🍓 Node-RED Pi Sense HATノードガイド

このガイドでは、Node-REDのPi Sense HATノードについて、初心者の方でも理解できるように詳しく説明します。

⚠️ ハードウェア要件（必ずお読みください）

🍓 Raspberry Pi専用ノードです。 Windows/macOS/通常のLinux環境では動作しません。
🔌 Raspberry Pi Sense HATが必要です。 Sense HATをRaspberry PiのGPIOピンヘッダに接続した状態で使用してください。
📦 インストールは Node-REDエディタのメニュー → パレットの管理 → ノードを追加タブで「node-red-node-pi-sense-hat」を検索して追加できます。コマンドラインからは npm install node-red-node-pi-sense-hat でも可能です。
🐍 内部的にPythonを使用するため、Raspberry Pi OSの標準Python環境が必要です。

📚 1. Pi Sense HATノードとは?

Raspberry Pi Sense HATは、Raspberry Piに接続できる多機能センサーボードです。 Pi Sense HATノードを使うと、このボードのセンサーデータを読み取ったり、LEDディスプレイを制御したりできます。

📡 センサー読み取り（入力ノード）

モーション加速度計・ジャイロ・磁力計

環境温度・湿度・気圧

ジョイスティック 5方向入力

💡 LED制御（出力ノード）

8×8マトリックス 64個のフルカラーLED

ピクセル単位・テキストスクロール・回転・反転に対応

📦 ノードの構成

rpi-sensehat in → Debug

Inject → rpi-sensehat out

このパッケージは2種類のノードで構成されています：

rpi-sensehat in — センサーからデータを読み取り、メッセージとして出力する入力ノード
rpi-sensehat out — LEDディスプレイを制御する出力ノード

⚙️ 2. 設定項目一覧

rpi-sensehat in（入力ノード）

設定項目	説明	デフォルト
モーションイベント	加速度計、ジャイロスコープ、磁力計、方位計からのデータを取得する	有効（チェックあり）
環境イベント	温度、湿度、気圧センサーからのデータを取得する	有効（チェックあり）
ジョイスティックイベント	ジョイスティック（UP/DOWN/LEFT/RIGHT/ENTER）の操作を検出する	有効（チェックあり）
名前	ノードの表示名	空（"Sense HAT" と表示）

rpi-sensehat out（出力ノード）

設定項目	説明	デフォルト
名前	ノードの表示名	空（"Sense HAT" と表示）

💡 ポイント: rpi-sensehat out は設定項目が名前のみです。LEDへの出力内容はすべて msg.payload で制御します。

📤 3. 入力ノードの出力データ

rpi-sensehat in は、各イベントが発生するたびにメッセージを出力します。msg.topic でイベントの種類を判別できます。

モーションイベント topic: "motion"

約10回/秒の頻度で送信されます。msg.payload に以下のデータが含まれます：

プロパティ	内容	単位
`acceleration.x/y/z`	加速度計（X/Y/Z軸）	G（重力加速度）
`gyroscope.x/y/z`	ジャイロスコープ（X/Y/Z軸）	ラジアン/秒
`orientation.roll/pitch/yaw`	向き角度（ロール/ピッチ/ヨー）	度
`compass`	磁方位	度

// msg.payloadの例（モーションイベント）
{
  "acceleration": { "x": 0.01, "y": -0.02, "z": 1.00 },
  "gyroscope":    { "x": 0.001, "y": 0.002, "z": -0.001 },
  "orientation":  { "roll": 2.1, "pitch": -1.5, "yaw": 180.3 },
  "compass": 180.3
}

環境イベント topic: "environment"

約1回/秒の頻度で送信されます。msg.payload に以下のデータが含まれます：

プロパティ	内容	単位
`temperature`	温度（Sense HAT基板上の温度センサーのため、CPUの熱影響を受ける場合あり）	℃
`humidity`	湿度	%
`pressure`	気圧	ミリバール（hPa）

// msg.payloadの例（環境イベント）
{
  "temperature": 32.5,
  "humidity": 45.2,
  "pressure": 1013.25
}

⚠️ 温度精度について: Sense HATの温度センサーはRaspberry PiのCPUに近いため、実際の室温より5〜10℃高く表示されることがあります。補正が必要な場合は msg.payload.temperature - 5 のように差し引いて使用してください。

ジョイスティックイベント topic: "joystick"

ジョイスティックの操作時に送信されます。msg.payload に以下のデータが含まれます：

プロパティ	内容	値
`key`	押されたキーの方向	"UP" / "DOWN" / "LEFT" / "RIGHT" / "ENTER"
`state`	キーの状態	0 = 解放、1 = 押下、2 = 保持（長押し）

// msg.payloadの例（ジョイスティックイベント）
{
  "key": "ENTER",
  "state": 1
}

📥 4. 出力ノードへの入力コマンド

rpi-sensehat out は msg.payload に文字列でコマンドを送ることで、8×8 LEDマトリックスを制御します。

💡 ピクセル設定

形式: x,y,色

書式	内容	例
`x,y,色`	指定座標のピクセルを点灯（x/y: 0〜7）	`3,3,red`
`*,y,色`	指定行の全ピクセルを点灯	`*,0,blue`
`x-x,y-y,色`	指定範囲のピクセルを点灯	`0-3,0-3,green`
`x,y,off`	指定座標のピクセルを消灯	`3,3,off`

色の指定方法:

HTML色名: red, blue, green, white など
16進数: #ff0000
RGB: 255,0,0（ピクセル設定では使用不可）
CheerLights色名: warmwhite など
消灯: off

🔄 回転・反転

コマンド	内容
`R0` / `R90` / `R180` / `R270`	ディスプレイを指定角度で回転
`FH`	水平方向に反転（左右反転）
`FV`	垂直方向に反転（上下反転）

📝 テキストスクロール

msg.payload に通常の文字列を送ると、8×8 LEDに自動スクロール表示されます。

プロパティ	内容	デフォルト
`msg.payload`	スクロール表示するテキスト	-
`msg.color`	テキストの色	white
`msg.background`	背景色	off（消灯）
`msg.speed`	スクロール速度（1〜10）	3

🔆 明るさ調整

コマンド	内容
`D0`	LEDの明るさを低く設定（暗い環境向け）
`D1`	LEDの明るさを高く設定（通常）

🎯 5. 実用的な使用パターン

📥 サンプルフローのインポート方法:

下のサンプルフローJSONをコピー
Node-REDエディタで メニュー → 読み込み を選択
JSONをペーストして「読み込み」をクリック

⚠️ このノードはRaspberry Pi + Sense HATがある環境のみで実際に動作します。

パターン1: センサーデータの読み取りと確認

Sense HATの全センサーデータをデバッグパネルで確認する基本パターンです。

📋 サンプルフロー（クリックで展開）

全センサーデータをデバッグパネルに表示します

[ { "id": "tab_sensehat_01", "type": "tab", "label": "Sense HAT センサー読み取り", "disabled": false, "info": "", "env": [] }, { "id": "sensehat_in_01", "type": "rpi-sensehat in", "z": "tab_sensehat_01", "name": "Sense HAT 入力", "motion": true, "env": true, "stick": true, "x": 160, "y": 200, "wires": [["debug_all_01"]] }, { "id": "debug_all_01", "type": "debug", "z": "tab_sensehat_01", "name": "センサーデータ確認", "active": true, "tosidebar": true, "console": false, "tostatus": false, "complete": "true", "targetType": "full", "statusVal": "", "statusType": "auto", "x": 400, "y": 200, "wires": [] } ]

パターン2: 環境データのみ取得してLEDに温度表示

環境センサーのデータを取得し、温度に応じてLEDの色を変えるパターンです。

📋 サンプルフロー（クリックで展開）

温度が30℃以上なら赤、25℃以上なら橙、それ以外は青でLEDを点灯します

[ { "id": "tab_sensehat_02", "type": "tab", "label": "Sense HAT 温度表示", "disabled": false, "info": "", "env": [] }, { "id": "sensehat_in_02", "type": "rpi-sensehat in", "z": "tab_sensehat_02", "name": "環境センサー", "motion": false, "env": true, "stick": false, "x": 160, "y": 200, "wires": [["func_temp_color_02"]] }, { "id": "func_temp_color_02", "type": "function", "z": "tab_sensehat_02", "name": "温度→LED色変換", "func": "if (msg.topic !== 'environment') return null;\nvar temp = msg.payload.temperature;\nvar color;\nif (temp >= 30) {\n color = 'red';\n} else if (temp >= 25) {\n color = 'orange';\n} else {\n color = 'blue';\n}\nmsg.payload = '*,*,' + color;\nreturn msg;", "outputs": 1, "timeout": 0, "noerr": 0, "initialize": "", "finalize": "", "libs": [], "x": 360, "y": 200, "wires": [["sensehat_out_02"]] }, { "id": "sensehat_out_02", "type": "rpi-sensehat out", "z": "tab_sensehat_02", "name": "LED表示", "x": 560, "y": 200, "wires": [] } ]

パターン3: ジョイスティックでLEDを制御

ジョイスティックの操作に応じてLEDにメッセージをスクロール表示するパターンです。

📋 サンプルフロー（クリックで展開）

ENTERキーを押すと "Hello!" をスクロール表示します

[ { "id": "tab_sensehat_03", "type": "tab", "label": "Sense HAT ジョイスティック制御", "disabled": false, "info": "", "env": [] }, { "id": "sensehat_in_03", "type": "rpi-sensehat in", "z": "tab_sensehat_03", "name": "ジョイスティック入力", "motion": false, "env": false, "stick": true, "x": 160, "y": 200, "wires": [["switch_03"]] }, { "id": "switch_03", "type": "switch", "z": "tab_sensehat_03", "name": "ENTER押下のみ通過", "property": "payload.key", "propertyType": "msg", "rules": [ { "t": "eq", "v": "ENTER", "vt": "str" } ], "checkall": "true", "repair": false, "outputs": 1, "x": 360, "y": 200, "wires": [["func_scroll_03"]] }, { "id": "func_scroll_03", "type": "function", "z": "tab_sensehat_03", "name": "スクロールメッセージ設定", "func": "if (msg.payload.state !== 1) return null;\nmsg.payload = 'Hello!';\nmsg.color = 'yellow';\nmsg.speed = 5;\nreturn msg;", "outputs": 1, "timeout": 0, "noerr": 0, "initialize": "", "finalize": "", "libs": [], "x": 580, "y": 200, "wires": [["sensehat_out_03"]] }, { "id": "sensehat_out_03", "type": "rpi-sensehat out", "z": "tab_sensehat_03", "name": "LEDスクロール", "x": 800, "y": 200, "wires": [] } ]

パターン4: LED全面制御とテキスト表示

InjectノードからLEDの各種コントロールコマンドを手動で送信するパターンです。

📋 サンプルフロー（クリックで展開）

各種コマンドの動作確認に使用できます

[ { "id": "tab_sensehat_04", "type": "tab", "label": "Sense HAT LED制御コマンド", "disabled": false, "info": "", "env": [] }, { "id": "inject_scroll_04", "type": "inject", "z": "tab_sensehat_04", "name": "テキストスクロール", "props": [ {"p": "payload"}, {"p": "color", "v": "cyan", "vt": "str"}, {"p": "speed", "v": "5", "vt": "num"} ], "repeat": "", "crontab": "", "once": false, "onceDelay": 0.1, "topic": "", "payload": "Hello Node-RED!", "payloadType": "str", "x": 160, "y": 120, "wires": [["sensehat_out_04"]] }, { "id": "inject_pixel_04", "type": "inject", "z": "tab_sensehat_04", "name": "中心ピクセル赤点灯", "props": [{"p": "payload"}], "repeat": "", "crontab": "", "once": false, "onceDelay": 0.1, "topic": "", "payload": "3,3,red", "payloadType": "str", "x": 170, "y": 180, "wires": [["sensehat_out_04"]] }, { "id": "inject_alloff_04", "type": "inject", "z": "tab_sensehat_04", "name": "全消灯", "props": [{"p": "payload"}], "repeat": "", "crontab": "", "once": false, "onceDelay": 0.1, "topic": "", "payload": "*,*,off", "payloadType": "str", "x": 130, "y": 240, "wires": [["sensehat_out_04"]] }, { "id": "inject_rotate_04", "type": "inject", "z": "tab_sensehat_04", "name": "90度回転", "props": [{"p": "payload"}], "repeat": "", "crontab": "", "once": false, "onceDelay": 0.1, "topic": "", "payload": "R90", "payloadType": "str", "x": 130, "y": 300, "wires": [["sensehat_out_04"]] }, { "id": "inject_bright_04", "type": "inject", "z": "tab_sensehat_04", "name": "明るさ低", "props": [{"p": "payload"}], "repeat": "", "crontab": "", "once": false, "onceDelay": 0.1, "topic": "", "payload": "D0", "payloadType": "str", "x": 130, "y": 360, "wires": [["sensehat_out_04"]] }, { "id": "sensehat_out_04", "type": "rpi-sensehat out", "z": "tab_sensehat_04", "name": "LED制御", "x": 420, "y": 240, "wires": [] } ]

📝 6. 演習問題

演習1: センサーデータのフィルタリング初級

課題: rpi-sensehat in から来るメッセージをtopicで振り分け、環境データのみデバッグに表示するフローを作成してください。

✅ 成功の条件:

デバッグパネルに msg.topic: "environment" のメッセージのみが約1秒ごとに表示される
motion や joystick のメッセージはデバッグパネルに一切表示されない
デバッグパネルのペイロードに temperature・humidity・pressure の3つのキーが含まれている

ヒント: SwitchノードでSwitchの条件を msg.topic == "environment" にします。

📋 解答フロー（クリックで展開）

[ { "id": "tab_ex1", "type": "tab", "label": "演習1: 環境データフィルタ", "disabled": false, "info": "", "env": [] }, { "id": "sensehat_in_ex1", "type": "rpi-sensehat in", "z": "tab_ex1", "name": "Sense HAT", "motion": true, "env": true, "stick": true, "x": 160, "y": 200, "wires": [["switch_ex1"]] }, { "id": "switch_ex1", "type": "switch", "z": "tab_ex1", "name": "環境データのみ通過", "property": "topic", "propertyType": "msg", "rules": [ { "t": "eq", "v": "environment", "vt": "str" } ], "checkall": "true", "repair": false, "outputs": 1, "x": 370, "y": 200, "wires": [["debug_ex1"]] }, { "id": "debug_ex1", "type": "debug", "z": "tab_ex1", "name": "環境データ", "active": true, "tosidebar": true, "console": false, "tostatus": false, "complete": "payload", "targetType": "msg", "statusVal": "", "statusType": "auto", "x": 570, "y": 200, "wires": [] } ]

演習2: ジョイスティックでLED色変更中級

課題: ジョイスティックの各方向（UP/DOWN/LEFT/RIGHT）に対応した色でLED全面を点灯させるフローを作成してください。

UP → 赤（red）
DOWN → 青（blue）
LEFT → 緑（green）
RIGHT → 黄（yellow）

✅ 成功の条件:

ジョイスティックを上（UP）に倒すと、8×8 LED 64個がすべて赤に点灯する
下（DOWN）は青、左（LEFT）は緑、右（RIGHT）は黄色に、それぞれ全面点灯する
ENTER キーや長押し（state: 2）では何も起きない（余分な反応がない）
方向を変えるたびに即座に色が切り替わる（前の色が残らない）

ヒント: Switchノードで msg.payload.key の値（UP/DOWN/LEFT/RIGHT）ごとに出力を分岐し、各Changeノードで msg.payload を *,*,色 に設定します。

📋 解答フロー（クリックで展開）

[ { "id": "tab_ex2", "type": "tab", "label": "演習2: ジョイスティックLED色変更", "disabled": false, "info": "", "env": [] }, { "id": "sensehat_in_ex2", "type": "rpi-sensehat in", "z": "tab_ex2", "name": "ジョイスティック入力", "motion": false, "env": false, "stick": true, "x": 100, "y": 400, "wires": [["switch_ex2"]] }, { "id": "switch_ex2", "type": "switch", "z": "tab_ex2", "name": "payload.key?", "property": "payload.key", "propertyType": "msg", "rules": [ {"t": "eq", "v": "UP", "vt": "str"}, {"t": "eq", "v": "DOWN", "vt": "str"}, {"t": "eq", "v": "LEFT", "vt": "str"}, {"t": "eq", "v": "RIGHT", "vt": "str"} ], "checkall": "false", "repair": false, "outputs": 4, "x": 310, "y": 400, "wires": [["change_up_ex2"], ["change_down_ex2"], ["change_left_ex2"], ["change_right_ex2"]] }, { "id": "change_up_ex2", "type": "change", "z": "tab_ex2", "name": "UP: red", "rules": [{"t": "set", "p": "payload", "pt": "msg", "to": "*,*,red", "tot": "str"}], "action": "", "property": "", "from": "", "to": "", "reg": false, "x": 500, "y": 340, "wires": [["junction_ex2"]] }, { "id": "change_down_ex2", "type": "change", "z": "tab_ex2", "name": "DOWN: blue", "rules": [{"t": "set", "p": "payload", "pt": "msg", "to": "*,*,blue", "tot": "str"}], "action": "", "property": "", "from": "", "to": "", "reg": false, "x": 510, "y": 380, "wires": [["junction_ex2"]] }, { "id": "change_left_ex2", "type": "change", "z": "tab_ex2", "name": "LEFT: green", "rules": [{"t": "set", "p": "payload", "pt": "msg", "to": "*,*,green", "tot": "str"}], "action": "", "property": "", "from": "", "to": "", "reg": false, "x": 510, "y": 420, "wires": [["junction_ex2"]] }, { "id": "change_right_ex2", "type": "change", "z": "tab_ex2", "name": "RIGHT: yellow", "rules": [{"t": "set", "p": "payload", "pt": "msg", "to": "*,*,yellow", "tot": "str"}], "action": "", "property": "", "from": "", "to": "", "reg": false, "x": 520, "y": 460, "wires": [["junction_ex2"]] }, { "id": "junction_ex2", "type": "junction", "z": "tab_ex2", "x": 660, "y": 400, "wires": [["sensehat_out_ex2"]] }, { "id": "sensehat_out_ex2", "type": "rpi-sensehat out", "z": "tab_ex2", "name": "LED全面表示", "x": 770, "y": 400, "wires": [] } ]

演習3: 傾き検知アラート上級

課題: モーションセンサーの傾き（orientation）を監視し、Sense HATが水平から30度以上傾いたときにLEDを点灯させるフローを作成してください。元に戻したら3秒後に自動消灯します。

✅ 成功の条件:

Sense HAT が水平（机の上など）に置かれている間は、LED は消灯したまま変化しない
前後または左右に30度以上傾けると、LED 全面がオレンジ色に点灯する
傾けている間は LED が点灯し続ける
水平に戻してから3秒後に LED が自動的に消灯する（手動操作不要）

💡 なぜ傾きを使うのか: orientation.roll（左右の傾き）と orientation.pitch（前後の傾き）は、ボードを手で傾けるだけで確実に大きく変化します。実際に手に持って試してみましょう。

ヒント:

Functionノードで msg.topic === 'motion' のときのみ処理し、msg.payload.orientation.roll と msg.payload.orientation.pitch を確認します
Triggerノードの「延長」を有効にすると、傾けている間は消灯タイマーがリセットされ続け、戻したときだけカウントが始まります

📋 解答フロー（クリックで展開）

[ { "id": "tab_ex3", "type": "tab", "label": "演習3: 傾き検知アラート", "disabled": false, "info": "", "env": [] }, { "id": "sensehat_in_ex3", "type": "rpi-sensehat in", "z": "tab_ex3", "name": "モーションセンサー", "motion": true, "env": false, "stick": false, "x": 160, "y": 200, "wires": [["func_tilt_ex3"]] }, { "id": "func_tilt_ex3", "type": "function", "z": "tab_ex3", "name": "傾き検知", "func": "if (msg.topic !== 'motion') return null;\nvar roll = Math.abs(msg.payload.orientation.roll);\nvar pitch = Math.abs(msg.payload.orientation.pitch);\nif (roll > 30 || pitch > 30) {\n msg.payload = '*,*,orange';\n return msg;\n}\nreturn null;", "outputs": 1, "timeout": 0, "noerr": 0, "initialize": "", "finalize": "", "libs": [], "x": 370, "y": 200, "wires": [["trigger_ex3"]] }, { "id": "trigger_ex3", "type": "trigger", "z": "tab_ex3", "name": "戻してから3秒で消灯", "op1": "", "op2": "*,*,off", "op1type": "pay", "op2type": "str", "duration": "3", "extend": true, "overrideDelay": false, "units": "s", "reset": "", "bytopic": "all", "topic": "topic", "outputs": 1, "x": 590, "y": 200, "wires": [["sensehat_out_ex3"]] }, { "id": "sensehat_out_ex3", "type": "rpi-sensehat out", "z": "tab_ex3", "name": "LEDアラート", "x": 800, "y": 200, "wires": [] } ]

🔧 7. トラブルシューティング

症状	原因	解決方法
ノードが「赤いエラー」状態になる	Raspberry Pi以外の環境で実行している	Raspberry Pi上のNode-REDで実行してください
ノードが起動しない / Sense HATが応答しない	Sense HATが正しく接続されていない	電源を切ってから再接続し、`sudo apt install sense-hat` を実行
温度が実際より高く表示される	CPUの熱がSense HATの温度センサーに影響している	Functionノードで補正値を引く（例: `temp - 5`）
モーションデータが多すぎる	約10回/秒で送信されるため過負荷になることがある	Switchノードやフローコンテキストを使い、一定間隔でのみ処理する
LEDにコマンドが効かない	`msg.payload` の書式が間違っている	座標は `x,y,色`（スペースなし）、色はHTML色名かHEXで指定

📖 8. まとめ

💡 Pi Sense HATノードのポイント:

🍓 Raspberry Pi + Sense HATが必須 — 他の環境では動作しません
📡 入力ノード: モーション/環境/ジョイスティックの3種類のセンサーをまとめて読み取り
💡 出力ノード: msg.payload の文字列コマンドで8×8 LEDを制御
🌡️ 温度補正に注意: CPUの熱影響を受けるため、必要に応じて補正値を引く
⚡ モーションデータは高頻度: 約10回/秒のため、フィルタリングして使用する

🍓 Node-RED Pi Sense HATノード ガイド

📚 1. Pi Sense HATノードとは?

📡 センサー読み取り（入力ノード）

💡 LED制御（出力ノード）

📦 ノードの構成

⚙️ 2. 設定項目一覧

rpi-sensehat in（入力ノード）

rpi-sensehat out（出力ノード）

📤 3. 入力ノードの出力データ

モーションイベント topic: "motion"

環境イベント topic: "environment"

ジョイスティックイベント topic: "joystick"

📥 4. 出力ノードへの入力コマンド

💡 ピクセル設定

🔄 回転・反転

📝 テキストスクロール

🔆 明るさ調整

🎯 5. 実用的な使用パターン

パターン1: センサーデータの読み取りと確認

パターン2: 環境データのみ取得してLEDに温度表示

パターン3: ジョイスティックでLEDを制御

パターン4: LED全面制御とテキスト表示

📝 6. 演習問題

演習1: センサーデータのフィルタリング 初級

演習2: ジョイスティックでLED色変更 中級

演習3: 傾き検知アラート 上級

🔧 7. トラブルシューティング

📖 8. まとめ

🔗 参考リンク

🍓 Node-RED Pi Sense HATノードガイド

演習1: センサーデータのフィルタリング初級

演習2: ジョイスティックでLED色変更中級

演習3: 傾き検知アラート上級