Предлагаю вашему вниманию свою версию имитации песочных часов светодиодами.
Основой схемы является сдвиговый регистр 74HC595, к выходам которого подключены через резисторы две группы светодиодов. Причём верхняя группа подключена анодами к сдвиговому регистру, а катодами, через резисторы к земле. Эта группа резисторов формирует на плате изображение верхней части песочных часов. Нижняя группа светодиодов подключена к тем же выводам сдвигового регистра, но катодами, а соответственно аноды через резисторы к плюсу питания. Таким образом формируются две чаши песочных часов по схеме 1+2+3+2 (верхняя чаша) и 2+3+2+1 (нижняя чаша). R13C3 – цепочка обеспечивающая сброс в момент включения. Разумеется, при желании можно соединить два и более сдвиговых регистра последовательно, увеличив при этом количество светодиодов в разы.
В качестве задающего генератора используется симметричный мультивибратор на двух элементах 2И-НЕ (DD1:A, DD1:B) микросхемы 74HC00 (содержит четыре таких элемента). Период импульсов этого мультивибратора определяет скорость заполнения чаш часов, и соответственно время счёта. Период можно рассчитать по формуле
T = 1.38 X R X C
Поставил времязадающие резисторы 150 кОм (2 по 300 параллельно), и конденсаторы 10 мкФ. Приблизительно T = 2,07 с. Далее это значение необходимо умножить на число циклов, выполняемых для полного заполнения сдвигового регистра, и получим время заполнения чаши.
Теоретически количество циклов 8, так как у микросхемы 8 выходов. Но на самом деле, при данной схеме включения 74HC595 (тактовый вход соединен со входом защёлки) циклов будет 9, это обусловлено тем, что на момент срабатывания защёлки обновлённое значение в регистр её не успело записаться, таким образом регистр заполняется с отставанием на 1. При желании эту специфику можно устранить, создав небольшую задержку для сигнала, подаваемого на защёлку, но не вижу в этом смысла. В итоге получаем время заполнения 18,63 секунды. Погрешность будет складываться из погрешности элементов, температурных влияний, влияния напряжения питания и + - длительность одного периода, так как нет синхронизации. При проектировании устройства не преследовал каких-то утилитарных целей, поэтому время выбрал весьма условно, скорее, что бы красиво заполнялось.
На двух оставшихся элементах (DD1:C, DD1:D) микросхемы 74HC00 собран RS триггер, с выхода которого сигнал (нуль или единица) поступает на вход «DS» сдвигового регистра, в зависимости от его состояния будет происходить заливка верхней или нижней чаши.
Входы RS триггера подключены к концевикам (на схеме обозначены, как кнопки).
Таким образом замыкание одного концевика вызовет работу в выбранном направление, причём на работу не влияет повторное нажатие или размыкание, RS триггер будет иметь стабильное состояния, до тех пор, пока не будет замкнут другой концевик, путём переворачивания часов.
Смонтировал всю схему на одной макетной плате (50 Х 70 мм), укрепив концевики на торцах. Часть элементов использовал SMD, запаяв их с обратной стороны платы (между контактных площадок). На второй точно такой же плате закрепил батарейный отсек на 3 Х ААА (три мизинчиковых батарейки) с выключателем.
Далее соединил обе платы бутербродом, посредством пластиковых втулок и винтов, обеспечив таким образом жесткость конструкции.
Работает устройство следующим образом. Если в момент включения питания замкнут нижний концевик (пин 12 74HC00), то нижняя чаша будет заполнена, верхняя пуста, при переворачивание оказавшаяся на верху полная чаша будет пересыпаться вниз, и так при каждом переворачивании. Если же наоборот в момент включения будет замкнут верхний концевик (пин 10 74HC00), то нижняя чаша будет пуста, верхняя заполнена, и процесс перетекания начнётся сразу же после включения, далее, как и в первом случае.
Продолжение