Некоторое время назад мы затрагивали тему создания компьютерных игр и рассказывали об уникальном бесплатном трехмерном движке, написанном на Delphi - GLScene (движок забирайте с нашего CD/DVD ). Тема создания полноценных трехмерных компьютерных игр была вам очень интересна, о чем можно было судить по количеству пришедших писем. Однако тогда мы решили, что рассказывать о программировании под движок - слишком сложно. С тех пор ваш уровень заметно возрос (об этом также можно судить по письмам и по активности на форуме журнала), вы стали более подкованы в вопросах программирования. Особенно после публикации цикла “Кладовая программиста ”.
С этого номера мы начинаем публикацию серии статей, в которых детально рассмотрим различные этапы создания трехмерной игры. Вы повысите свои навыки программирования и, что называется, заглянете за завесу тайны, отделяющую серьезных разработчиков игр от простых смертных.
Движок любой игры складывается из многих и часто независимых частей-кирпичиков: контроль столкновений, физическая модель, игровой интерфейс, главное меню, загрузка уровней и многое другое. Есть специфические кирпичики, которые нужны только для какого-то одного жанра. Например, модуль погодных явлений важен и нужен в авиационном или морском симуляторе, а в стратегии реального времени он второстепенен или вообще не нужен, а в футбольном симуляторе ни к чему модуль выстрелов. Но несколько десятков кирпичиков присутствуют в любой игре. В серии статей мы расскажем о каждом из таких кирпичиков, покажем, как он реализуется и как его связать с остальными. К концу цикла вы сможете из этих кирпичиков собрать свою собственную компьютерную игру довольно высокого уровня.

Что это вы тут делаете?
Для тех, кто пропустил какие-то из предыдущих моих статей (или даже все), отвечу на возникшие у вас вопросы. Так сказать, небольшое техническое вступление.
Почему Delphi? Эта среда разработки и язык программирования Object Pascal достаточно гибкие, чтобы создать полноценную трехмерную игру практически любого жанра с современным уровнем графики. Многие возразят, что стандартом де-факто разработки компьютерных игр является MSVC++ или другие среды на основе С++ . Но подобные стандарты, как это часто бывает, складываются стихийно. Не будем смешивать два понятия - язык и среда разработки.
C++, безусловно, мощнее, чем Object Pascal. Но он и менее высокоуровневый, то есть в разы сложнее. Для новичков С++ подходит слабо. Object Pascal же не только простой, но и достаточно гибкий, чтобы на нем можно было разработать полноценную компьютерную игру современного уровня. Теперь о средах. Тут так категорично не скажешь. Среда разработки - дело вкуса и привычки каждого конкретного программиста. Поделюсь своим мнением на этот счет. MSVC++ генерирует немного более быстрый код, чем Delphi. Собственно, на этом преимущества заканчиваются (повторюсь, на мой субъективный и ни к чему не обязывающий взгляд). Козыри Delphi - большая скорость компиляции (в десятки и даже сотни раз быстрее, чем MSVC++), высокое качество средств отладки (в большинстве случаев Delphi указывает точно ту строку кода, в которой содержится ошибка, тогда как MSVC++ может указать строчку за несколько страниц от искомой) и удобный интерфейс.
Почему GLScene? Я повидал и перепробовал много бесплатных трехмерных движков, но остановился именно на этом. Его самое главное преимущество - GLScene постоянно совершенствуется. Разработчики не поставили точку и, скорее всего, не поставят ее никогда. Движок постоянно эволюционирует и впитывает в себя все новинки технического прогресса. Это единственный из известных мне бесплатных движков, про который никогда не скажут “устарел”. Несколько сотен постоянно работающих над “двигателем” энтузиастов не допустят этого. Как пример: в движке поддержка самых первых шейдеров появилась уже через несколько месяцев после того, как NVidia выпустила соответствующие инструментальные средства.
Еще одно преимущество: в комплекте с GLScene поставляются его полные исходники. Новичкам этот факт, наверное, вряд ли будет полезен. Хотя познакомиться с исходниками, написанными рукой профессионала, многого стоит. А вот бывалые программисты чувствуют основной смысл этих слов: ведь они смогут перекраивать движок как им вздумается. Единственное условие в соответствии с лицензией MPL - любые изменения в исходниках должны быть доступны координатору проекта (сейчас координатор - Эрик Гранж ). Вдруг ваш код еще кому-нибудь пригодится?!
Несмотря на то что все примеры кода, которые будут приводиться в этом цикле статей, будут написаны на Delphi с применением GLScene, они будут полезны и тем, кто программирует на других языках и с другими графическими библиотеками. Ведь общие принципы создания графического движка не зависят ни о того, ни от другого. Итак... мы начинаем.

Зачем нужен трехмерный движок?
Товарищи новички, сосредоточьтесь! Возможно, то, что я сейчас скажу, с первого раза будет не очень понятно. Обязательно перечитайте и вникните: это один из основных принципов программирования вообще и разработки сложных систем (а игра - это сложная система) в частности. Представьте себе какую-нибудь проcтенькую игру. Пинг-понг, к примеру. Программист написал его на чистом OpenGL , исходники уместились строк эдак в 200. Что там будет движком, а что основным кодом игры? Так прямо сразу и не скажешь... А если подумать, такое разделение на движок и основной код вообще не нужно.
Теперь представьте, что мы хотим сделать более или менее серьезный 3D-action (десятки тысяч строк кода). И будем мы программировать таким же способом, как если бы мы делали тот самый пинг-понг. И скоро запутаемся! Да, этот код будет быстрым, там не будет ничего лишнего, но... не всякий программист сможет дописать его до конца. А ошибки в таком плотном коде искать - сущий ад. Значит, его надо как-то упорядочить. Проще всего это сделать с помощью выделения уровней абстракции .
Уровень абстракции - это одно из важнейших понятий модульного программирования. Представьте, что вы строитель, и вам нужно построить дом. Вы оперируете кирпичами: берете кирпич, кладете его на строящуюся стену, намазываете раствором, берете следующий кирпич... Кирпичи - ваш уровень абстракции. Теперь представьте, что вы застройщик. И вам нужно построить микрорайон. Вы говорите строителю, где строить дома, какие дома сносить. Дом - это ваш уровень абстракции. Было бы странно, если бы вы указывали строителю, какой кирпич куда класть. Вы сказали: вот здесь будет дом. Все остальные заботы берет на себя строитель. Ну а теперь представьте, что вы мэр города. И вам необходимо дать задание толпе застройщиков к такому-то году дать городу столько-то нового жилья. Вряд ли вы будете лично планировать, где какой дом должен стоять. Это работа застройщика. Уровень абстракции мэра - объем жилого фонда, который можно увеличивать, можно уменьшать, а как это будет выполняться - дело десятое. По большому счету на этом уровне абстракции все равно, из чего строятся дома: хоть из кирпичей, хоть из бивней мамонта. И у мэра в списке команд просто не может быть “положить кирпич ”, хотя любая его команда через несколько уровней абстракции к этому и приведет.
В более или менее сложной компьютерной программе или игре - то же самое. Каждый уровень абстракции отвечает за свою часть работы, опираясь на возможности более низкого уровня. Каждый уровень абстракции обеспечивает более высокому уровню удобный интерфейс для работы с объектами. В компьютерной игре нижний уровень абстракции - это язык программирования (хотя, на самом деле, можно копнуть еще глубже - до железа). Далее идут команды OpenGL API (если мы именно с его помощью программируем). На этом уровне мы можем отдать команду вроде “нарисовать полигон ” и “поменять местами видимую и теневую части видеобуфера ”. Потом - команды GLScene . На этом уровне мы можем дать команды вроде “построить куб ”, “загрузить модель в формате 3ds ” и “наложить на модель такую-то текстуру ”. А вот дальше -игровой движок. И, наконец, игровой код, который может давать игровому движку команды вроде “загрузить уровень ”, “выстрелить таким-то персонажем из такого-то оружия ” и “показать заставочный ролик ”. В идеальном случае каждый уровень абстракции пользуется командами только предыдущего уровня. Не всегда это возможно. Но к этому надо стремиться, так как в таком случае код будет быстрым, удобным и легкочитаемым.

Динамическое создание объектов
Мы рассмотрели вертикальную организацию компьютерной игры. Но каждый уровень абстракции можно разделить на смысловые блоки - модули. Деление это необязательно и всегда будет чисто условным, просто так проще программировать. Сегодня мы разберем маленький, но очень важный модуль-кирпичик - динамическое создание объектов, который присутствует во всех без исключения играх.
Предположим, вы создаете модуль вооружения и хотите запрограммировать очередь из пулемета. Все бы ничего, но откуда вы знаете, сколько игрок может выпустить пуль за всю игру? Через редактор объектов в IDE GLScene можно создавать любые объекты, но только если вы четко знаете, сколько и каких объектов вам нужно. В большинстве случаев это неприемлемо. К примеру, у вас в игре есть 20 уровней, у каждого уровня - свой набор объектов. И что же, создавать перед началом игры все объекты всех уровней? Это долго, да и займет огромное количество памяти. Единственный выход - создавать объекты прямо во время игры, динамически. В GLScene динамическое создание любого объекта состоит из двух стадий - создания экземпляра класса этого объекта и присвоения ему необходимых свойств. Возьмем уже упоминавшийся пример с очередями у пулемета и динамически создадим пулю. Предположим, пуля у нас будет промто-сферой. За сферы в GLScene отвечает класс TGLSphere . Казалось бы, можно написать так:
Sphere:=TGLSphere.Create
Однако команда работать не будет, так как каждому объекту в GLScene надо зарегистрироваться в очереди объектов. Кроме того, объект нельзя создать в “пустоте”, он должен быть привязан к какому-то объекту более высокого уровня. Корневой объект самого высокого уровня - glscene1.Objects (если объект компонента TGLScene у вас называется glscene1). Правильный вариант:
Sphere:=TGLSphere (glscene1.Objects.AddNewChild(TGLSphere))
Разберем эту строчку по частям. У корневого объекта glscene1.Objects мы вызываем метод AddNewChild , который добавляет в корень объект класса, указанный в параметре (в данном случае это сфера - TGLSphere ). Так тоже можно: в параметры процедурам передавать не объекты, а целые классы. Зачем перед присвоением нужно преобразование типа к TGLSphere ? Дело в том, что метод AddNewChild , что бы вы ему в параметр ни передали, возвращает объект класса TGLBaseSceneObject . Нас это не устраивает, поэтому мы и преобразуем тип к TGLSphere. Получившийся объект присваивается переменной Sphere. Теперь с помощью этой переменной мы можем нашей пуле задать разные параметры, например положение в пространстве:
Sphere.Position.X:=
Sphere.Position.Y:=
Sphere.Position.Z:=
Или цвет:
Sphere.Material.FrontProperties.Diffuse=
Динамическое создание моделей мы разобрали, а теперь поговорим о динамическом их уничтожении. В самом деле, пуля когда-нибудь попадает в стену, человека или же улетает в голубую даль. С этого момента она больше не нужна. Если мы так и оставим ее, она будет занимать какую-то область памяти. Учитывая, сколько выстрелов делает среднестатистический кемпер, пока его нычку не обнаружат, нам всей памяти компьютера не хватит, чтобы хранить такое количество пуль. Поэтому любые объекты игры, которые стали ненужными, надо немедленно уничтожать. Единственный правильный способ сделать это - вызвать метод Free , например:
Sphere.Free
Частенько бывает необходимо проверить, существует ли объект, или его уже уничтожили. Для этого сравниваем объект с универсальной константой нуля - nil , например:
If Sphere<>nil then
Begin
{сферу еще не уничтожили, значит, делаем здесь что-нибудь полезное}
End
Или же вызываем функцию Assigned , которая делает то же самое. И вот тут вас подстерегает один гигантский подводный камень, на который рано или поздно наталкивались все программисты. Если вы освободили объект методом Free , это не гарантирует, что переменная объекта стала равно nil ! То есть при определенном стечении обстоятельств в примере выше, даже если сфера уничтожена, условие будет выполняться. Если вы в условии после проверки обращаетесь с этой сфере (а так почти всегда и бывает), произойдет критическая ошибка, что чревато вылетом игры в синие форточки. Чтобы гарантировать, что освобожденный объект станет равным nil, используйте специальную процедуру FreeAndNil , например:
FreeAndNil(Sphere)
Теперь вы можете быть уверенными в том, что никогда не обратитесь к уже несуществующему объекту. Описанную процедуру создания и уничтожения объектов можно применять к любым объектам GLScene.

Зачем играм аккумулятор?
Рассмотрим пример выше с пулеметом. Обычно в играх пули - это не просто сферы, а сложные объекты, у которых к тому же еще и текстура имеется. Каждый раз, когда вы создаете пулю, освобождается участок памяти, устанавливаются свойства этой пули, загружается модель пули, загружается текстура (с винчестера!). Все это занимает определенное время. Если число пуль, которые изрыгает пулемет в секунду, очень велико, могут начаться дикие тормоза, особенно на слабых компьютерах. С уничтожением пуль такая же проблема: надо выгрузить объект, освободить память... То же самое относится не только к пулям, но и к любым объектам, которые часто появляются и исчезают, например к каплям дождя, искрам от электропроводки... Подобная расточительность системных ресурсов в компьютерных играх неприемлема. Вы же не хотите, чтобы вашу игру можно было запустить только на суперкрутой графической станции?
Выход простой. Прикидываем, сколько в среднем объектов подобного рода может существовать одновременно. Допустим, пулемет может выбросить несколько сотен пуль за десяток секунд, и за этот же десяток секунд пули обязательно долетят до цели. Перед началом игры создаем все сто пуль. Лучше всего это делать во время загрузки уровня. Небольшой задержки никто не заметит. Далее пули помещаются в список или массив, который называем аккумулятором . Делаем пули невидимыми или выносим их куда-нибудь за пределы игрового пространства. Как только пулемет начал стрелять, вместо того чтобы создавать пули, мы перемещаем в нужное место уже созданные пули из аккумулятора и делаем их видимыми. Как только пуля достигнет цели, мы не уничтожаем ее, а вновь делаем невидимой и помещаем в аккумулятор. В итоге для каждой пули мы экономим время создания и время уничтожения. А это очень и очень много! А что если мы немного ошиблись в своих прикидках, пули в аккумуляторе кончились, а пулемет продолжает стрелять? Тут уж ничего не поделаешь - придется новые пули создавать динамически, пока в аккумулятор не вернутся старые. И новые пули тоже не будем уничтожать, а запасем в аккумуляторе - вдруг еще понадобятся...

Атака клонов
Пусть у нас есть большой лес, в котором много-много одинаковых деревьев или, скажем, много деревьев нескольких разных видов. Пример похож на предыдущий, только мы тут ничего динамически не создаем и не уничтожаем - на этом уровне деревья есть всегда. Проблема будет при загрузке уровня. Создание стольких деревьев займет огромное время. Но ведь они все одинаковые! То есть мы раз за разом загружаем с винчестера и создаем в памяти копии одного и того же. Загрузили. Играем. Перед рендером каждого из деревьев выполняются подготовительные процедуры. Для каждого дерева они будут одними и теми же, но вызывать мы их будем опять большое число раз, по числу деревьев! Расточительно получается. И память под каждое дерево резервировать надо, и обработка каждого из них время занимает.
Вот бы загрузить одно-единственное дерево, а когда надо будет вывести на экран остальные деревья, просто показать графической библиотеке, откуда брать необходимые данные. Это ж какая экономия ресурсов получится, какой пророст FPS! Такие “ложные” деревья (и не только деревья - что угодно), о которых в памяти хранится только частная информация (положение в пространстве, углы поворота), а одинаковая информация хранится только один раз, называются прокси-объектами .
В GLScene для создания прокси-объектов существует специальный класс - TGLProxyObject . Пользоваться им очень просто. Сначала создаем объект-источник, то есть единственное дерево, например так:
Tree:=TGLFreeFrom(glscene1.objects.AddNewChild(TGLFreeFrom));
//Загружаем его модель:
Tree.LoadFromFile(‘Tree.3ds’);
//Загружаем его текстуру:
Tree.Material.Texture.Disabled:=false;
Tree.Material.Texture.Image,LoadFromFile(‘tree.jpg’);
//А теперь создадим десять деревьев-клонов в случайных местах:
for i:=1 to 10 do begin
//Создаем очередной прокси-объект
proxy:=TGLProxyObject(glscene1.objects.AddNewChild(TGLProxyObject));
with proxy do begin
//В свойство MasterObject записываем наше дерево-образец
MasterObject:=Tree;
//Показываем, что наследоваться должна только структура объекта
ProxyOptions:=;
//Ориентацию дерева в пространстве надо оставить неизменной
Direction:= Tree.Direction;
Up:= Tree.Up;
//А вот положение задаем случайное
Position.X:=Random(100);
Position.Y:=Random(100);
//И повернем дерево на случайный угол, чтобы лучше смотрелось
RollAngle:=Random(360);
end;
end;
Теперь у нас есть десяток деревьев по цене одного. Обратите внимание, что если мы как-нибудь изменим объект-оригинал, это изменение мгновенно отразится на всех объектах-клонах.

* * *
Мы рассказали о первом кирпичике. В следующих статьях мы подарим вам целый грузовик таких кирпичей, из которых вы сможете построить трехмерный игровой движок своей мечты. Ну а чтобы вам было проще, на компакт мы выкладываем последнюю протестированную версию GLScene .

Если просто, атмосферный мотор «затягивает» наружный воздух благодаря разрежению, которое возникает в результате движения поршней в цилиндрах.

При этом от количества поступающего воздуха напрямую зависит и количество топлива, которое можно в дальнейшем эффективно сжечь. Другими словами, чтобы сделать атмосферный двигатель мощнее, необходимо увеличивать рабочий объем цилиндров, наращивать количество цилиндров или комбинировать то и другое.

Еще одним действенным способом является подача воздуха в двигатель под давлением. В этом случае объем цилиндра и количество «горшков» можно не менять, при этом воздух нагнетается принудительно, что автоматически позволяет подать больше горючего и далее сжечь такой заряд топливно-воздушной смеси с максимальной отдачей.

Среди нагнетателей воздуха следует выделить . Каждое из решений имеет как свои плюсы, так и минусы, при этом установить механический нагнетатель воздуха своими руками на практике вполне может оказаться несколько проще, чем грамотно выполнить работы по установке турбонаддува. Далее мы поговорим о том, можно ли поставить компрессор на двигатель своими руками и что нужно учитывать в рамках такой инсталляции.

Читайте в этой статье

Наддув двигателя механический: что нужно знать

Начнем с того, что установка любого типа нагнетателя (механический или турбонаддув) возможна как на , так и на двигателе. В обоих случаях предполагается ряд доработок силового агрегата, однако установить турбину на двигатель несколько сложнее и дороже по сравнению с компрессором.

Становится понятно, что механический нагнетатель является более доступным способом повышения мощности двигателя, такое решение проще установить на мотор, причем работы можно выполнить даже самостоятельно. При этом общий принцип действия нагнетателя достаточно прост.

Устройство фактически можно сравнить с (генератор, насос ГУР или компрессор кондиционера), то есть агрегат приводится от двигателя. В результате работы механического компрессора воздух сжимается и поступает в цилиндры под давлением.

Это позволяет лучше продувать (вентилировать) цилиндры от остатков отработавших газов, в значительной степени улучшается наполнение цилиндра, количество воздуха в камере сгорания повышается, что делает возможным сжечь больше топлива и увеличить мощность двигателя.

Работа компрессора дает такой же результат, как и турбонаддув. Главным отличием является только то, что турбонагнетатель использует для вращения турбинного колеса энергию выхлопных газов, в то время как механический компрессор связан с двигателя посредством ременной передачи. Естественно, такой тип привода несколько отнимает мощность у ДВС, однако плюсом является простота конструкции.

Также компрессор имеет прямую зависимость от оборотов мотора. Чем сильнее раскручен двигатель, тем больше воздуха подается в камеры сгорания и, соответственно, увеличивается мощность. При этом нет ярко выраженного эффекта турбоямы (турболаг), который встречается на моторах с турбонаддувом. Турбояма проявляется в виде провала на низких оборотах, когда энергии выхлопа еще недостаточно для раскручивания турбины и создания необходимого давления для эффективной подачи воздуха в цилиндры.

Если говорить об установке механического компрессора на атмосферный карбюраторный или инжекторный двигатель, нужно понимать, что двигатель все равно нужно подготовить (учитывается изменение , осуществляются доработки «по железу», меняется прошивка на инжекторных моторах и т.д.).

Другими словами, все работы выполняются комплексно, что в дальнейшем позволяет успешно и стабильно работать без значительного сокращения его моторесурса. Теперь давайте рассмотрим некоторые особенности такой установки.

Установка механического комперссора на двигатель: тонкости и нюансы

Начнем с того, что главной задачей является подбор механического нагнетателя, который будет соответствовать ряду требований (вес, габариты, производительность, режимы работы, особенности смазки, исполнение привода и т.д.).

Для этих целей можно приобрести компрессор от какого-либо автомобиля или же заказать готовый тюнинг-комплект для форсирования двигателя. Также отмечены случаи, когда нагнетатель изготавливался самостоятельно, однако такие самодельные решения достаточно редки, особенно на территории СНГ.

На практике зачастую устанавливают тюнинг-комплекты (турбо-Кит наборы), реже используют детали б/у, которые снимаются с других компрессорных автомобилей. Плюсом готового комплекта является то, что такой набор рассчитан для установки на конкретную модель автомобиля. Это значит, что вместе с компрессором поставляются крепежи, ремни, привод, воздуховоды, прилагается инструкция и т.д.

Параллельно следует учитывать, что также необходимо доработать штатную и с учетом изменившейся производительности силового агрегата. Если просто, форсирование двигателя при помощи компрессора предполагает то, что топлива за единицу времени нужно подавать больше. Для этого может понадобиться менять бензонасос, ставить боле производительные форсунки и т.д.

Также не следует забывать о том, что большая мощность достигается за счет сжигания большего количества топлива. Закономерно, что выделение тепла в этом случае также сильно увеличивается, а мотор потребует более интенсивного охлаждения.

Что в итоге

Сразу отметим, что установка нагнетателя воздуха вполне возможна своими руками, особенно если речь идет об использовании готового набора под конкретный двигатель. Также с учетом вышесказанного становится понятно, что хотя увеличение мощности двигателя при помощи механического компрессора вполне можно реализовать, при этом ошибочно полагать, что достаточно будет только поставить компрессор, после чего двигатель сразу станет намного мощнее.

Простыми словами, атмосферный мотор сначала максимально форсируется, после чего на него дополнительно «навешивается» механический компрессор. Далее необходимо грамотно настроить такой ДВС. Для авто с карбюратором следует , переделок может также потребовать и . На инжекторных машинах операции схожие, при этом в ЭБУ сначала прописывается тюнинг-прошивка (), после чего происходит дополнительная обкатка и коррекция прошивки в режиме онлайн (прямо на ходу).

Единственное, если давление наддува не выше 0.5 бара, штатную систему питания на многих авто можно не модернизировать. Также двигатель в этом случае может и вовсе не нуждаться в глубоком тюнинге. Ресурс «неподготовленного» мотора, само собой, после установки механического компрессора сократится, однако если давление наддува не будет высоким, такой двигатель вполне может нормально проработать достаточно долгий срок.

Читайте также

Выбор механического нагнетателя или турбокомпрессора. Конструкция, основные преимущества и недостатки решений, установка на атмосферный тюнинговый мотор.

Увеличение мощности атмосферного и турбированного двигателя. Глубокий или поверхностный тюнинг ДВС. Модификация впускной и выпускной системы. Прошивка ЭБУ.

Самодельный двигатель можно изготовить несколькими способами. Обзор начнем с биполярного или шагового варианта, который представляет собой электрический мотор с двойным полюсом без щеток. Он имеет питание постоянного тока, разделяет полный оборот на равные доли. Для функционирования данного прибора потребуется специальный контроллер. Кроме того, в конструкцию приспособления входит обмотка, магнитные элементы, передатчики, сигнализаторы и узел управления с панелью приборов. Основное предназначение агрегата - обустройство фрезеровочных и шлифовальных станков, а также обеспечение работы различных бытовых, производственных и транспортных механизмов.

Типы моторов

Самодельный двигатель может иметь несколько конфигураций. Среди них:

• Варианты с магнитом постоянного действия.
• Комбинированная синхронная модель.
• Переменный двигатель.

Привод с постоянным магнитом оборудуется основным элементом в роторной части. Функционирование таких приборов основано на принципе притяжения или отталкивания между статором и ротором приспособления. Такой шаговый электродвигатель оснащен роторной частью из железа. Принцип его работы заключается на фундаментальной основе, согласно которой, предельно допустимое отталкивание производится с минимальным зазором. Это способствует притяжению точек ротора к полюсам статора. Комбинированные устройства сочетают в себе оба параметра.

Еще один вариант - это двухфазные моторы шагового типа. Прибор представляет собой простую конструкцию, может иметь два типа обмотки, легко устанавливается в необходимом месте.

Монополярные модификации

Самодельный двигатель этого типа состоит из единой обмотки и центрального магнитного крана, влияющего на все фазы. Каждый отсек обмотки активируется для обеспечения определенного магнитного поля. Так как в подобной схеме полюс в состоянии функционировать без дополнительного переключения, коммутация пути и направления тока имеет элементарное устройство. Для стандартного мотора со средней мощностью хватает одного транзистора, предусмотренного в оснащении каждой обмотки. Типичная схема двухфазного двигателя предполагает шесть проводов на выходном сигнале и три аналогичных элемента на фазе.

Микроконтроллер агрегата может использоваться для активизации транзистора в автоматически определенной последовательности. При этом обмотки подключаются посредством соединения выходных проводов и постоянного магнита. При взаимодействии клемм катушки вал блокируется для проворачивания. Показатель сопротивления между общим проводом и торцовой частью катушки пропорционален аналогичному аспекту между торцами проводки. В связи с этим длина общего провода в два раза больше, чем соединительная половина катушки.

Биполярные варианты

Самодельный шаговый двигатель этого типа оборудован одной обмоткой фазы. Поступление тока в нее осуществляется переломным способом при помощи магнитного полюса, что обуславливает усложнение схемы. Она обычно агрегирует с соединяющим мостом. Имеется пара дополнительных проводов, которые не являются общими. При смешивании сигнала такого мотора на повышенных частотах эффективность трения системы снижается.

Создаются также трехфазные аналоги, имеющие узкую специализацию. Они применяются в конструкции станков с ЧПУ, а также в некоторых автомобильных бортовых компьютерах и принтерах.

Устройство и принцип работы

При передаче напряжения клеммам щетки двигателя приводятся в непрерывное вращение. Установка на холостом ходу уникальна, поскольку преобразовывает входящие импульсы в заранее определенную позицию имеющегося ведущего вала.

Любой импульсный сигнал воздействует на вал под конкретным углом. Такой редуктор максимально эффективен, если ряд магнитных зубцов размещен вокруг центрального зубчатого железного стержня или его аналога. Электрические магниты активируются от наружной контрольной цепи, состоящей из микрорегулятора. Для начала поворота вала двигателя один активный электромагнит притягивает к своей поверхности зубчики колеса. При их выравнивании по отношению к ведущему элементу они немного перемещаются к очередной магнитной детали.

В шаговом электродвигателе первый магнит должен включаться, а следующий элемент - деактивироваться. В результате шестерня начнет вращение, постепенно выравниваясь с предыдущим колесиком. Процесс повторяется поочередно требуемое число раз. Такие обороты и получили название «постоянный шаг». Скорость вращения мотора можно определить путем подсчета количества шагов для полного оборота агрегата.

Подключение

Подсоединение мини-двигателя, сделанного своими руками, осуществляется по определенной схеме. Основное внимание обращается на количество проводов привода, а также предназначение прибора. Моторы шагового типа могут оснащаться 4, 5, 6 или 8 проводами. Модификация с четырьмя элементами проводки может эксплуатироваться исключительно с биполярным приспособлением. Любая фазная обмотка имеет два провода. Для определения необходимой длины подключения в пошаговом режиме рекомендовано использовать обычный метр, позволяющий достаточно точно установить необходимый параметр.

На мощном шестипроводном двигателе предусмотрена пара проводов для каждой обмотки и центрирующий кран, который может подключаться к моно или биполярному устройству. Для агрегации с одиночным приспособлением используются все шесть проводов, а для парного аналога достаточно будет одного конца провода и центрального крана каждой обмотки.

своими руками?

Для создания элементарного мотора потребуется кусок магнита, сверло, фторопласт, проволока из меди, микрочип, провод. Вместо магнита можно использовать ненужный виброзвонок сотового телефона.

В качестве детали вращения используется сверло, поскольку инструмент оптимально подходит по техническим параметрам. Если внутренний радиус магнита не соответствует аналогичному аспекту вала, можно использовать медную проволоку, намотав ее таким образом, чтобы убрать люфт вала. Такая операция дает возможность увеличить диаметр вала в точке соединения с ротором.

В дальнейшем создании самодельного двигателя потребуется сделать втулки из фторопласта. Для этого возьмите подготовленный лист и проделайте отверстие диаметром 3 мм. Затем сконструируйте трубку-втулку. Вал необходимо отшлифовать до диаметра, обеспечивающего свободное перемещение. Это позволит избежать излишнего трения.

Финальная стадия

Далее производится намотка катушек. Каркас требуемого размера зажимается в тисах. Чтобы намотать 60 витков, понадобится 0,9 метра провода. После проведения процедуры катушка обрабатывается клеевым составом. Лучше всего эту деликатную процедуру проводить с микроскопом или увеличительным стеклом. После каждой двойной обмотки каплю клея внедряют между втулкой и проволокой. Один край каждой обмотки спаивается между собой, что даст возможность получить единый узел с парой выходов, которые паяются к микрочипу.

Параметры технического плана

Мини-двигатель, сделанный своими руками, в зависимости от конструкционных особенностей, может иметь различные характеристики. Ниже приведены параметры самых популярных шаговых модификаций:

1. ШД-1 - обладает шагом 15 градусов, имеет 4 фазы и крутящий момент 40 Нт.
2. ДШ-0,04 А - шаг составляет 22,5 градуса, количество фаз - 4, оборотистость - 100 Нт.
3. ДШИ-200 - 1,8 градуса; 4 фазы; 0,25 Нт крутящего момента.
4. ДШ-6 - 18/4/2300 (значения указаны по аналогии с предыдущими параметрами).

Зная, как сделать двигатель в домашних условиях, необходимо помнить о том, что скорость крутящего показателя шагового мотора будет трансформироваться прямо пропорционально аналогичному параметру тока. Понижение линейного момента на высоких скоростях напрямую зависит от схемы привода и индуктивности обмоток. Двигатели со степенью защиты IP 65 рассчитаны на суровые условия работы. По сравнению с серверами, шаговые модели работают намного дольше и продуктивнее, не требуют частого ремонта. Однако у серводвигателей немного другая направленность, поэтому сравнение этих типов не имеет особого смысла.

Делаем самодельный ДВС

Мотор своими руками также можно сделать на жидком топливе. При этом не потребуется сложное оборудование и профессиональный инструментарий. Необходима которую можно взять из тракторного или автомобильного топливного насоса. Цилиндр плунжерной втулки создается путем обрезки утолщенного элемента шлефа. Затем следует проделать отверстия для выхлопного и перепускного окна, припаять пару гаек в верхней части, предназначенных для свечей зажигания. Тип элементов - М-6. Поршень вырезается из плунжера.

Самодельный дизель-двигатель потребует установки картера. Он делается из жести с припаянными подшипниками. Дополнительную прочность позволит создать ткань, покрытая эпоксидной смолой, которой покрывается элемент.

Коленчатый вал собирается из утолщенной шайбы с парой отверстий. В одно из них необходимо запрессовать вал, а второе крайнее гнездо служит для монтажа шпильки с шатуном. Операция также производится методом прессовки.

Завершающие работы по сборке самодельного дизельного мотора

Ниже приведен порядок сборки катушки зажигания:

• Используется деталь от авто или мотоцикла.
• Устанавливается подходящая свеча.
• Монтируются изоляторы, фиксируемые при помощи «эпоксидки».

Альтернативой мотору с системой ДВС может служить бесконтактный мотор замкнутого типа, устройство и принцип работы которого представляют систему обратного обмена газов. Он устроен из двухсекционной камеры, поршня, коленвала, передаточной коробки, системы зажигания. Зная, как сделать двигатель своими руками, вы можете существенно сэкономить и получить в хозяйстве нужную и полезную вещь.

сталь, норка, говядина, бумага 28 июля 2017 в 17:03

Game Engine своими руками на с++. Часть 1 (Вступление)

• C++ ,
• Анализ и проектирование систем ,
• Разработка игр

Game Engine
Проектируем, пишем, думаем рассуждаем, читаем и многое другое
Внимание : статьи содержат много костылей!

Всем доброго времени суток. Не так давно, решил заняться разработкой 3D игрового движка, так как структурированной информации по этому поводу не много, решил создать серию статей, в которой постараюсь показать, больше техническую часть, нежели теоретическую.

Сейчас отойду от темы и хочу кое-что сразу оговорить… Я не являюсь хорошим программным архитектором и Senior developer(ом). Мне 21 и я маленький амбициозный C++ middle developer, могу ошибаться, и писать глупости.

Only a Sith deals in absolutes. Obi-Wan “Ben” Kenobi

Рад видеть замечания и предложения в комментариях.
Пожалуй на этом, я закончу вступительную часть и перейдем к делу.

Часть 1: Вступление

Во-первых, надо разобраться в чем суть движка и зачем его писать.
Хм… И что же это?!

Игровой движок

центральный программный компонент компьютерных и видеоигр или других интерактивных приложений с графикой, обрабатываемой в реальном времени. Он обеспечивает основные технологии, упрощает разработку и часто даёт игре возможность запускаться на нескольких платформах, таких как игровые консоли и настольные операционные системы, например, GNU/Linux, Mac OS X и Microsoft Windows.
Ссылка на Wiki

- Такс… Значит, просто написать пару классов мало?!

Хорошие движки (UE, Unity, Cocos2D) состоят из пары сотен классов, нескольких подсистем и кучи менеджеров. Если конкретней:

• Графическая система
• Звуковая система
• Система для работы с сетью
• Менеджер процессов
• Менеджер задач
• Менеджер объектов
• Менеджер сцен

и многое другое…

И что же нам делать? Как, что и куда?

Самое первое и самое главное - разделить большую задачу на более мелкие и идти шаг за шагом. Маленькими, неуверенными, черепашьими шажочками.

Последовательность статей:

Теги: game engine, gamedev, c++, architecture,

Из дешевых материалов. На этот раз мы рассмотрим, как сделать такую хорошую вещь как «дремель», или бормашину. С помощью этого маленького, но многофункционального инструмента можно выполнять гравировку, сверлить, резать, шлифовать и много чего другого. Работает этой устройство очень просто, по сути это дрель с гибким валом, что делает процесс работ очень удобным. Вал представляет собой тросик, который вращается внутри специального шланга. Ну а моторчики используются разнообразные.

Изготовленная самоделка собрана на основе двигателя 775, это очень популярный и надежный двигатель для изготовления различных домашних станков. Он мощный, имеет принудительную систему охлаждения, внутри корпуса находится вентилятор. В качестве корпуса автор решил использовать запчасти для сантехники из ПВХ, это дешево и надежно.

Материалы и инструменты, которые использовал

Список материалов:
- ;
- ;
- выключатель;
- гнездо для подключения блока питания;
- провода;
- ПВХ-труба, заглушка, а также переходник (конус);
- блок питания 12В/6А;
- двусторонняя клейкая лента;
- муфта для двигателя 775.

Список инструментов:
- паяльник;
- отвертка;
- ножовка по металлу;
- плоскогубцы.

Процесс изготовления дремеля:

Шаг первый. Делаем корпус
В качестве корпуса автор решил использовать кусок трубы. Отрезаем нужную длину и затем отмечаем места под вентиляционные окна. Их сделать крайне важно, так как в противном случае мотор будет перегреваться и быстро выйдет из строя. Автор вырезает их, используя ножовку по металлу.

Шаг второй. Изготовление задней крышки
В качестве задней крышки автор использовал заглушку для труб. В ней находится выключатель, а также разъем для подключения блока питания. Рисуем под них установочные окна и затем вырезаем, используя обычный паяльник. Старайтесь не дышать парами, это не полезно.

Теперь вам нужно установить выключатель и разъем на свои места. Просто затолкните их в гнезда, они должны надежно зафиксироваться, если отверстия нужного диаметра.

Шаг третий. Устанавливаем моторчик на свое место
Можно устанавливать двигатель. Насколько я понял, автор крепит его, используя двухстороннюю клейкую ленту или что-то подобное. Обматываем движок лентой, оставляем край, чтобы потом ее можно было вытащить, и устанавливаем в трубу. Вытаскиваем верхнее покрытие ленты и двигатель получается надежно закрепленным в трубе. Перед установкой не забудьте припаять к контактам мотора провода.

Шаг четвертый. Припаиваем провода
Припаяйте все провода как у автора. Питание на двигатель идет от гнезда в разрыв через выключатель. Окончательно собираем корпус и пробуем включить устройство. Двигатель работает? Все отлично! Идем дальше.

Шаг пятый. Подключение
Гибкий вал подключается очень просто, сперва вам нужно закрепить на валу двигателя соединительную муфту. Она крепится с помощью винтов и шестигранного ключа. На вал наденьте конусообразную деталь из ПВХ, а теперь закрепите четырехгранный тросик в муфте. Установите конусообразную часть на корпус, а наружную часть вала засуньте внутрь корпуса.

Шаг шестой. Завершающий этап сборки и тестирование
Окончательную сборку дремеля мы завершим уже с помощью изготовленного устройства. Нам предстоит хорошо закрепить гибкий вал в корпусе устройства. Для этого понадобится просверлить отверстия, устанавливаем нужную насадку в наш дремель и пробуем сверлить, у автора получается неплохо. Заверни те в отверстия саморезы, у автора их 3 штуки.