Workshop « Vitrine pixels » : on fabrique un petit écran de 9 pixels de couleur, soudé sur une plaque à pastilles et piloté par un Arduino. C'est la maquette d'apprentissage avant la grande matrice 7 × 39.

Le principe à retenir : on n'allume jamais les 9 LED en même temps. On allume une ligne à la fois, très vite (environ 333 fois par seconde), et l'œil voit une image fixe. C'est le multiplexage. Tout est expliqué en détail dans les commentaires de matrice_3x3.ino.

1. Le matériel

Quoi	Combien	Remarque
Arduino Uno + câble USB	1
LED RGB 5 mm à cathode commune	9	4 pattes ; vérifier « common cathode » à l'achat
Transistor BC337 (NPN)	3	ou 2N2222 / S8050 : attention, pattes dans un autre ordre (voir 2)
Résistance 220 Ω	3	pour le rouge
Résistance 150 Ω	6	pour le vert et le bleu
Résistance 1 kΩ	3	pour les bases des transistors
Plaque à pastilles (pas 2,54 mm)	1	au moins 32 × 34 trous
Fil nu étamé (ou chutes de pattes de résistances)	~1 m	pour les liaisons côté soudures
Fil isolé fin (monobrin)	~50 cm	pour les 3 lignes de cathodes
Fils souples avec embout mâle (« Dupont »)	13	vers l'Arduino : 9 rouges/verts/bleus, 3 jaunes, 1 noir
Fer à souder, étain, pince coupante, pince plate

2. Reconnaître les composants

La LED RGB à cathode commune

Elle contient 3 petites LED (rouge, verte, bleue) qui partagent la même patte « moins » : la cathode commune, qui est la patte la plus longue.

      ___
     /   \        Ordre des pattes le plus courant :
    |     |
    |_____|         R   K   G   B
     | | | |        │   │   │   └ bleu
     | | | |        │   │   └──── vert
     R K | |        │   └──────── cathode (la plus longue)
         G B        └──────────── rouge (souvent côté du méplat)

⚠️ L'ordre peut changer selon le fabricant. Testez une LED avant de souder : cathode au GND de l'Arduino, et chaque autre patte, l'une après l'autre, au 5V à travers une résistance de 220 Ω (jamais sans résistance !).

Le transistor BC337

C'est un interrupteur électronique : quand un petit courant entre par la base (B), il laisse passer un gros courant entre le collecteur (C) et l'émetteur (E). Ici, chaque transistor allume ou éteint une ligne de LED.

Face plate vers vous, pattes vers le bas, de gauche à droite : C – B – E.

⚠️ Le 2N2222 et le S8050 ont l'ordre inverse : E – B – C. Si vous les utilisez, tournez-les d'un demi-tour (face plate vers le haut de la plaque).

Les résistances

Elles freinent le courant pour protéger les LED et l'Arduino. On lit leur valeur avec les anneaux de couleur :

Valeur	Anneaux	Rôle
220 Ω	rouge – rouge – marron	LED rouges
150 Ω	marron – vert – marron	LED vertes et bleues
1 kΩ	marron – noir – rouge	bases des transistors

Une résistance n'a pas de sens : on peut la souder dans les deux sens.

3. Le schéma électrique

Comment le lire :

À gauche, l'Arduino. Ses broches D2 à D10 envoient la couleur, ses broches D11 à D13 choisissent la ligne allumée.
Les 9 lignes verticales : chaque broche D2 à D10 passe par une résistance, puis rejoint les anodes d'une même couleur dans une même colonne de la matrice. Par exemple, D2 alimente le rouge des 3 LED de la colonne de gauche.
Les 3 lignes horizontales relient les cathodes d'une même ligne de LED, puis vont au collecteur d'un transistor.
À droite, les transistors : leur base est commandée par D11, D12 ou D13 (à travers 1 kΩ), et leur émetteur est relié au GND (la masse).

Un pixel s'allume quand sa ligne est active (transistor passant) et que sa colonne envoie de la couleur. C'est le croisement des deux qui choisit le pixel.

Broche Arduino	Rôle
D2, D3, D4	rouge, vert, bleu de la colonne 0 (gauche)
D5, D6, D7	rouge, vert, bleu de la colonne 1 (milieu)
D8, D9, D10	rouge, vert, bleu de la colonne 2 (droite)
D11, D12, D13	lignes 0 (haut), 1, 2 (bas), par les transistors T0, T1, T2
GND	masse : émetteurs des 3 transistors

4. Le montage sur plaque à pastilles

Le plan en haut de cette page montre la plaque des deux côtés :

À gauche, côté composants : ce qu'on voit quand la plaque est posée devant soi, composants vers le haut.
À droite, côté soudures : la plaque retournée. ⚠️ C'est une image en miroir : ce qui était à gauche se retrouve à droite. Les numéros de colonnes aident à s'y retrouver.

Les trous sont repérés par colonne (de 1 à 32, de gauche à droite côté composants) et ligne (de 1 à 34, de haut en bas).

L'idée du câblage

Les colonnes de couleur (anodes) sont des fils nus verticaux, côté soudures. Comme les 3 LED d'une colonne sont alignées, leurs pattes R tombent dans la même colonne de trous : un fil nu droit les relie toutes, puis rejoint la résistance.
Les lignes de cathodes croisent les colonnes : on ne peut pas les faire en fil nu du même côté (ça ferait un court-circuit !). On les fait donc en fil isolé, côté composants, qui passe par-dessus.
Chaque fil isolé arrive dans le trou juste à côté de la patte à relier ; on fait la liaison côté soudures avec une goutte d'étain ou un bout de fil nu.

Où va chaque composant

Composant	Trous (colonne, ligne)
Résistances 220 Ω (rouge)	col. 3, 9, 15 : lignes 3 → 7
Résistances 150 Ω (vert)	col. 5, 11, 17 : lignes 3 → 7
Résistances 150 Ω (bleu)	col. 6, 12, 18 : lignes 8 → 12
LED de la ligne 0 (haut)	ligne 19 ; colonnes 3-6, 9-12, 15-18 (pattes R K G B)
LED de la ligne 1	ligne 25 ; mêmes colonnes
LED de la ligne 2 (bas)	ligne 31 ; mêmes colonnes
Transistors T0, T1, T2	lignes 20, 26, 32 ; colonnes 22 (C), 23 (B), 24 (E)
Résistances 1 kΩ (bases)	lignes 21, 27, 33 ; colonnes 23 → 27

Pourquoi des LED espacées de 6 trous (15 mm) ? Pour laisser de la place aux fils et aux doigts. La matrice finale aura un pas de 10 mm. Pour tester la diffusion de la lumière à 10 mm, on peut refaire une version au pas de 4 trous (10,16 mm), mais le câblage est beaucoup plus serré.

5. Souder, étape par étape

On soude des composants les plus bas aux plus hauts : la plaque reste stable quand on la retourne.

Les fils nus (côté soudures) : les 9 colonnes de couleur, le bus de masse (colonne 31) et les petits ponts. Suivez le plan de droite.
Les 12 résistances, couchées à plat contre la plaque (le long des colonnes pour les 9 résistances de couleur, le long des lignes pour les 1 kΩ). Vérifiez les couleurs : 220 Ω pour le rouge, 150 Ω pour le vert et le bleu, 1 kΩ pour les bases.
Les 3 transistors, face plate vers le bas de la plaque. Ne chauffez pas plus de 3 secondes par patte.
Les 9 LED : patte la plus longue (K) en 2e position. Testez chaque LED avant (voir partie 2).
Les 3 fils isolés des cathodes (côté composants).
Les 13 fils vers l'Arduino (voir partie 6).

Conseils de soudure :

Le fer chauffe la pastille et la patte en même temps, puis on apporte l'étain. Une bonne soudure est brillante et en forme de petit volcan.
Après chaque étape, vérifiez qu'aucune goutte d'étain ne relie deux pastilles voisines par erreur, surtout entre les colonnes de couleur voisines (G et B ne sont qu'à un trou d'écart !).
Coupez les pattes qui dépassent après avoir soudé. Gardez les chutes : elles font d'excellents fils nus.

6. Relier à l'Arduino

Fil	Trou sur la plaque (col., ligne)	Broche Arduino
🔴 rouge colonne 0	3, 2	D2
🟢 vert colonne 0	5, 2	D3
🔵 bleu colonne 0	6, 2	D4
🔴 rouge colonne 1	9, 2	D5
🟢 vert colonne 1	11, 2	D6
🔵 bleu colonne 1	12, 2	D7
🔴 rouge colonne 2	15, 2	D8
🟢 vert colonne 2	17, 2	D9
🔵 bleu colonne 2	18, 2	D10
🟡 ligne 0	28, 21	D11
🟡 ligne 1	29, 27	D12
🟡 ligne 2	30, 33	D13
⚫ masse	31, 18	GND (à côté de D13)

Pas besoin d'alimentation externe : 9 LED à 15 mA, une seule ligne à la fois, c'est au maximum ~135 mA. Le port USB suffit.

7. Téléverser le programme et tester

Installez l'IDE Arduino et la bibliothèque TimerOne (Outils → Gérer les bibliothèques… → « TimerOne » → Installer).
Ouvrez matrice_3x3.ino.
Outils → Type de carte → Arduino Uno ; Outils → Port → le bon port.
Téléverser.

La première animation, animTestPixels, allume chaque pixel l'un après l'autre, en rouge, puis en vert, puis en bleu, de gauche à droite et de haut en bas. C'est le test de câblage : notez tout pixel qui ne s'allume pas, ou pas au bon endroit, ou pas dans la bonne couleur.

Ensuite, les animations s'enchaînent : aplats de couleur, chenille, damier, balayages, scintillement. Pour créer les vôtres, lisez les parties 5 et 6 du programme.

8. Ça ne marche pas ?

Symptôme	Cause probable	Solution
Rien ne s'allume	Fil de masse (GND) absent	Vérifier le fil noir et le bus de masse (col. 31)
	Transistors à l'envers	Vérifier C-B-E (BC337) ou E-B-C (2N2222)
Une ligne entière reste éteinte	Transistor mal soudé ou à l'envers	Vérifier T0, T1 ou T2 et sa résistance de base
	Fil isolé de cathode mal soudé	Vérifier le pont entre la patte K et le fil
Une couleur manque sur toute une colonne	Résistance ou fil nu de colonne mal soudé	Suivre la colonne côté soudures
	Mauvais fil sur l'Arduino	Comparer avec le tableau de la partie 6
Un seul pixel ne marche pas	LED mal soudée, ou grillée	Ressouder, ou tester la LED seule
Couleurs mélangées (rouge à la place du bleu…)	Ordre des pattes de la LED différent	Tester la LED (partie 2) ; corriger dans le code (`pinsCouleur`)
Deux couleurs s'allument ensemble	Pont d'étain entre deux colonnes voisines	Chauffer et retirer l'étain en trop (tresse à dessouder)
Légers reflets sur des pixels éteints (« fantômes »)	Normal si très faible	Le code éteint déjà les lignes avant de changer les couleurs
L'image clignote	`DUREE_LIGNE_US` trop grand	Revenir à 1000 dans le code
La petite LED « L » de l'Arduino scintille	Normal : elle est sur la broche 13 (ligne 2)	Rien à faire

9. Le fichier Fritzing

matrice_3x3.fzz s'ouvre avec Fritzing (version 1.0 ou plus récente). Il contient :

la vue Schéma : le même circuit que la partie 3, avec les symboles de Fritzing (aperçu) ;
la vue Platine d'essai : la plaque à pastilles reliée à l'Arduino. Les fils gris sont les liaisons en fil nu (côté soudures), les fils noirs sur la plaque sont les fils isolés des cathodes.

La vue Circuit imprimé n'est pas utilisée (pièces non placées).

Les scripts du dossier outils/ régénèrent le fichier Fritzing, le plan d'implantation et le schéma électrique si on modifie le montage :

python3 outils/gen_fzz.py matrice_3x3.fzz

python3 outils/render_plaque.py schemas/implantation_plaque.svg

python3 outils/schema_electrique.py schemas/schema_electrique.svg

README.md Unescape Escape

Maquette 3 × 3 : matrice de LED RGB multiplexée