Infinity Gears : un réducteur à 41 étages pour une rotation de 346 quintillions d'années

Composants et fournitures

Composant	Quantité
Moteur DC 12 V	1
Interrupteur à lame (Reed Switch) SPST-NO	1
Arduino UNO	1
Kit Shield LCD RGB 16x2	1

Outils et machines nécessaires

• Kit ProBUDDY

À propos du projet

Inspiré par la sculpture monumentale « Machine with Concrete » d'Arthur Ganson, le projet Infinity Gears condense 12 étages de réducteurs 1/50 en un système de comptage entièrement numérique compact. L'œuvre originale nécessitait 200 tr/min pour effectuer une seule rotation, ce qui se traduisait par 13,7 milliards d'années pour le dernier engrenage. Notre conception atteint un paradoxe similaire à plus petite échelle : un moteur DC à réducteur de 250 tr/min entraîne le premier engrenage, tandis que le temps de rotation du dernier s'étend à 346 quintillions d'années, un chiffre inimaginable.

En intégrant des interrupteurs à lame et des LED à chaque étage, nous convertissons le mouvement mécanique en comptages numériques affichés sur un LCD 2×16 piloté par un Arduino Uno. Cette configuration ne se contente pas de démontrer l'amplification mécanique ; elle offre aussi un outil pédagogique concret pour les passionnés de robotique.

Tous les engrenages sont imprimés en 3D dans des couleurs vives ; cinq engrenages noirs abritent de petits aimants pour déclencher les interrupteurs à lame. Le dernier engrenage, de forme carrée et non rotatif, reste immobile tandis que les précédents achèvent leurs comptages.

Chronologie des engrenages : le premier engrenage noir effectue une rotation en 0,002 minute ; le second en 135 jours ; le troisième en 3,6 millions d'années ; le quatrième en 35 billions d'années ; le dernier engrenage carré en 346 quintillions d'années – bien au-delà de l'âge de l'univers.

Code

Code Arduino Uno

#include <LiquidCrystal.h> /* Bibliothèque pour contrôle LCD */
LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2); /* Brochage LCD */
/* Entrées interrupteurs à lame */
int reed1 = 6;
int reed2 = 7;
int reed3 = 8;
int reed4 = 9;
int reed_status1, reed_status2, reed_status3, reed_status4;
/* Compteurs de rotations */
int counter1 = 0;
int counter2 = 0;
int counter3 = 0;
int counter4 = 0;

void setup() {
  lcd.begin(16, 2); // Dimensions 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); // Pause écran de démarrage
}

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);
}

Pièces personnalisées et boîtiers

Nous avons conçu 41 engrenages droits plus un engrenage moteur, chacun avec 45 dents extérieures et 9 dents intérieures ; l'engrenage moteur possède également 9 dents. Le rapport de réduction par étage est de 1:5, ce qui donne un rapport global de 1/(5^41). Le temps de rotation complet du moteur est de 1/250 minute, donc le dernier engrenage carré nécessiterait (1/250) × (5^41) ≈ 1,8×10^26 minutes, soit 3,03×10^24 heures, 1,26×10^23 jours ou 3,46×10^20 ans – 346 quintillions d'années.

Schémas

Le système est alimenté par huit piles alcalines AA en série, délivrant 8 V. Un moteur DC 6 V et un Arduino Uno 5 V (ainsi que le LCD et les périphériques) sont alimentés via deux régulateurs abaisseurs LM2596.

Chaque engrenage noir contient un aimant. Lorsqu'un aimant passe devant un interrupteur à lame, l'Arduino reçoit une impulsion basse, incrémentant le compteur correspondant. Une LED et une résistance fournissent un retour visuel de l'état de l'interrupteur.

L'affichage LCD 2×16 caractères montre les comptages cumulés pour chaque étage d'engrenage.