NodeRed

Node-RED – Visuelle Programmierung für IoT

Node-RED ist ein grafisches Programmierwerkzeug auf Basis von Node.js, das ursprünglich von IBM entwickelt wurde und heute als Open-Source-Projekt der OpenJS Foundation gepflegt wird. Es ermöglicht das einfache Verknüpfen von Geräten, APIs und Online-Diensten – perfekt für IoT-, Automatisierungs- und Datenverarbeitungsprojekte.

💡 Kernprinzip von Node-RED:

• Visuelle Programmierung: Statt Code zu schreiben, ziehst du Bausteine (Nodes) auf eine Arbeitsfläche und verbindest sie zu einem Flow.
• Flexibilität: Jeder Baustein hat eine spezifische Aufgabe (z. B. Sensordaten einlesen, Daten verarbeiten, Nachrichten senden).
• Erweiterbar: Du kannst eigene Logik mit JavaScript hinzufügen – musst es aber nicht.

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🔧 Wie Node-RED funktioniert

Node-RED basiert auf Node.js und läuft auf praktisch jeder Plattform, einschließlich Embedded-Systemen wie dem Raspberry Pi. Es ist dank großer Community und zahlreicher Erweiterungen sehr flexibel und weit verbreitet.

Feature	Beschreibung
Web-Interface	Du baust deine Flows visuell im Browser zusammen.
Deploy mit einem Klick	Keine komplizierte Kompilierung – einfach Deploy klicken, und dein Flow wird sofort aktiv.
Echtzeit-Feedback	Sieh sofort, ob deine Flows funktionieren.

💬 Beispiel-Flow:

1. MQTT-Sensordaten eines ESP32 einlesen.
2. Werte filtern (z. B. Schwellenwert für Temperatur).
3. Ergebnisse anzeigen (z. B. per Telegram-Bot oder Dashboard).

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🎯 Warum Node-RED perfekt zu DOITPi passt

Node-RED ist ideal für DOITPi, weil es:

Zielgruppe	Nutzen
Lehrkräfte	IoT- und Automatisierungsprojekte anschaulich vermitteln.
Lernende	Sofort sichtbare Ergebnisse – Zusammenhänge zwischen Hardware, Software und Cloud-Diensten verstehen.
Entwickler:innen	Prototypen bauen oder REST-APIs und Docker-Container elegant verbinden.

💡 Fun Fact:

Node-RED ist für DOITPi das, was Lego Mindstorms für den Informatikunterricht war – nur flexibler und offener.

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🚀 Node-RED in der Praxis mit DOITPi

Node-RED verwenden

Node-RED ist auf DOITPi vorinstalliert und läuft standardmäßig unter:

👉 http://:1880

Falls Node-RED nicht läuft:

sudo systemctl status nodered.service

sudo systemctl start nodered.service

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📌 Inject-Node: Nachrichten manuell oder zeitgesteuert injizieren

Der Inject-Node ist der Startpunkt für jeden Flow in Node-RED. Mit ihm kannst du manuell oder automatisch Nachrichten in deinen Flow einspeisen – ideal für Tests oder einfache Automatisierungen.

🔧 So funktioniert’s

1. Node platzieren: Ziehe den Inject-Node aus der Palette auf die Arbeitsfläche.
2. Payload konfigurieren:
   • Doppelklick auf den Node -> Wähle den Payload-Typ (z. B. String, Timestamp, Boolean).
   • Beispiel: Gib "Hello, world!" als String ein.
3. Auslöser festlegen:
   • Manuell: Klick auf den Button am Node.
   • Automatisch: Aktiviere "Repeat" und wähle ein Intervall (z. B. alle 5 Sekunden).
4. Debug-Node anschließen: Verbinde den Output des Inject-Nodes mit einem Debug-Node, um die Nachricht im Debug-Tab anzuzeigen.
5. Testen: Klicke auf "Deploy" und dann auf den Inject-Button – die Nachricht erscheint sofort im Debug-Fenster.

💡 Tipps für den Unterricht

• Einstiegsübung: Lass Schüler:innen einen Inject-Node mit einer Begrüßungsnachricht (z. B. "Hallo Klasse!") erstellen.
• Erweiterung: Kombiniere den Inject-Node mit einem Function-Node, um die Nachricht zu bearbeiten (z. B. in Großbuchstaben umwandeln).

⚠️ Häufige Fehler

• Nachricht erscheint nicht? Prüfe, ob der Debug-Node verbunden ist und der Flow deployed wurde. Zusätzliche Tipps:
  • Stelle sicher, dass der Inject-Node aktiviert ist (z. B. "Repeat" oder manueller Trigger).
  • Überprüfe im Debug-Tab, ob Fehlermeldungen angezeigt werden.
  • Falls der Exec-Node verwendet wird: Teste den Befehl manuell im Terminal (z. B. vcgencmd measure_temp).
  • Prüfe, ob die Payload im Function-Node korrekt verarbeitet wird (z. B. msg.payload nicht undefined).

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🌡️ Node-RED Flow: CPU-Temperatur des Raspberry Pi auslesen und anzeigen

Mit diesem einfachen Flow kannst du die CPU-Temperatur deines Raspberry Pi regelmäßig auslesen und im Debug-Fenster von Node-RED anzeigen. Ideal für Monitoring, Automatisierungen oder Unterrichtsprojekte.

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🔧 Benötigte Nodes

Node	Funktion
Inject	Löst den Flow zeitgesteuert (z. B. alle 60 Sekunden) aus.
Exec	Führt den Shell-Befehl vcgencmd measure_temp aus.
Function	Extrahiert die Temperatur aus dem Roh-String und bereitet sie auf.
Debug	Zeigt die extrahierte Temperatur im Debug-Tab an.

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📋 Schritt-für-Schritt-Anleitung

1. Inject-Node konfigurieren

   • Platziere einen Inject-Node auf der Arbeitsfläche.
   • Haken setzen, um einmaliges Injizieren nach 0,1 Sekunden auszulösen.
   • Setze den Auslöser auf "Wiederholung" mit einem Intervall von z. B. 60 Sekunden (für regelmäßige Abfrage).

2. Exec-Node einrichten

   • Füge einen Exec-Node hinzu und verbinde ihn mit dem Inject-Node.

   • Gib im Feld "Command" folgenden Befehl ein:

     vcgencmd measure_temp

   • Hinweis: Dieser Befehl ist standardmäßig auf dem Raspberry Pi verfügbar und gibt die Temperatur im Format temp=42.0'C zurück.

3. Function-Node für Datenaufbereitung

   • Füge einen Function-Node hinzu und verbinde ihn mit dem Exec-Node.

   • Nutze folgenden JavaScript-Code, um die Temperatur zu extrahieren:

     // Extrahiere die Temperatur aus dem String (z. B. "temp=42.0'C")
     var tempString = msg.payload;
     var matches = tempString.match(/temp=([0-9.]+)'C/);
     
     if (matches && matches.length > 1) {
         // Erstelle ein sauberes Payload-Objekt
         msg.payload = {
             temperature: parseFloat(matches[1]),
             unit: "°C",
             timestamp: new Date().toISOString()
         };
     } else {
         // Fehlermeldung, falls die Extraktion fehlschlägt
         msg.payload = { 
             error: "Temperatur konnte nicht extrahiert werden", 
             raw: tempString, 
             timestamp: new Date().toISOString() };
     }
     return msg;

   

4. Debug-Node anschließen

   • Füge einen Debug-Node hinzu und verbinde ihn mit dem Function-Node.
   • Setze den Debug-Node auf "msg.payload", um die aufbereiteten Daten anzuzeigen.

5. Flow deployen und testen

   • Klicke auf "Deploy".
   • Die CPU-Temperatur wird nun automatisch alle 60 Sekunden im Debug-Tab angezeigt.

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⚠️ Häufige Fehler und Lösungen

Problem	Lösung
Exec-Node gibt keine Daten aus	Prüfe, ob der Befehl vcgencmd measure_temp im Terminal funktioniert.
Temperatur wird nicht extrahiert	Überprüfe den Regulären Ausdruck im Function-Node (z. B. /temp=([0-9.]+)'C/).
Debug zeigt [object Object] an	Stelle sicher, dass der Debug-Node auf "msg.payload" gesetzt ist.

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🎓 Tipps für Lehrkräfte

• Erweiterungsidee: Nutze einen Dashboard-Node, um die Temperatur in einem Echtzeit-Diagramm anzuzeigen.
• Fehlerbehebung: Falls der Exec-Node keine Ausgabe liefert, prüfe, ob der Befehl vcgencmd measure_temp im Terminal des Raspberry Pi funktioniert.

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📌 Nächste Schritte

• Temperaturdaten in eine Datenbank speichern
• Node-RED Dashboard: Echtzeit-Monitoring
• Automatisierungen mit Temperaturwerten

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📊 CPU-Temperatur im Node-RED Dashboard visualisieren

Erweitere den Temperatur-Flow um eine visuelle Anzeige im Node-RED Dashboard – ideal für Echtzeit-Monitoring oder IoT-Projekte.

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🔧 Benötigte Dashboard-Nodes

Node	Funktion
ui_gauge	Zeigt die Temperatur als analoges Messinstrument (z. B. 0–100 °C) an.
ui_text	Zeigt die Temperatur als Text (z. B. "42.0 °C") an.
ui_tab	Erstellt eine Registerkarte im Dashboard (z. B. "Systemmonitoring").
ui_group	Gruppiert Widgets (z. B. "CPU-Status").

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📋 Schritt-für-Schritt-Anleitung

1. Dashboard-Nodes konfigurieren

   • ui_tab: Erstelle eine neue Registerkarte (z. B. Name: "Systemmonitoring").
   • ui_group: Erstelle eine Gruppe (z. B. Name: "CPU-Status").

2. ui_gauge einrichten

   • Füge einen ui_gauge-Node hinzu und verbinde ihn mit dem Function-Node.
   • Konfiguriere die Gauge:
     • Label: CPU Temperatur
     • Einheit: °C
     • Min: 0
     • Max: 100
     • Gruppe: Wähle die zuvor erstellte Gruppe (z. B. "CPU-Status").

3. Dashboard starten

   • Öffne das Dashboard im Browser:

     http://<deine-pi-ip>:1880/ui
     

   • Die CPU-Temperatur wird nun live in der Gauge und/oder als Text angezeigt.

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🎓 Tipps für den Unterricht

• Projektidee: Kombiniere die Temperaturanzeige mit einem Schwellwert-Alarm (z. B. E-Mail-Benachrichtigung bei > 70 °C).
• Erweiterung: Füge ein ui_chart-Widget hinzu, um die Temperatur über die Zeit zu protokollieren.

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⚠️ Häufige Fehler und Lösungen

Problem	Lösung
Dashboard zeigt keine Daten an	Prüfe, ob der Function-Node das korrekte msg.payload-Format liefert.
Gauge bleibt leer	Stelle sicher, dass der ui_gauge-Node mit der richtigen ui_group verknüpft ist.
Text-Widget zeigt [object Object]	Nutze msg.payload = msg.payload.temperature + " °C"; im Function-Node.

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📌 Nächste Schritte

• Node-RED Dashboard: Fortgeschrittene Widgets
• Alarme und Benachrichtigungen einrichten
• Daten in einer Datenbank speichern

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❓ Häufige Fragen zu Node-RED

Frage	Antwort
Brauche ich Programmierkenntnisse?	Nein! Node-RED ist Low-Code – du kannst ohne Code loslegen.
Kann ich Node-RED auf dem Raspberry Pi nutzen?	Ja! Node-RED ist auf DOITPi vorinstalliert und läuft stabil.
Wie erweitere ich Node-RED?	Installiere Nodes aus der Palette (z. B. für MQTT, Telegram, Datenbanken).
Kann ich Flows speichern?	Ja! Flows werden als JSON-Dateien gespeichert und können exportiert/importiert werden.

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📌 Nächste Schritte mit DOITPi

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💡 Warum Node-RED mit DOITPi?

• Einfachheit: Visuelle Programmierung ohne Code – ideal für Einsteiger:innen.
• Flexibilität: Von einfachen IoT-Projekten bis zu komplexen Automatisierungen.
• Praktisch: Perfekt für Schulprojekte, Prototypen und Experimente!