Infinity Gears: Caixa de Engrenagens de 41 Estágios Alcança Rotação de 346 Quatrilhões de Anos

Componentes e Materiais

Ferramentas Necessárias

• Kit ProBUDDY

Sobre o Projeto

Inspirado na monumental "Máquina com Concreto" de Arthur Ganson, o projeto Infinity Gears condensa 12 estágios de engrenagens com relação 1/50 em um sistema de contagem totalmente digital e compacto. A escultura original exigia 200 rpm para completar uma única rotação, resultando em astronômicos 13,7 bilhões de anos para a engrenagem final. Nosso design atinge um paradoxo semelhante em escala menor: um motor DC com engrenagem a 250 rpm aciona a primeira engrenagem, e o tempo de rotação da última engrenagem se estende a inimagináveis 346 quatrilhões de anos.

Ao integrar chaves reed e LEDs em cada estágio, convertemos o movimento mecânico em contagens digitais exibidas em um LCD 2×16 controlado por um Arduino Uno. Esta configuração não apenas demonstra amplificação mecânica, mas também oferece uma ferramenta educacional tangível para entusiastas de robótica.

Todas as engrenagens são impressas em 3D com cores vibrantes; cinco engrenagens pretas abrigam pequenos ímãs para acionar as chaves reed. A engrenagem final tem um design quadrado não rotativo, garantindo que permaneça estacionária enquanto as engrenagens anteriores completam suas contagens.

Cronologia das engrenagens: a primeira engrenagem preta completa uma rotação em 0,002 min; a segunda em 135 dias; a terceira em 3,6 milhões de anos; a quarta em 35 trilhões de anos; a engrenagem quadrada final em 346 quatrilhões de anos — efetivamente além da idade do universo.

Código

Código para Arduino Uno

#include <LiquidCrystal.h> // Biblioteca para controle do LCD
LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2); // Mapeamento de pinos do LCD

// Entradas das chaves reed
int reed1 = 6;
int reed2 = 7;
int reed3 = 8;
int reed4 = 9;
int reed_status1, reed_status2, reed_status3, reed_status4;

// Contadores de rotação
int counter1 = 0;
int counter2 = 0;
int counter3 = 0;
int counter4 = 0;

void setup() {
  lcd.begin(16, 2); // Dimensões do LCD
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print("SUNDAY ROBOTICS");
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print(" INFINITE GEARS");
  pinMode(reed1, INPUT);
  pinMode(reed2, INPUT);
  pinMode(reed3, INPUT);
  pinMode(reed4, INPUT);
  delay(1500); // Pausa na tela inicial
}

void loop() {
  reed_status1 = digitalRead(reed1);
  reed_status2 = digitalRead(reed2);
  reed_status3 = digitalRead(reed3);
  reed_status4 = digitalRead(reed4);
  
  if (reed_status1 == 0) {
    delay(100);
    counter1++;
  } else if (reed_status2 == 0) {
    delay(100);
    counter2++;
  } else if (reed_status3 == 0) {
    delay(100);
    counter3++;
  } else if (reed_status4 == 0) {
    delay(100);
    counter4++;
  }
}

void displayCounts() {
  lcd.clear();
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print(" INFINITE GEARS");
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print("F:");
  lcd.print(counter1);
  lcd.print(" S:");
  lcd.print(counter2);
  lcd.print(" T:");
  lcd.print(counter3);
  lcd.print(" F:");
  lcd.print(counter4);
}

Peças Personalizadas e Gabinetes

Projetamos 41 engrenagens de dentes retos mais uma engrenagem do motor, cada uma com 45 dentes externos e 9 dentes internos; a engrenagem do motor também tem 9 dentes. A relação de transmissão por estágio é 1:5, resultando em uma relação geral de 1/(5^41). O tempo de rotação completa do motor é 1/250 min, então a última engrenagem quadrada exigiria (1/250) × (5^41) ≈ 1,8×10^26 min, equivalente a 3,03×10^24 h, 1,26×10^23 dias ou 3,46×10^20 anos — 346 quatrilhões de anos.

Esquemáticos

O sistema é alimentado por oito pilhas alcalinas AA em série, fornecendo 8 V. Um motor DC de 6 V e um Arduino Uno de 5 V (mais LCD e periféricos) são alimentados através de dois reguladores buck LM2596.

Cada engrenagem preta contém um ímã. Quando um ímã passa por uma chave reed, o Arduino recebe um pulso baixo, incrementando o contador correspondente. Um LED e resistor fornecem feedback visual do estado da chave.

O LCD de 2×16 caracteres exibe as contagens cumulativas de cada estágio de engrenagem.