Infinity Gears: 41-traps tandwielkast met 346 quintiljoen jaar rotatie

Onderdelen en benodigdheden

Benodigde tools en machines

• ProBUDDY Kit

Over dit project

Geïnspireerd door Arthur Gansons monumentale "Machine with Concrete", condenseert het Infinity Gears-project 12 trappen van 1/50-verhouding tandwielen in een compact, volledig digitaal tellersysteem. De originele sculptuur had 200 omwentelingen per minuut nodig voor een enkele rotatie, wat vertaalde in een astronomische 13,7 miljard jaar voor het laatste tandwiel. Ons ontwerp bereikt een vergelijkbaar paradoks op kleinere schaal: een 250 rpm DC-getande motor drijft het eerste tandwiel aan, en de rotatietijd van het laatste tandwiel strekt zich uit tot een onvoorstelbare 346 quintiljoen jaar.

Door reed-contacten en LEDs op elke trap te integreren, converteren we mechanische beweging naar digitale tellingen die worden weergegeven op een 2×16 LCD dat wordt bestuurd door een Arduino Uno. Deze opstelling demonstreert niet alleen mechanische versterking, maar biedt ook een tastbaar educatief hulpmiddel voor robotica-enthousiastelingen.

Alle tandwielen zijn 3D-geprint in levendige kleuren; vijf zwarte tandwielen bevatten kleine magneten om de reed-contacten te activeren. Het laatste tandwiel is een niet-draaiend vierkantoontwerp, waardoor het stilstaat terwijl de voorgaande tandwielen hun tellingen voltooien.

Tandwieltijdlijnen: het eerste zwarte tandwiel voltooit een rotatie in 0,002 minuten; het tweede in 135 dagen; het derde in 3,6 miljoen jaar; het vierde in 35 biljoen jaar; het eindige vierkante tandwiel in 346 quintiljoen jaar — effectief buiten de leeftijd van het universum.

Code

Arduino Uno Code

#include <LiquidCrystal.h> /* Bibliotheek voor LCD-besturing */
LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2); /* LCD pin-toewijzing */
/* Reed-contact ingangen */
int reed1 = 6;
int reed2 = 7;
int reed3 = 8;
int reed4 = 9;
int reed_status1, reed_status2, reed_status3, reed_status4;
/* Rotatietellers */
int counter1 = 0;
int counter2 = 0;
int counter3 = 0;
int counter4 = 0;

void setup() {
  lcd.begin(16, 2); // LCD afmetingen
  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); // Splash screen pauze
}

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);
}

Aangepaste onderdelen en behuizingen

We hebben 41 spaandtandwielen plus een motortandwiel ontworpen, elk met 45 buitenste tanden en 9 binnenste tanden; het motortandwiel heeft ook 9 tanden. De tandwielverhouding per trap is 1:5, wat resulteert in een totale verhouding van 1/(5^41). De volledige rotatietijd van de motor is 1/250 minuut, dus het laatste vierkante tandwiel zou (1/250) × (5^41) ≈ 1,8×10^26 minuten nodig hebben, gelijk aan 3,03×10^24 uur, 1,26×10^23 dagen, of 3,46×10^20 jaar — 346 quintiljoen jaar.

Schema's

Het systeem wordt gevoed door acht AA-alkaline batterijen in serie, wat 8 V levert. Een 6 V DC-motor en een 5 V Arduino Uno (plus LCD en randapparatuur) worden gevoed via twee LM2596 buck-regelaars.

Elk zwart tandwiel bevat een magneet. Wanneer een magneet aan een reed-contact vorbeikomt, ontvangt de Arduino een laag puls, wat de bijbehorende teller ophoogt. Een LED en weerstand bieden visuele feedback over de schakelstatus.

Het 2×16 karakters LCD toont de cumulatieve tellingen voor elke tandwieltrap.