии приемки, которые должны применяться к результатам испытаний. (См. также 21 CFR 820.30, подраздел C «Контроль проектирования» для Регламента о системе качества.) (См. также 21 CFR 820.30, подраздел C «Конструкторский контроль» для Регламента о системе качества.)
Наименее обременительный подход
Проблемы, указанные в этом руководящем документе, представляют собой проблемы, которые, по нашему мнению, необходимо решить, прежде чем ваше устройство можно будет продавать. При разработке руководства мы тщательно рассмотрели соответствующие законодательные критерии для принятия решений Агентством. Мы также рассмотрели бремя, которое может возникнуть при попытке выполнить рекомендации и решить выявленные нами проблемы. Мы считаем, что рассмотрели наименее обременительный подход к решению вопросов, представленных в руководящем документе. Однако, если вы считаете, что есть менее обременительный способ решения проблем, вам следует следовать процедурам, изложенным в « Предлагаемый подход к решению наименее обременительных вопросов «документ.
Прицел
Область применения данного документа ограничена следующими устройствами:
Код товара: ГКЗ
Классификация: Класс II
Панель: Панель приборов для гематологии и патологии (81)
Требуется проверка: Предпродажное уведомление, представление 510(k)
Регламент: 21 CFR 864.5220 Автоматический дифференциальный счетчик клеток
Приведенная ниже идентификация классификации идентифицирует устройство в том виде, в каком оно существовало на момент реклассификации.
§ 864.5220 Автоматический дифференциальный счетчик клеток.
- Идентификация. Автоматический дифференциальный счетчик клеток — это устройство, используемое для идентификации одного или нескольких форменных элементов крови.
Устройство также может иметь возможность помечать, подсчитывать или классифицировать незрелые или аномальные гемопоэтические клетки крови, костного мозга или других жидкостей организма. Эти устройства могут сочетать метод электронного подсчета частиц, оптический метод или метод проточной цитометрии с использованием моноклональных маркеров CD (обозначение кластера). Устройство включает в себя дополнительные CD-маркеры.
- Классификация. Класс II (специальный контроль). Специальным контролем для этого устройства является документ FDA «Руководящий документ по специальным контролям класса II: предварительные уведомления для автоматических дифференциальных счетчиков незрелых или аномальных клеток крови; Окончательное руководство для промышленности и FDA».
Риски для здоровья
FDA определило следующие риски для здоровья, обычно связанные с использованием устройства ADCC, в таблице ниже. Вам также следует провести анализ рисков перед отправкой формы 510(k), чтобы определить любые другие риски, характерные для вашего устройства. В предварительном уведомлении должен быть описан метод анализа риска. Меры, рекомендуемые для снижения выявленных рисков, приведены в этом руководящем документе, как показано в таблице ниже. (Если вы решите использовать альтернативный подход для устранения определенного риска или выявили риски, дополнительные к тем, которые указаны в руководстве, вы должны предоставить достаточно подробностей, чтобы поддержать альтернативный подход.)
Выявленный риск | Рекомендуемые меры по смягчению последствий |
---|---|
Ошибка в диагностике заболевания клеток крови | Секции 7-15 |
Органы управления
FDA считает, что средства контроля, описанные в следующих разделах настоящего руководства, в сочетании с общими средствами контроля будут устранять выявленные риски для здоровья, обычно связанные с использованием устройства ADCC. Фирма должна показать, что ее устройство решает проблемы безопасности и эффективности, указанные в данном руководстве, либо путем выполнения рекомендаций этого руководства, либо каким-либо другим способом, обеспечивающим эквивалентные гарантии безопасности и эффективности. Если вы выявили какие-либо дополнительные риски, характерные для вашего устройства, в вашем документе 510(k) должны быть указаны эти риски, а также используемые методы или тесты и критерии приемлемости, применяемые для их устранения.
Сокращенный 510(k) Содержание
Сокращенный 510(k), основанный на Руководстве по специальным средствам контроля класса II, должен содержать следующее.
Титульный лист
На титульном листе должно быть четко обозначено представление как сокращенное 510(k) и указано название конкретного Руководящего документа по специальным средствам контроля класса II.
Элементы, требуемые согласно 21 CFR 807. 87
Элементы, требуемые в соответствии с 21 CFR 807.87:
- Описание устройства. Вы должны описать метод или технику и предоставить фотографии, рисунки и/или схемы, достаточные для общего представления о технологии. Например, технология устройства может включать, но не ограничиваться следующими автоматизированными методологиями: распознавание образов, оптическая, флуоресцентная, проточная технология, импеданс, кластерный анализ и цитохимия. Вы также должны включить ограничения метода, вытекающие из технологии.
- Назначение устройства. Вы также должны представить приложение «показания к применению». Рекомендуемый формат см. в форме Indications for Use (Размер файла PDF: 1,03 МБ).
- Предлагаемая маркировка устройства.
- Сводный отчет. В сводном отчете должно быть описано, как руководство по специальным средствам контроля класса II использовалось для устранения рисков, связанных с конкретным типом устройства. В Сокращенном разделе 510(k) FDA может рассматривать содержание сводного отчета как соответствующие подтверждающие данные по смыслу 21 CFR 807.
87(f) или (g). Сводный отчет должен содержать:
- Анализ рисков.
- Описание требований к производительности устройства.
- Обсуждение характеристик и функций, предназначенных для устранения рисков, указанных в этом Руководстве по специальным средствам контроля класса II, а также любых дополнительных рисков, выявленных в вашем анализе рисков.
- Для каждого аспекта производительности, указанного в разделах 7–15 настоящего Руководства по специальным средствам контроля класса II, следует кратко обсудить каждый метод испытаний и определить критерии приемки. При соблюдении предложенного метода испытаний допустимым описанием будет простая ссылка на метод. Если есть какие-либо отклонения от предлагаемого метода испытаний, вы должны предоставить более подробную информацию в сводном отчете, чтобы охарактеризовать конкретное отклонение. Сводный отчет также должен либо (1) кратко представлять данные, полученные в результате каждого теста, в табличной форме или (2) описывают критерии приемки, которые должны применяться к результатам испытаний.
Если какое-либо тестовое изделие не соответствует установленным критериям приемки, вы не имеете права продавать свое устройство. Вместо этого вы должны подать новую форму 510(k) с измененными критериями приемлемости. Новый 510(k) должен быть одобрен FDA, прежде чем продавать свое устройство.
- Если какая-либо часть конструкции устройства или испытаний основывается на признанном стандарте, краткий отчет должен включать: (1) заявление о том, что испытания будут проведены и будут соответствовать установленным критериям приемлемости до того, как продукт будет выпущен на рынок, или (2) декларация о соответствии к стандарту. Испытания должны быть завершены до подачи декларации о соответствии признанному стандарту. (21 USC 514(c)(2)(B)). Для получения дополнительной информации см. руководство FDA, Использование стандартов при определении существенной эквивалентности; Окончательное руководство для промышленности и FDA .
Если неясно, как вы устранили риски, выявленные FDA или в результате вашего анализа рисков, мы можем запросить дополнительную информацию об аспектах рабочих характеристик устройства.
В качестве альтернативы сокращенной форме 510(k) вы можете подать традиционную форму 510(k), которая содержит всю информацию и данные, описанные в этом руководстве. Традиционный 510(k) должен включать все ваши протоколы, данные, критерии приемлемости, анализ данных и выводы.
Мероприятия по валидации программного обеспечения

Точность
Чтобы охарактеризовать точность вашего устройства ADCC, мы предлагаем сравнить каждый тестовый параметр с эталонным методом, если он доступен. Вы должны следовать документам Национального комитета по клиническим лабораторным стандартам (NCCLS):
. Ссылка Дифференциальный анализ лейкоцитов (пропорциональный) и оценка инструментальных методов, утвержденный стандарт, NCCLS, документ h30-A (ISBN 1-56238-131-8), NCCLS, 940 West Valley Road, Suite 1400, Wayne, PA 19087-1898, 1992.
Сравнение методов и оценка погрешностей с использованием выборок пациентов; Утвержденное руководство , документ NCCLS EP9-A (ISBN 1-56238-283-7), NCCLS, 940 West Valley Road, Suite 1400, Wayne, PA 19087-1898, 1995.
Точность
Чтобы установить точность вашего устройства, вы должны следовать документу NCCLS:
Оценка прецизионных характеристик приборов для клинической химии; Утвержденное руководство , документ NCCLS EP5-A (ISBN 1-56238-145-8) NCCLS, 940 West Valley Road, Suite 1400, Wayne, PA 19087-1898, 1999.
Производительность
Общие рекомендации по характеристике характеристик вашего устройства см. в документе Международного совета по стандартизации в гематологии (ICSH), цитируемом ниже.
Руководство по оценке анализаторов клеток крови, включая те, которые используются для дифференциального подсчета лейкоцитов и ретикулоцитов, а также для применения маркеров клеток. Международный совет по стандартизации в гематологии: подготовлено группой экспертов ICSH по цитометрии. Clin Lab Haematol, 16(2):157-174, 1994.
Вы должны установить рабочие характеристики вашего устройства, включая клиническую чувствительность и специфичность, для нормальных и патологических образцов. Вы должны следовать этим документам NCCLS при получении этих данных:
Справочное дифференциальное определение лейкоцитов (пропорциональное) и оценка инструментальных методов, утвержденный стандарт, NCCLS, документ h30-A, (ISBN 1-56238-131-8), NCCLS, 940 West Valley Road, Suite 1400, Wayne, PA 19087-1898, 1992.
Предварительная оценка количественных клинических лабораторных методов, утвержденное руководство , документ NCCLS EP 10-A, (ISBN 1-56238-348-5), NCCLS, 940 West Valley Road, Suite 1400, Wayne, PA 19087-1898, 1998
Оценка клинической точности лабораторных тестов с использованием графиков рабочих характеристик приемника (ROC), утвержденное руководство , документ NCCLS GPIO-A, (ISBN 1-56238-285-3), NCCLS, 940 West Valley Road, Suite 1400, Уэйн, Пенсильвания 19087-1898, 1995.
Там, где это применимо, вы должны указать метод, использованный для проведения теста, и полученные характеристики теста. Вы также должны указать фоновый результат для используемого метода/технологии.
Линейность
Необходимо проверить линейный диапазон каждого измеренного параметра испытания на нормальных и аномальных образцах. Мы предлагаем использовать следующие критерии для тестирования производительности линейности:
- Данные должны соответствовать линии регрессии линейности.
- Коэффициент детерминации (r 2 ) должен быть > 0,95.
- Следует использовать не менее пяти разведений, распределенных в пределах линейного диапазона.
- Разбавление должно охватывать отчетный диапазон параметра теста.
- Каждый результат разбавления должен быть средним значением повторных измерений в одном и том же диапазоне.
Перенос
Там, где это применимо, вы должны оценить перенос от образцов с высоким к низкому уровню. Вы должны проанализировать образец с высоким содержанием три раза подряд, а затем образец с низким содержанием три раза подряд, следуя протоколу, описанному в цитируемом ниже документе ICSH.
Руководство по оценке анализаторов клеток крови, включая те, которые используются для дифференциального подсчета лейкоцитов и ретикулоцитов, а также для применения маркеров клеток. Международный совет по стандартизации в гематологии: подготовлено группой экспертов ICSH по цитометрии. Clin Lab Haematol, 16(2):157-174, 1994.
Образцы
Там, где это применимо, вы должны указать тип (типы) антикоагулянтов, возраст образца, условия хранения и т. д., которые подходят для использования с вашим устройством. Вы должны следовать документу NCCLS:
Процедуры сбора диагностических образцов крови путем пункции кожи; Утвержденный стандарт — четвертое издание, , документ NCCLS h5-A4, (ISBN 1-56238-111-9), NCCLS, 940 West Valley Road, Suite 1400, Wayne, PA 19087-1898, 1999.
Вы также должны следовать приведенному ниже документу ICSH, где это применимо.
Рекомендации Международного совета по стандартизации в гематологии для антикоагуляции крови этилендиаминтетрауксусной кислотой для подсчета и определения размеров клеток крови. Am J Clin Path, 100(4)371-372, 1993.
Справочные значения

Маркировка
Предпродажное уведомление должно содержать достаточно подробную маркировку, чтобы соответствовать требованиям 21 CFR 807.87(e). Окончательная маркировка для Диагностическое устройство in vitro должно соответствовать требованиям 21 CFR 809.10, прежде чем оно будет введено в торговлю между штатами, однако окончательная маркировка не требуется для разрешения 510(k). Ваша маркировка должна включать конкретные аспекты производительности ADCC, как описано в этом руководящем документе по специальным средствам управления.