Infinity Gears: Caja de cambios de 41 etapas que alcanza 346 trillones de años de rotación

Componentes y suministros

Herramientas y máquinas necesarias

Kit ProBUDDY

Sobre el proyecto

Inspirado en la monumental "Máquina con hormigón" de Arthur Ganson, el proyecto Infinity Gears condensa 12 etapas de engranajes con relación 1/50 en un sistema contador totalmente digital y compacto. La escultura original requería 200 rpm para completar una sola rotación, lo que se traducía en unos astronómicos 13.700 millones de años para el engranaje final. Nuestro diseño logra una paradoja similar a menor escala: un motorreductor DC de 250 rpm impulsa el primer engranaje, y el tiempo de rotación del último se extiende hasta unos inimaginables 346 trillones de años (3,46 × 10²⁰ años).

Al integrar interruptores de láminas y LEDs en cada etapa, convertimos el movimiento mecánico en conteos digitales mostrados en una pantalla LCD 2×16 controlada por un Arduino Uno. Esta configuración no solo demuestra la amplificación mecánica, sino que también ofrece una herramienta educativa tangible para entusiastas de la robótica.

Todos los engranajes están impresos en 3D con colores vivos; cinco engranajes negros albergan pequeños imanes que activan los interruptores de láminas. El engranaje final tiene un diseño cuadrado no rotativo, asegurando que permanezca estacionario mientras los engranajes previos completan sus ciclos.

Cronología de los engranajes: el primer engranaje negro completa una rotación en 0,002 minutos; el segundo en 135 días; el tercero en 3,6 millones de años; el cuarto en 35 billones de años; el engranaje cuadrado final en 346 trillones de años, efectivamente más allá de la edad del universo.

Código

Código para Arduino Uno

#include <LiquidCrystal.h> 
LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2); 

int reed1 = 6, reed2 = 7, reed3 = 8, reed4 = 9;
int reed_status1, reed_status2, reed_status3, reed_status4;
int counter1 = 0, counter2 = 0, counter3 = 0, counter4 = 0;

void setup() {
  lcd.begin(16, 2);
  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);
}

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);
}

Piezas personalizadas y envolventes

Se diseñaron 41 engranajes rectos más un engranaje de motor, cada uno con 45 dientes exteriores y 9 interiores; el engranaje del motor también tiene 9 dientes. La relación por etapa es 1:5, resultando en una relación total de 1/(5⁴¹). El tiempo de rotación completa del motor es 1/250 min, por lo que el último engranaje cuadrado requeriría (1/250) × (5⁴¹) ≈ 1,8×10²⁶ min, equivalente a 3,03×10²⁴ h, 1,26×10²³ días, o 3,46×10²⁰ años: 346 trillones de años.

Esquemáticos

El sistema se alimenta con ocho pilas alcalinas AA en serie, proporcionando 8 V. Un motor DC de 6 V y un Arduino Uno de 5 V (más LCD y periféricos) se alimentan mediante dos reguladores buck LM2596.

Cada engranaje negro contiene un imán. Cuando un imán pasa junto a un interruptor de láminas, el Arduino recibe un pulso bajo, incrementando el contador correspondiente. Un LED y una resistencia proporcionan retroalimentación visual del estado del interruptor.

La pantalla LCD de 2×16 caracteres muestra los conteos acumulados de cada etapa de engranaje.