Вбудована система інтеграції та цифрової діагностики електронних модулів бортової мережі автомобіля
Вантажиться...
Дата
2026
Автори
Науковий керівник
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
КПІ ім. Ігоря Сікорського
Анотація
Пояснювальна записка до дипломної роботи містить 70 сторінок основного тексту, 9 таблиць, 15 рисунків, 1 додаток (схема електрична принципова), 15 бібліографічних джерел. Метою дипломної роботи є розробка та проектування USB-адаптера для діагностики автомобіля на базі мікроконтролера STM32F411RCTx із підтримкою двох ключових протоколів бортової діагностики — CAN (ISO 15765-4) та K-Line (ISO 9141-2, ISO 14230-4 KWP2000) — та забезпечення повної гальванічної ізоляції між автомобільною шиною та інтерфейсом USB. Об'єктом дослідження є система провідного доступу до бортових діагностичних мереж автомобіля через стандартний роз'єм OBD-II. Предметом дослідження є апаратна архітектура та схемотехнічні рішення USB-адаптера діагностики автомобіля з гальванічною ізоляцією на базі мікроконтролера STM32F411RCTx. У роботі проведено детальний аналіз ринку засобів автомобільної діагностики — розглянуто три сегменти: професійне обладнання (Bosch KTS, Autel MaxiSys, Launch X431), споживчі адаптери (клони ELM327, OBDLink, Kiwi 3, vLinker) та відкриті апаратні платформи (CANable, STN1170, STM32-based). Виявлено системний недолік ринку — відсутність гальванічної ізоляції у всіх доступних рішеннях — та сформульовано технічне завдання на розробку. Розглянуто теоретичні основи діагностичних протоколів OBD-II: детально описано фізичний рівень та структуру кадрів CAN (ISO 15765-4) з механізмом побітового арбітражу та транспортним протоколом ISO 15765-2; описано протокол K-Line (ISO 9141-2, ISO 14230-4) з процедурами ініціалізації (5-baud init, Fast Init), часовими параметрами та структурою повідомлень KWP2000. Наведено порівняльний аналіз протоколів за ключовими характеристиками. Розроблено апаратну частину адаптера на основі дворівневої архітектури з двома гальванічно ізольованими доменами: USB-домен (мікроконтролер STM32F411RCTx, USB 2.0 Full Speed, стабілізатор AMS1117-3.3) та AUTO-домен (ізольований CAN-трансивер ISO1050DUB, драйвер K-Line L9637D). Обґрунтовано вибір семи ключових компонентів. Детально описано шість функціональних вузлів принципової схеми з поясненням призначення кожного компонента, рівнів сигналів та схемотехнічних рішень. Виконано математичні розрахунки схеми (формули (4.1)–(4.10)): розраховано режими роботи стабілізатора AMS1117-3.3 (максимальна розсіювана потужність 1,456 Вт при VBAT = 14,4 В) та ізольованого DC/DC перетворювача NXE1S0505MC (ККД 80%, завантаження 24%); верифіковано часові параметри CAN-інтерфейсу (затримки ISO1050DUB 50 нс у петлі, запас по Prop_Seg 220 нс); розраховано параметри K-Line ланцюга (відповідність ISO 9141-2 підтверджено); виконано тепловий аналіз (T_J = 118,5 °C < 125 °C при T_A = 85 °C з майданчиком 25×25 мм); визначено граничні умови експлуатації. Практичне значення роботи полягає у розробці апаратного рішення, що усуває системний недолік ринку — відсутність гальванічної ізоляції — при орієнтовній собівартості компонентів 15–25 доларів США. Пристрій може бути рекомендований для застосування у навчальних закладах, науково-дослідних лабораторіях та для розробки власного програмного забезпечення автомобільної діагностики.
Опис
Ключові слова
гальванічна ізоляція, діагностика автомобіля, can, elm327, galvanic isolation, iso 14230-4, iso 15765-4, iso 9141-2, iso1050dub, k-line, l9637d, nxe1s0505mc, obd-ii, pcb817, stm32f411rctx, usb, vehicle diagnostics
Бібліографічний опис
Бессонов, Т. О. Вбудована система інтеграції та цифрової діагностики електронних модулів бортової мережі автомобіля : дипломна робота … бакалавра : 172 Телекомунікації та радіотехніка / Бессонов Тарас Олегович. – Київ, 2026. – 99 с.