VESC: il controller open source per motori da corsa, spiegato

Non appena ci si interessa ai monopattini elettrici da competizione, agli skateboard elettrici o a veicoli artigianali, un nome torna continuamente: VESC. Si parla di «passare a VESC», di «configurare il proprio VESC», di «VESC Tool». Quasi tutta la documentazione è in inglese, sparsa sui forum.

Questa guida spiega, in italiano e senza prerequisiti, cos'è il VESC, cosa cambia rispetto a un controller tradizionale, i suoi limiti e le fasi della prima messa in servizio.

Da dove viene il VESC

VESC deriva da «Vedder Electronic Speed Controller», dal nome del suo creatore, l'ingegnere svedese Benjamin Vedder. Lo ha lanciato a metà degli anni 2010 per gli skateboard elettrici, pubblicando liberamente il funzionamento del suo controller. Il progetto è cresciuto con una vasta community e si è esteso a monopattini, biciclette, hydrofoil, robot e kart.

Il progetto comprende tre elementi:

• il firmware, ovvero il programma che gira all'interno del controller. Viene pubblicato sotto licenza libera GPL v3;
• VESC Tool, il software di configurazione, gratuito, disponibile per Windows, macOS, Linux, Android e iOS;
• l'hardware: le schede elettroniche in grado di far girare questo firmware, prodotte da diversi marchi.

VESC è un marchio registrato. Si trovano quindi anche controller presentati come «basati su VESC» o «compatibili con VESC Tool»: utilizzano lo stesso firmware open source, con un hardware specifico per ogni produttore.

Cosa cambia il VESC rispetto a un controller tradizionale

Il controller originale di un monopattino di serie è una scatola chiusa: poche impostazioni sono accessibili dal display, il resto è bloccato dal produttore. Un controller VESC apre tutto.

Il controllo a orientamento di campo (FOC)

Un controller VESC fa girare i motori brushless tramite il controllo a orientamento di campo, noto come FOC. La corrente varia in modo continuo nelle tre fasi del motore, invece di procedere a scatti. Risultato: un motore più silenzioso, una partenza più fluida e un acceleratore più preciso. La nostra guida al controller spiega questa differenza in modo più dettagliato.

Il rilevamento del motore

Per pilotare correttamente un motore, il controller deve conoscerne le caratteristiche elettriche: resistenza, induttanza e la tensione prodotta durante la rotazione. Con un VESC non si cercano questi dati in una scheda tecnica: è VESC Tool a misurarli. Il motore emette dapprima un sibilo durante la prima misurazione, poi gira da solo per qualche secondo per la seconda. Per questo motivo il rilevamento viene effettuato con la ruota sollevata.

Il rilevamento individua anche i sensori del motore (sensori a effetto Hall, encoder) quando presenti. In assenza di sensori, il VESC sa dedurre la posizione del motore dalla tensione prodotta mentre gira.

I limiti di corrente

Un VESC distingue diversi limiti, che vanno configurati tutti: la corrente massima nel motore, la corrente massima prelevata dalla batteria, la corrente di frenata e la corrente rigenerata verso la batteria in frenata. A ciò si aggiungono le soglie di tensione (al di sotto delle quali la batteria è protetta) e di temperatura (oltre le quali la potenza diminuisce). Sono queste impostazioni a fare la differenza tra una macchina veloce e affidabile e una che si rompe.

I dati e la diagnostica

VESC Tool mostra in tempo reale le correnti, la tensione della batteria, le temperature del controller e del motore, e memorizza gli ultimi guasti. È possibile registrare un'uscita completa e rivederla in seguito. Per capire perché un veicolo si spegne, queste registrazioni valgono più di qualsiasi supposizione.

Più controller che comunicano tra loro

Su un monopattino a doppio motore, due controller VESC possono essere collegati tramite un cavo di comunicazione. Uno solo riceve il comando dell'acceleratore e trasmette gli ordini all'altro, e VESC Tool li configura entrambi tramite un'unica connessione.

I limiti del VESC

• Bisogna saperlo configurare. Un valore di corrente troppo alto non si nota subito: usura la batteria, fa surriscaldare il motore e termina con un guasto.
• L'hardware varia da un produttore all'altro. Il firmware è lo stesso, ma la qualità dei componenti, del raffreddamento e delle saldature no. Come per qualsiasi controller, la corrente dichiarata va letta con cautela: si tratta di un picco di pochi secondi o di una corrente continua sostenuta?
• Il display e i comandi originali non sempre sono compatibili. I display dei monopattini di serie parlano il linguaggio del loro controller originale; è necessario un display compatibile o un adattatore.
• La garanzia del produttore del monopattino decade solitamente in seguito alla sostituzione del controller.

Iniziare con un VESC: i passaggi

Ecco l'ordine per una prima messa in servizio. Ogni fase merita una guida dedicata; questa fornisce una panoramica d'insieme.

1. Verificare l'hardware. Il controller deve accettare la tensione a piena carica della batteria con un margine adeguato e le sue correnti devono corrispondere a quanto supportato da batteria e motore.
2. Installare VESC Tool su un computer o uno smartphone e collegare il controller via USB o Bluetooth (con un modulo adatto).
3. Aggiornare il firmware se VESC Tool lo suggerisce, prima di qualsiasi configurazione.
4. Avviare il rilevamento del motore con la ruota sollevata, facendo in modo che nulla tocchi la ruota.
5. Impostare i limiti: correnti di motore e batteria, tensioni di cut-off, temperature.
6. Configurare acceleratore e freno tramite la procedura guidata di VESC Tool, che ne apprende la corsa.
7. Effettuare un primo test a vuoto (ruota sollevata), poi a bassa velocità su un'area sgombra, monitorando le temperature.

E la legge?

Un VESC non è né vietato né autorizzato in quanto tale: è un controller. Tuttavia, in Francia, un monopattino elettrico circolante sulla pubblica via deve essere limitato per costruzione a 25 km/h. Le impostazioni relative alle prestazioni sono destinate all'uso su pista e terreni privati.

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