pwm rgb что это
Виды подсветки вентиляторов для компьютера: моддинг для всех и каждого
Содержание
Содержание
Всем хочется похвастать игровой сборкой, где любой элемент переливается всеми цветами радуги. Раньше это было доступно только умельцам и любителям работать с паяльником, а сейчас каждый может сделать свой компьютер сногсшибательным. Но, помимо фантазии и художественного взгляда, пользователю необходимо иметь хотя бы базовое понятие о принципах работы подсветки и о том, как ее правильно подключить. Тем более, устройства используют целый прицеп различных подключений, разъемов и программного обеспечения. И мы ему в этом поможем.
Тенденция к подсвечиванию всего и вся стала не просто трендом, а почти современным искусством. Разноцветные огоньки есть в любых устройствах: часы, холодильники, телефоны, ноутбуки и компьютеры. Причем, именно моддинг настольных компьютеров сформировал вкус к RGB-подсветке у современных пользователей. Производители комплектующих быстро переняли опыт домашних энтузиастов и стали совершенствовать все, что с этим связано. На это также повлияло развитие диодной индустрии и появление микроконтроллеров, которые теперь занимаются созданием «магии» в корпусе.
Где можно встретить подсветку
Создание подсветки в компьютере — это как работа фотографа со светом. Только в нашем случае фотограф — это пользователь компьютера, свет — RGB подсветка, а фотомодель — системный блок. Включив хотя бы одну лампочку в корпусе, тяжело остановиться, поэтому производители помогают пользователю творить и добавляют светящиеся элементы в свои устройства или комплектующие по-максимуму.
Подсветка есть везде: в наушниках, мышках, клавиатурах и даже ковриках. Светятся даже провода от блока питания.
RGB забралась дальше — теперь все комплектующие в корпусе умеют светиться, да еще и делают это синхронно. Радиаторы чипсетов, системы питания, текстолит и слоты оперативной памяти теперь в теме.
Разноцветная лихорадка затронула не только игровую технику и периферию, но даже каким-то чудом поселилась в игровых креслах.
Тем не менее, королем на этой вечеринке, по какому-то негласному «да», считается вентилятор. Теперь это первый парень на деревне, который диктует свои условия и порядки в дизайне. А ведь и правда, современные вентиляторы стали выглядеть так сочно, что порой их хочется поставить перед собой и смотреть, смотреть, смотреть.
Во всей этой красоте фигурирует одно большое «НО» — хаос разноцветных линий, точек и кружков нужно как-то собрать воедино и подчинить. Чтобы концепция правильного моддинга и благородного стиля не затерялась в визуальном мусоре из цветовых палитр, производители придумали способ ее упорядочить. А для этого пришлось кое-что реализовать как на программном, так и аппаратном уровнях. Но обо все по порядку.
Разъемы вентиляторов
В теории и практике подключения обычных вентиляторов к материнской плате практически ничего не поменялось. На рынке имеются все те же трехпиновые и четырехпиновые модели, каждая со своими плюсами и минусами.
Трехпиновые управляются с помощью регулировки вольтажа, а четырехпиновые с помощью PWM — когда на вентилятор приходят все 12 Вольт, но дозируются импульсами по технологии ШИМ. Также бывают вертушки с питанием через Molex, где нет вообще никакой регулировки, и вентилятор работает на всю катушку. Такой вариант подходит скорее для производственных условий, нежели домашнего гейминга. Тем не менее, все способы востребованы и подходят каждый под свои задачи.
От древности к современности
Первые вентиляторы с подсветкой были очень простыми: это полностью прозрачные лопасти и корпус с четырьмя диодами по углам. Никакой регулировки цвета, только максимальная яркость и топорное исполнение. Тем не менее, это было началом эпохи диодного света в компьютерах.
Они подключаются как обычный вентилятор, к 3 пин или 4 пин на материнской плате. Часто имеют дублирующий разъем для подключения к Molex-линии от БП. Дополнительных проводов для подсветки не имеют — она работает от питания самого вентилятора. Соответственно, никаких RGB-режимов здесь нет.
Современная версия подобного вентилятора полностью аналогична по разъемам и типу питания с моделью выше, но имеет модернизированную подсветку. Вместо четырех обычных диодов, там используется лента, на которой их, во-первых, больше, а во-вторых, они распределены равномерно по всей окружности. Сейчас модно как-нибудь обозвать технологию, поэтому назовем этот вариант просто — Fixed LED.
Он выглядит свежее, чем его первобытная версия с диодами по углам. И это базовый уровень для современного моддинга ПК. Зато у такого вентилятора нет никаких проблем с совместимостью хоть с железом 2005 года.
Вентиляторы Fixed RGB
Существуют модели, у которых есть вся палитра радуги, но она фиксирована для каждого диода в ленте и не регулируется. С каждым шагом цвет переходит по градациям и создает эффект радуги. Такие модели называются Fixed RGB (FRGB) — статичная разноцветная подсветка.
Вентиляторы с фиксированными режимами подключаются через обычные разъемы на материнской плате или с помощью Molex. Дополнительных проводов для управления подсветкой нет, а питание она делит с вентилятором. Тоже не имеет проблем с подключением к устаревшим системам и смотрится изумительно:
Вентиляторы RGB
Как и предыдущие модели, эти вентиляторы имеют привычные разъемы для управления лопастями, но тема подсветки и ее управления здесь куда шире.
Подсветка у этого типа вертушек регулируемая или управляемая. То есть, можно менять, цвет, яркость и включать различные режимы работы. Буквы RGB в названии говорят о том, что на борту имеется миллион различных оттенков, но в момент времени система может воспроизводить только один цвет и только по всей окружности. Это самая доступная и востребованная модель в моддинге.
Такие вентиляторы имеют два разъема: 4 пин для управления двигателем и 4 пин для подсветки (12V-G-R-B):
Для этого на современных материнских платах предусмотрены специальные выходы, с помощью которых можно управлять диодами напрямую:
Если же материнская плата не имеет такой функции, производители предлагают использовать для управления внешний контроллер, который полностью берет управление подсветкой на себя. При этом он подключается к USB и функционирует с помощью фирменного софта.
Вентиляторы ARGB
Те самые короли подсветки в современной сборке, которые могут все. Это миллионы цветовых оттенков и их вариаций одновременно, эффект радуги, пропеллера и стрелочных часов. Впрочем, лучше один раз увидеть, чем сто раз прочитать:
И это только малая часть того, что можно сделать с ARGB. На видео показан пример управления с помощью контроллера, но при подключении напрямую к материнской плате возможности творчества расширяются.
Вентилятор умеет показывать сразу все оттенки или светить каждым цветом попеременно. Также есть управление диодами поочередно, когда включены только несколько и освещается часть лопастей. Разнообразие таких эффектов достигается с помощью технологии адресуемых диодов, а возможности ограничены лишь рамками программного обеспечения и фантазией пользователя.
Впрочем, из-за диодов ARGB изменился и способ подключения. Теперь для этого используется трехпиновый разъем 5V-D-G или VDG для некоторых материнских плат.
Почти всегда такие вентиляторы имеют 6 пин разъем, который сразу включает в себя и управление двигателем, и управление подсветкой. На материнской плате разъемы разнесены, поэтому для подключения производители комплектуют вентиляторы специальными переходниками.
Для этого 6 пинов вентилятора раздваиваются на PWM для вентилятора и 5V-D-G разъем для подсветки. А если на материнской плате нет и такого выхода под подсветку, можно использовать выносной контроллер, только не RGB, как в прошлый раз, а ARGB. Он тоже подключается к USB и полностью управляет работой вентиляторов с шестью пинами.
Почему разъем RGB отличается от ARGB
Мы уже разобрались в том, какая подсветка бывает в современных вентиляторах и какие возможности кастомизации она открывает перед пользователем. Мы также знаем, что в основе света лежит диодная лента. Теперь разберемся с технической стороной вопроса и подробно рассмотрим принципы работы разных диодов и почему одним нужно четыре контакта, а другим достаточно трех.
Просто LED
Диодная лента, которая просто работает. Ничем не управляется и имеет только один цвет. Обычно используется для подсвечивания мебели, кухонных гарнитуров и в простых компьютерных вентиляторах типа Fixed LED.
Так как диоды светятся только одним цветом, лента имеет всего два контакта: плюс и минус.
Они мало востребованы в современных системах из-за одноцветности и вытесняются новыми видами.
RGB или 12V-G-R-B
В заблуждение часто вводит замысловатая аббревиатура, хотя на самом деле, это обычная RGB-лента с трехцветными диодами на борту. А 12V-G-R-B расшифровывается просто:
Управление подсветкой с такими диодами происходит поканально. Каждый диод состоит из трех люминофоров (анодов) и трех катодов, где каждая пара работает строго для одного цвета. На ленте эти контакты выводятся как 12V-G-R-B:
Для подключения таких диодов существуют специальные устройства, которые управляют подачей тока в зависимости от того, какой цвет необходимо разжечь на ленте. Их называют контроллерами. Можно управлять цветом и вручную, но для смены цвета придется постоянно «перетыкать» провода.
ARGB или 5V-D-G
Если предыдущий тип подсветки можно назвать аналоговым, то этот стал полностью цифровым. А все из-за нанотехнологий: теперь каждый диод в ленте отвечает сам за себя и содержит внутри микросхему. Разъем 5V-D-G состоит из трех проводов и расшифровывается как:
В отличие от четырехпинового управления в RGB, принцип управления ARGB сильно отличается. Теперь, для изменения цвета нужно менять не провода, а цифровые сигналы. Все благодаря встроенному в диод контроллеру: светодиод стал самостоятельным и теперь общается с человеком только на машинном языке, который посылает ему компьютер через пин DI (Digital IN). Вот эти умные красавчики:
А вот один из них так близко, чтобы было ясно, как он работает:
Теперь, вместо внешнего контроллера переключением цвета занимается встроенный. А управление самим контроллером происходит по цифровому каналу DI. Когда диодов много, цифровой канал соединяет их последовательно, паровозиком, поэтому у каждого диода есть плюс, минус, DI — для приема сигнала и DO — для передачи сигнала следующему красавчику.
Фишка такого управления в том, что каждый диод может показывать любой цвет отдельно от других, тогда как в простой RGB системе диоды будут светиться этим цветом одновременно. На практике это выглядит так:
А если подключить в работу какую-нибудь программу для управления адресной подсветкой, то получится так:
Программное обеспечение для управления подсветкой
С технической частью мы разобрались и пора бы подвести итоги, да только мы забыли рассказать про еще один нюанс: софт для управления подсветкой-то у всех свой, уникальный. Хотя алгоритмы управления для всех идентичны, стоит пробежаться по верхушкам, чтобы точно знать «who is who» и кто за что отвечает. Комментировать каждую программу не будем, так как это почти идентичные комбайны, которые регулируют подсветку как в корпусе, так и за его пределами — в клавиатурах, мышка и наушниках. Поэтому сделаем так — название, скриншот и видео с примером работы.
Asus — AURA Sync
MSI — Mystic Light
Gigabyte — RGB Fusion 2.0
ASRock — Polychrome Sync
Кроме производителей материнских плат утилиты для настройки подсветки выпускают и другие компании. Например, у Razer это Chroma, у Corsar — iCUE, SteelSeries — Engine 3. Cooler Master — MasterPlus+, а у Thermaltake это RGB Plus. Одним словом — у каждого известного производителя компьютерных комплектующих и аксессуаров есть что-то свое.
Вместо тысячи слов
Тема раскрыта, читатель прокачал знания, а компьютер стал еще ярче — вот результат нашей с вами работы. Остается только дать волю воображению и наслаждаться правильной подсветкой, попивая сок у себя в кресле (с подсветкой?).
Вывод сей басни таков: перед выбором комплектующих нужно убедиться, будет ли в сборке сделан упор на подсветку и ее синхронизацию. Затем разобраться со своими музами и вдохновением, чтобы понять, какой тип диодов подойдет больше: RGB или ARGB. Для этого подбираем правильную материнскую плату с нужным выходом для контроля подсветки, а потом и другие комплектующие.
Если компьютер уже собран и хочется добавить в него частицу единорога, а материнская плата не понимает, что от нее хотят, есть выход: внешние контроллеры. Порой, это даже удобнее, потому что режим и яркость подсветки можно менять пультом в обход ПО производителя. Ну а разноцветные диоды сделают свое дело, можно поверить на слово.
Что такое ШИМ — широтно-импульсная модуляция
Модуляция – нелинейный электрический процесс, при котором параметры одного сигнала (несущего) изменяются при помощи другого сигнала (модулирующего, информационного). В связной технике широко применяется частотная, амплитудная, фазовая модуляция. В силовой электронике и микропроцессорной технике распространение получила широтно-импульсная модуляция.
Что такое ШИМ (широтно-импульсная модуляция)
При широтно-импульсной модуляции исходного сигнала неизменными остаются амплитуда, частота и фаза исходного сигнала. Изменению под действием информационного сигнала подвергается длительность (ширина) прямоугольного импульса. В англоязычной технической литературе обозначается аббревиатурой PWM – pulse-width modulation.
Принцип работы ШИМ
Сигнал, промодулированный по ширине импульса, формируется двумя способами:
При аналоговом способе создания ШИМ-сигнала несущая в виде пилообразного или треугольного сигнала подается на инвертирующий вход компаратора, а информационный – на неинвертирующий. Если мгновенный уровень несущей выше модулирующего сигнала, то на выходе компаратора ноль, если ниже – единица. На выходе получается дискретный сигнал с частотой, соответствующей частоте несущего треугольника или пилы, и длиной импульса, пропорциональной уровню модулирующего напряжения.
В качестве примера приведена модуляция по ширине импульса треугольного сигнала линейно-возрастающим. Длительность выходных импульсов пропорциональна уровню выходного сигнала.
Аналоговые ШИМ-контроллеры выпускаются и в виде готовых микросхем, внутри которых установлен компаратор и схема генерации несущей. Имеются входы для подключения внешних частотозадающих элементов и подачи информационного сигнала. С выхода снимается сигнал, управляющий мощными внешними ключами. Также имеются входы для обратной связи – они нужны для поддержания установленных параметров регулирования. Такова, например, микросхема TL494. Для случаев, когда мощность потребителя относительно невелика, выпускаются ШИМ-контроллеры со встроенными ключами. На ток до 3 ампер рассчитан внутренний ключ микросхемы LM2596.
Цифровой способ осуществляется применением специализированных микросхем или микропроцессоров. Длина импульса регулируется внутренней программой. Во многих микроконтроллерах, включая популярные PIC и AVR, «на борту» имеется встроенный модуль для аппаратной реализации ШИМ, для получения PWM-сигнала надо активировать модуль и задать параметры его работы. Если такой модуль отсутствует, то ШИМ можно организовать чисто программным методом, это несложно. Этот способ дает более широкие возможности и предоставляет больше свободы за счёт гибкого использования выходов, но задействует большее количество ресурсов контроллера.
Характеристики ШИМ сигнала
Важными характеристиками ШИМ сигнала являются:
Амплитуда в вольтах задается в зависимости от нагрузки. Она должна обеспечивать номинальное напряжение питания потребителя.
Частота сигнала, модулируемого по ширине импульса, выбирается из следующих соображений:
Эти требования часто находятся в противоречии друг к другу, поэтому выбор частоты в некоторых случаях – это поиск компромисса.
Величину модуляции характеризует скважность. Так как частота следования импульсов постоянна, то постоянна и длительность периода (T=1/f). Период состоит из импульса и паузы, имеющих длительность, соответственно, tимп и tпаузы, причем tимп+tпаузы=Т. Скважностью называется отношение длительности импульса к периоду – S=tимп/T. Но на практике оказалось удобнее пользоваться обратной величиной – коэффициентом заполнения: D=1/S=T/tимп. Еще удобнее выражать коэффициент заполнения в процентах.
В чём отличия ШИМ от ШИР
В зарубежной технической литературе нет отличия между широтно-импульсной модуляцией и широтно-импульсным регулированием (ШИР). Российские же специалисты эти понятия пытаются разграничить. На самом деле ШИМ – это вид модуляции, то есть изменения несущего сигнала под действием другого, модулирующего. Несущий сигнал выполняет роль переносчика информации, а модулирующий задает эту информацию. А широтно-импульсное регулирование – это регулирование режима нагрузки с помощью ШИМ.
Причины и области применения ШИМ
Принцип широтно-импульсной модуляции используется в регуляторах частоты вращения мощных асинхронных двигателей. В этом случае модулирующий сигнал регулируемой частоты (однофазный или трехфазный) формируется маломощным генератором синусоиды и накладывается на несущую аналоговым способом. На выходе получается ШИМ-сигнал, который подается на ключи потребной мощности. Дальше можно пропустить получившуюся последовательность импульсов через фильтр низкой частоты, например через простую RC-цепочку, и выделить исходную синусоиду. Или можно обойтись без нее – фильтрация произойдет естественным образом за счёт инерции двигателя. Очевидно, что чем выше частота несущей, тем больше форма выходного сигнала близка к исходной синусоиде.
Возникает естественный вопрос – а почему нельзя усилить сигнал генератора сразу, например, применением мощных транзисторов? Потому что регулирующий элемент, работающий в линейном режиме, будет перераспределять мощность между нагрузкой и ключом. При этом на ключевом элементе впустую рассеивается значительная мощность. Если же мощный регулирующий элемент работает в ключевом режиме (тринистор, симистор, RGBT-транзистор), то мощность распределяется во времени. Потери будут намного ниже, а КПД – намного выше.
В цифровой технике особой альтернативы широтно-импульсному регулированию нет. Амплитуда сигнала там постоянна, менять напряжение и ток можно лишь промодулировав несущую по ширине импульса и впоследствии усреднив её. Поэтому ШИМ применяют для регулирования напряжения и тока на тех объектах, которые могут усреднять импульсный сигнал. Усреднение происходит разными способами:
Поэтому ШИМ применяют там, где решающую роль играет среднее значение напряжения или тока. Кроме упомянутых распространенных случаев, методом PWM регулируют средний ток в сварочных аппаратах и зарядных устройствах для аккумуляторных батарей и т.д.
Если естественное усреднение невозможно, во многих случаях эту роль на себя может взять уже упомянутый фильтр низкой частоты (ФНЧ) в виде RC-цепочки. Для практических целей этого достаточно, но надо понимать, что без искажений выделить исходный сигнал из ШИМ с помощью ФНЧ невозможно. Ведь спектр PWM содержит бесконечно большое количество гармоник, которые неизбежно попадут в полосу пропускания фильтра. Поэтому не стоит строить иллюзий по поводу формы восстановленной синусоиды.
Очень эффективно и эффектно управление методом ШИМ RGB-светодиодом. Этот прибор имеет три p-n перехода – красный, синий, зеленый. Изменяя раздельно яркость свечения каждого канала, можно получить практически любой цвет свечения LED (за исключением чистого белого). Возможности по созданию световых эффектов с помощью PWM безграничны.
Наиболее употребительная сфера применения цифрового сигнала, промодулированного по длительности импульса – регулирование среднего тока или напряжения, протекающего через нагрузку. Но возможно и нестандартное использование этого вида модуляции. Все зависит от фантазии разработчика.
Что такое импульсный блок питания и где применяется
Что такое аттенюатор, принцип его работы и где применяется
Что такое частотный преобразователь, основные виды и какой принцип работы
Преобразователи напряжения с 12 на 220 вольт
Что такое диодный мост, принцип его работы и схема подключения
Что такое триггер, для чего он нужен, их классификация и принцип работы