Projets:Vesc tool setup

Project overview

This project presents in details how to configure a VESC board (Vedder Electronic Speed Control) :

• Make the wiring and the required electrical connections to use this electronic board in order to control an electrical bike engine (as well as other types of engines such as DC, brushless)

• Configure an electronic VESC board with a dedicated program (VESC Tool) in order to control an electrical bike engine with an electrical scooter type accelerator throttle.

Special thanks

The VESC card and the VESC Tool were designed by Benjamin Vedder VESC Project

Merci/Thanks/Danke Shön Benjamin Vedder :)

Warning

• /!\ Do not unplug the engine when the battery is plugged in !

• Reversing is not possible with this type of engine.

When you attempt to reverse with your installed device, the engine opposes a resistance, this is supposed to happen. There is way to facilitate reversing through special settings indicated by the acronym (M.Ar).

Moreover, the implementation of a master switch that cuts the main power (Safety circuit breaker) will hold the engine at rest. You will then be able to reverse.

• In the program, when you have a number with a decimal, you must use a comma (example: -0,10) and not a dot (-0.10).

Useful links

• GesLab project page
• Final documentation of the project
• GitHub upload of the project
• Discussion channel of the project on Framateam

• Realization of the mechanical part (First version) : Mécanique V1 NOTE : This solution is not retained because it is too difficult to set up and remove.
• The second version is similar to the third version. It is however less aesthetic. It is therefore not described here.
• Realization of the mechanical part (Third version) : Mécanique V3

Design brief

For who : For all individuals who wish to enhance their mobility using an electrical bike engine.

For what : For children's bikes, hemiplegic quadricycles, scooters to tow wheelchairs (trotti)

How : By inserting an engine in the wheel using a Dibond flange (Documentation in the works) and by controlling the engine with a dedicated electronic card (VESC).

How much : Thanks to our partnership with La petite Rennes we can provide you with a battery free of charge, a battery charger and an electrical bike engine. In exchange you will be asked to take photos and make videos of your work in order to showcase your project.

You will nonetheless have to purchase components on the internet:

• 1 VESC card: VESC electronic card
• 1 cable for the hall effect sensors : TORQUE ESC Sensor Wires $6.99 (you only need to check the corresponding checkbox after you've bought the card)
• The handle of an electrical scooter : Handle
• 2 Manfrotto clamps to connect the chassis on your chair: Manfrotto clamps

Where : At the Humanlab or at a FabLab near you : FabLab maps by Makery

Existing prototype(s) analysis

There are several existing devices with the same function, here is a non-comprehensive list of these devices:

Models purchasable on the market :

• Omni
• Atinnov
• Permobil
• I drive green
• Nino

"Do it yourself" model :

• chair electrification kit

Team (Project leaders and contributors)

• Project leader : Guillaume (Trotti), DomiBike, Lila ...
• Contributors : Christian, Delphine, Julien, Super DD
• Referent Fabmanager : Yohann
• Documentation manager : Delphine

Required components

Mandatory

• Prepared VESC card Version 4.12: VESC electronic card
• VESC Tool Free program (v 0.95 is used here): https://www.vesc-project.com/vesc_tool
• 1 acceleration handle. (There are several other control options such as Nunchuck, Potentiometer, wireless etc.)
• 1 electrical bike brushless engine 250 WATTS documentation of the engine in the wheel Motorisation_roue
• 1 bike battery
• Crimp terminals adapted to JST connectors
• mini-USB DATA cable
• 1 female JST connector P:2mm Step:2mm, 6 points
• 1 female JST connector P:2mm Step:2mm, 7 points
• Heavier gauge silicone cable (10AWG, 5mm2) for powering
• Flat or mixed open-end 5/8ths wrench (number 15 spanner) for the securing nuts of the engine on the fork
• Screw, nut 5mm diameter to secure the bike battery support

cost-efficient alternative to the VESC card NOT TESTED

• There are other engine controlling electronic boards that are 10 times cheaper but these cannot be reprogrammed. This means you cannot select the speed at which the vehicle goes nor adjust the acceleration curve, you can find these here:

ESC low cost banggood

ESC low cost amazon

Optional

• Stabilized powering to test if you don't have a battery
• Additional cabling for extension cables if needed
• Cable gland to seal the cable feedthrough

Pictures of the components

• 

  VESC board

• 

  Or read the version of the board

• 

  Bike battery reference

• 

  VESC board with potentiometer (to control acceleration)

• 

  Emergency killswitch

• 

  Sensor wires

• 

  Engine cable

• 

  Cable cut at wished length

• 

  Acceleration handle

• 

  Connectors to link the handle to the board

Required tools

• Soldering iron (Powerful enough to work with heavy gauge cables)
• Tin
• Heat shrink sleeve
• Crimping tool

Cost

• VESC board + Hall effect sensor cable = 92 $
• Battery + Charger + brushless motor = 0€ thanks to "La petite Rennes"
• Clamp bracket : 15€ x 2 = 30 €
• Acceleration handle = 8 €

Fabrication time

Fabrication time is given on an indicative basis and may vary, ref : Murphy's Law

• Metallic chassis fabrication : 1 to 2 days (working hours)
• First installation of the completed device (Chassis + electronic component) on the chair : 2 to 3 hours
• Wiring set up : 1 to 2 hours
• Programming process of the board : 1 to 2 hours
• Installation of the completed device on the chair with practice : 5 to 10 minutes

Source files

You will find our Configuration Settings in the provided ZIP file as of July 4th, 2019:

XML file : Motor configuration

XML file : App configuration

Fichier:4-7-19.zip

Electronic component : VESC board preparation

Overview schematics

--> WARNING - (This step is now obsolete since we've chosen a new board provider)<-- - Wiring if use of a naked VESC board

Strip and tin the power supply wires and then cut back so that the stripped wires are not too long.

Wrap the capacitor's lugs (holding parts) and then solder them (WARNING You have to solder the capacitor according to its polarity. The + (longest lug) on the red wire and the - (shortest lug) on the black. Then check the continuity of the wire with a multimeter and the insulation of one wire in relation to the other.

Solder the power supply wires to the board by first putting tin on the + and - terminals and then placing the wires directly on them.

Tin the other two extremities of the wires.

Tin the three ends on the board, then the two ends of the cables that will feed the three electromagnetic coils of the motor (three-phase cables).

Solder them flat on the three previously tinned ends of the board.

Fabrication of the necessary wiring

• Wiring connections from the motor to the board

• Link the battery to the VESC board and implementation of a killswitch (emergency stop button)

• 

  The battery and its support

• 

  The power plug

• 

  Disassemble the battery support to extract the original ESC

• 

  Extract the plug

• 

  Cut the useless wires

• 

  Disassemble the ESC to maximize the length of the recuperated wires

• 

  Inside of the ESC

• 

  The result

• 

  Preparation of the VESC power supply

• 

  Cut the VESC power supply wires

• 

  Plug in the - wire in the killswitch (Emergency Stop Button)

• 

  Solder the + wire and protect it with the heat shrink sleeve.

• Handle with the adapted connector

• 

  Acceleration handle

• 

  Original connectors of the handle

• 

  Cut and strip the wires

• 

  JST Connector with 2mm step

• 

  Crimp the connectors on the wires

• 

  Put the connectors in

• 

  Terminal identification on the board

• 

  Connect to the board while respecting the colors : Red = +3.3V, Black = GND and Green = ADC

• Wiring for the Hall effect sensors

• 

  The sensors' wire

• 

  Original motor wire

• 

  Motor wire cut at the right length

• 

  Matching between motor wire and sensor wire

• 

  Cut sensor wire

• 

  Link motor wire and sensor wire

• 

  Plug the sensors' wire to the board

Mise en place de la carte dans son logement dédié

(Photos à venir)

Programmation de la carte électronique

Préalable

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Pour entrer le logiciel dans la carte vous devez brancher la carte en usb ET aussi l'alimenter par la batterie du vélo (Ou une alimentation de laboratoire) par les 2 câbles noir et rouge.

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ESC

Le Contrôleur Electronique de Vitesse (Electronic Speed Controler) sert à gérer le fonctionnement du moteur.

Étapes de configuration logicielle pas à pas

Tout d'abord il faut télécharger le logiciel, vous devez l'acheter ... pour 0€ Mais vous pouvez aussi le soutenir dans son projet en achetant le logiciel VESC Tool

Ouvrir le logiciel VESC Tool.

Une image vaut mille explications ! Donc en suivant le curseur de souris sur les images vous allez pouvoir éditer les onglets

Il est probable que vous ayez un message lors de la première ouverture du logiciel sur udev rules. Cliquer sur Yes pour les installer.

VESC Tool>Onglet Connection

Dans l'onglet Connections>USB Serial, cliquer sur Refresh serial port list (Option Baud sur 115200)

Si aucun port n'est détecté, laisser le câble USB branché, et redémarrer le logiciel.

Cliquer ensuite sur l'icône Connection.

Si vous avez le message d'erreur suivant, il faut mettre à jour le firmware (voir l'étape suivante)

VESC Tool>Onglet Firmware>Included File

Cliquer sur l'onglet Firmware

Voir la documentation originale en anglais si besoin. Documentation

ATTENTION: un mauvais firmware peut endommager définitivement la carte si ce n'est pas le bon !! Sélectionner la version de la carte dans la fenêtre de gauche (V 4.12) et VESC_defaut.bin dans la fenêtre de droite.

Téléverser (upload) le firmware VESC_default.bin correspondant au hardware v4.12.

Message d'information : la configuration de la carte va être écrasée par le nouveau firmware

Une fois téléversé le nouveau firmware, on attends bien les 10 secondes puis on débranche l'alimentation de la carte.

Message qui informe que le Firmware est bien téléversé. Attendre les 10 secondes minimum, puis débrancher l'USB et rebrancher.

Reconnecter la carte

VESC Tool>Motor settings>General

Nous allons maintenant paramétrer la carte pour notre moteur en sélectionnant Motor settings>General dans le menu de gauche.

VESC Tool>Motor settings>General>Current

VESC Tool>Motor settings>General>Voltage

Dans la fenetre "Battery Cutoff Calculator", en bas de la fenêtre principale, indiquer 12 cells si vous utilisez les batterie de vélo Arcade. Sinon référez-vous à la doc des batteries que vous utilisez. Cliquez sur Apply pour valider.

VESC Tool>Motor settings>General>RPM

Indiquer la valeur maximum de rotation du moteur dans le paramètre MAX ERPM (ici 12000RPM) (révolution par minute) Si vous voulez limiter la vitesse de votre dispositif c'est ici que cela se joue, n'hésitez pas à faire des tests.

- (M.Ar) - Si vous voulez faciliter les marches arrières (roue libre pour permettre de reculer) il faut indiquer dans la case max ERPM reverse : -0,10

VESC Tool>Motor settings>Wattage

Indiquer la puissance de votre moteur dans la case Maximum Wattage : ici 250W

- (M.Ar) : il faut indiquer dans la case Maximum Breaking Wattage : -0,1W

VESC Tool>Motor settings>Temperature

Il n'y a rien à modifier dans l'onglet Temperature.

VESC Tool>Motor settings>Advanced

Il n'y a rien à modifier dans l'onglet Advanced.

VESC Tool>Motor settings>BLDC>General

Dans le menu de gauche allez dans : Motor settings > BLDC puis dans la fenêtre centrale choisir l'onglet General. Recopier les parametres de l'images suivante. Dans le paramètre Sensormode choisir "Sensored"

Dans la fenetre du bas dans l'onglet "detect BLDC parameters" :

Cliquer sur l'icone du triangle dans un rond (icône play) (Attention cela va mettre en route le moteur).

Veiller à ce que le moteur ne soit pas en charge (que rien ne le freine ou ne l'empêche de tourner)

attention si vous utilisez le banc de puissance MHK : la courroie ne doit pas être tendue du tout), il doit être libre.

Vous obtenez la table des capteurs de hall de votre moteur (vous pouvez noter et archiver ces paramètres) :

Suite du résultat obtenu:

VESC Tool>Motor settings>BLDC>sensorless

Onglet sensorless : il n'est pas utile puisque nous utilisons les capteurs de hall du moteur

VESC Tool>Motor settings>BLDC>Sensors

Onglet Sensors : Cliquez sur apply, et la table se remplit automatiquement avec les bonnes valeurs

Sauver la config moteur

Cette étape sert à mémoriser votre configuration dans la carte VESC

Dans le menu de droite, cliquez sur le bouton : Write motor configuration

VESC Tool>App settings>BLDC>General

Dans le paramètre "App to use" : Choisir "ADC"

VESC Tool>App settings>ADC>General

- Onglet General : Choississez Duty Cycle

OU

- (M.Ar) - Choississez Duty Cycle Reverse Center (ce qui permet de reculer sans que la roue bloque)

VESC Tool>App settings>ADC>Mapping

Onglet Mapping : Il va falloir paramétrer votre poignée de gaz (poignée accélérateur)

Dans la colonne de droite activer les icone RT et RT APP (vous verrez ainsi les valeurs en temps réelles)

Dans la fenetre du bas : ADC Voltage Mapping : choississez "Duty Cycle" ou "Duty Cycle Reverse Center ( (M.Ar) si vous avez choisi d'avoir cette possibilité en implémentant l'interrupteur qui permet de passer d'un mode à l'autre (mode normal et mode roue libre)

Si vous avez choisi Duty Cycle Reverse Center : - appuyer sur le bouton reset min et max

Mettez le bouton de selection (interrupteur) en M Ar pour atteindre le minimum (cad 0V) : Photo 41

Puis mettre le bouton (interrupteur) en mode normal et tourner l'accélérateur au min et max pour atteindre les valeurs seuil :

Cliquer sur "Apply"

Vue avant

Vue après

Dans le menu de droite, sauvegarder avec le bouton Write App Configuration

FINALISATION Motor Settings>Additional infos

Dans la colonne de gauche allez dans : Motor settings / Additionnal infos : photo 46

Compléter les champs avec vos renseignements : changer le nb de cells, le poids, la marque du moteur, qui correspond à votre config .

Ajouter une description pour vous rappeler de votre config

Sauvegarder en cliquant sur "Write motor config" dans le menu de droite

- Write motor config

Et voilaaaaaaaa, votre carte est prête à être installée sur votre moyen de locomotion.

Youpi !! :)