طراحی و ساخت دستگاه فروش خودکار (وندینگ ماشین)

دستگاه فروش خودکار نوشیدنی‌های گرم (وندینگ ماشین) توسط آقای مهندس شایان صمدیان طراحی و ساخته شده است.

این پروژه، طراحی و ساخت صفر تا صد یک دستگاه فروش خودکار (vending machine) برای آماده‌سازی و ارائه نوشیدنی‌های گرم است. دستگاه با تلفیق هماهنگ بخش‌های مکانیکی، الکترونیکی و نرم‌افزاری، کل فرایند از ثبت سفارش و پرداخت تا آماده‌سازی و تحویل نهایی نوشیدنی را به‌صورت کاملاً خودکار انجام می‌دهد. در این پروژه، سخت‌افزار دستگاه، طراحی بردهای الکترونیکی، وب‌اپلیکیشن اختصاصی و بدنه نهایی به‌طور کامل طراحی و پیاده‌سازی شده‌اند.

هسته پردازشی و کنترل مرکزی دستگاه بر پایه میکروکنترلر قدرتمند ESP32-WROOM-32U پیاده‌سازی شده است. برنامه‌نویسی فریم‌ور ESP32 با زبان C / ++C (در محیط آردوینو / Arduino Core) توسعه یافته تا کنترل زمان‌واقعی سنسورها، مدیریت عملگرها و ارتباطات شبکه بدون وقفه انجام گیرد. پنل کاربری محلی دستگاه شامل دکمه‌های فشاری ورودی برای انتخاب و کنترل، نمایشگر LCD کاراکتری جهت نمایش پیام‌ها و مراحل کار، و LED نشانگر وضعیت است. همچنین برای تطبیق ایمن سطوح ولتاژ و حفاظت از پایه‌های ۳٫۳ ولتی میکروکنترلر در برابر قطعات ۵ ولتی، از ماژول مبدل سطح منطقی (Logic Level Converter) دوطرفه استفاده شده است.

در بخش مکانیک و تزریق مواد، دوزینگ دقیق پودر نوشیدنی با استفاده از استپر موتور NEMA 17 و درایور آن (DRV8825) انجام می‌شود تا چرخش مارپیچ خروجی با دقت بالا کنترل شود. سنجش حجم آب مخزن به‌کمک سنسور وزن لودسل (Load Cell) و ماژول مبدل آنالوگ به دیجیتال ۲۴ بیتی HX711 انجام می‌پذیرد تا دستگاه همواره نظارت دقیقی بر سطح آب مصرفی داشته باشد و در صورت اتمام آب، هشدار لازم را صادر کند. انتقال و تزریق آب نیز توسط یک پمپ DC پنج‌ولتی صورت می‌گیرد که برای قطع و وصل نرم و کنترل دقیق دبی آن از ماژول سوئیچینگ ماسفت (MOSFET Driver) استفاده شده است. برای گرم‌کردن آب، المنت حرارتی به‌همراه یک رله حالت جامد (SSR) با فیدبک دریافتی از سنسور دما به کار گرفته شده تا آب همواره در دمای ایده‌آل سرو قرار گیرد. علاوه بر این، ماژول سنسور مادون قرمز (IR) حضور لیوان در نازل خروجی را بررسی کرده و از ریختن نوشیدنی بدون وجود لیوان جلوگیری می‌نماید.

در کنار کنترل سخت‌افزاری، یک سامانه تحت وب اختصاصی با دو بخش سفارش‌گیری مشتری و پنل مدیریت توسعه یافته است. کاربران می‌توانند از طریق اتصال به دستگاه با گوشی همراه، منوی نوشیدنی‌ها را مشاهده و سفارش خود را ثبت کنند؛ از سوی دیگر، ادمین سیستم از طریق پنل مدیریت می‌تواند وضعیت موجودی آب و پودر، آمار فروش و تنظیمات دستگاه را پایش کند. رابط کاربری وب با استفاده از فناوری‌های HTML، CSS و JavaScript پیاده‌سازی شده و از طریق وب‌سرور داخلی ESP32 تبادل دیتا می‌کند.

یکی از مزایای مهم این پروژه، جایگزینی دستگاه کارتخوان (پوز) بانکی فیزیکی با درگاه پرداخت آنلاین زرین‌پال است. کاربر بدون نیاز به کارت کشیدن، به‌طور مستقیم از طریق درگاه پرداخت اینترنتی زرین‌پال و API اختصاصی آن هزینه را پرداخت می‌کند؛ بلافاصله پس از تایید تراکنش، دستور اجرای سفارش به ESP32 صادر شده و فرایند آماده‌سازی نوشیدنی کلید می‌خورد. این طرح، نمونه‌ای یکپارچه از همگرایی اینترنت اشیاء (IoT)، ابزاردقیق و سیستم‌های مکاترونیکی در اتوماسیون کاربردی است.

برای دسترسی به مستندات، نقشه‌های شماتیک و فایل‌های کامل پروژه به این لینک مراجعه فرمایید.