Qu'est-ce qu'une montre à quartz ? | Tout ce que vous devez savoir

Qu'est-ce qu'une montre à quartz ? Comment fonctionne-t-elle ?

 

Une invention révolutionnaire

Qu'est-ce qu'une montre à quartz ? La précision du chronométrage n'a jamais été aussi grande depuis l'invention des montres à quartz .

La première montre-bracelet à quartz a été lancée sur le marché en décembre 1969 par la célèbre marque japonaise Seiko. Mais comment fonctionne-t-elle ? Comment ce cristal de silice permet-il à une montre de fonctionner avec une précision aussi incroyable ?

Commençons par le début.

Électricité

Dès que cela fut possible, au début du XIXe siècle, les horlogers s'attachèrent à utiliser l'électricité pour alimenter les montres. Ils souhaitaient exploiter cette énergie nouvelle, plus régulière et plus facile à contrôler.

Comme nous l'avons vu, l'affichage de l'heure nécessite de transformer un flux d'énergie en impulsions électriques. La mise en œuvre de ce principe dans les montres électriques a débuté avec les premières horloges électriques. Le but de ces horloges était de contrôler le mouvement du pendule. Pour ce faire, un morceau de fer doux, un fer très pur aux propriétés magnétiques particulières, était placé à l'extrémité du pendule. Un électroaimant, situé en dessous, contrôlait son mouvement en fournissant des impulsions électriques régulières.

Par la suite, il est apparu que la forme d'un diapason était optimale grâce à la robustesse de son système de fixation en un point unique. Les vibrations pouvaient alors être utilisées pour réguler directement un train d'engrenages ou pour fournir les impulsions appropriées à un microprocesseur. La forme du diapason s'est avérée être la bonne, et elle reste la norme aujourd'hui.

 

 

Quartz

Le quartz est un minéral dur composé de silice et d'oxygène. Il occupe une place de choix dans le monde de l'horlogerie, puisqu'il est utilisé depuis plus de cinquante ans pour actionner les calibres électroniques. Le quartz n'est pas seulement une pierre brillante et élégante pour décorer une table. Il possède la propriété physique très particulière d'être piézoélectrique. Ce terme inhabituel signifie que le cristal se dilate ou se rétracte lorsqu'un courant électrique le traverse. Le phénomène fonctionne également dans l'autre sens : si l'on pousse, étire ou tord un morceau de quartz, une face se charge positivement tandis que l'autre se charge négativement.

Ce mouvement peut être extrêmement rapide, au point de générer des milliers d'impulsions par seconde pour créer la vibration désirée. Il est important de rappeler que, pour mesurer le temps, il faut transformer l'énergie linéaire en impulsions. De plus, plus on peut diviser la période de temps, plus la mesure est précise. Le quartz est un excellent allié de la précision car ses vibrations sont stables et uniformes lorsqu'un courant électrique le traverse. C'est pourquoi, dès le début du XXe siècle, ingénieurs et horlogers ont travaillé sans relâche pour intégrer le quartz aux mouvements de montres, et ils y sont parvenus.

Comment convertit-on les vibrations de 32 768 Hz d'un minuscule cristal en affichage de l'heure ? Grâce à un circuit diviseur de fréquence. Ce système transforme les vibrations en impulsions envoyées à un petit moteur électrique qui actionne les aiguilles. Sur les écrans numériques, ces impulsions activent directement les segments de l'écran.

Comment fonctionne une montre à quartz ?

Les montres et horloges à quartz fonctionnent grâce à un fascinant mélange de physique et d'électronique. Contrairement aux montres mécaniques, qui utilisent des engrenages et des ressorts, les montres à quartz nécessitent une pile pour fonctionner. Cette pile alimente un petit circuit électronique qui envoie de l'électricité à un oscillateur à cristal de quartz.

Le cristal de quartz, généralement en forme de minuscule diapason, vibre à une fréquence précise lorsqu'il est soumis à une charge électrique. Ce phénomène a été étudié en profondeur pour la première fois par le physicien Pierre Curie, qui a découvert que le quartz pouvait générer un signal électrique lorsqu'il était comprimé – une propriété appelée piézoélectricité.

Dans une montre à quartz, le cristal oscille exactement 32 768 fois par seconde. Ces vibrations sont comptabilisées par le circuit et converties en impulsions régulières, qui commandent le mouvement des aiguilles. Ce processus explique la grande précision des montres à quartz.

La pile de la montre est essentielle à ce système. Elle fournit l'énergie nécessaire au maintien des vibrations du cristal de quartz et à la circulation du signal électrique. Dans les années 1970, l'essor de la technologie du quartz a engendré la crise du quartz, période durant laquelle les horlogers mécaniques traditionnels ont été confrontés à une profonde mutation, du fait de l'accessibilité et de la précision des modèles à quartz.

Aujourd'hui, les montres et horloges à quartz restent populaires pour leur fiabilité et leur faible entretien. Qu'elles soient alimentées par une pile ou une cellule solaire, elles illustrent le fonctionnement des montres grâce aux principes de la physique et de l'ingénierie. L'oscillateur à cristal de quartz demeure un élément fondamental de la mesure du temps moderne.

Quartz analogique

Mêlant tradition et informatique, les marques horlogères ont développé des produits innovants et captivants, combinant affichage analogique de l'heure et écrans pour des informations complémentaires. Elles mesurent la gravité, la pression, la température, la profondeur, la distance, et affichent même les points cardinaux : le champ des possibles semble infini grâce aux capteurs adaptés, intégrés à la montre et capables de fournir des données précises.

Casio est un bon exemple de marque ayant su innover grâce à la technologie quartz. Bien qu'il ne s'agisse pas d'une marque suisse de montres à quartz, la collection « G-Shock » de Casio propose des modèles analogiques dotés de diverses fonctions originales affichées sur un écran. Lancée en 1983, cette collection repose sur trois atouts majeurs : une résistance aux chocs jusqu'à 10 mètres de hauteur, une étanchéité jusqu'à 10 bars et une autonomie de 10 ans.

 

 

Mécaquartz

Certaines marques ont astucieusement choisi d'allier la technologie du quartz à la mécanique de précision traditionnelle, afin de bénéficier de la précision de la première et du prestige de la seconde. Le concept est simple, mais sa mise en œuvre est complexe : l'énergie est fournie mécaniquement grâce à un barillet relié à un système de remontage automatique. Ainsi sont nées les montres à quartz .

Un générateur convertit l'énergie en courant électrique et la transmet à un régulateur à quartz, comme dans tout mouvement à quartz. Ce régulateur active des micromoteurs qui entraînent les aiguilles. Mais cette énergie peut aussi animer des complications de conception mécanique traditionnelle. Les modules automatiques confèrent à ces calibres une importance particulière par rapport aux mouvements à quartz classiques.

La marque japonaise Seiko a créé toute une collection nommée Kinetic en utilisant ce type d'architecture fonctionnelle.

Quartz tactile

Avec les modèles à quartz tactiles, le boîtier et/ou le verre permettent de contrôler des fonctions. Omega et Rado ont proposé dans leurs collections des montres dotées de boîtiers sensibles au toucher. Tissot, marque sœur du groupe Swatch, a notamment exploité les technologies du quartz et de la microélectronique pour créer la « T-Touch » en 1999. Son verre est en effet sensible à la pression tactile. Depuis son lancement, la « T-Touch » a été déclinée en de nombreuses versions adaptées à différents environnements et sports, tels que la plongée et l'alpinisme.

Raretés

Parfois, les ingénieurs repoussent les limites du quartz et de la microélectronique pour concevoir des montres de très haute technologie. Rares et onéreuses, ces montres offrent des fonctionnalités exceptionnelles. Voici trois exemples de ces raretés.

Breitling possède une longue histoire dans l'aéronautique, raison pour laquelle, en 1988, la marque a lancé une montre à quartz suisse intégrant un émetteur radio d'urgence miniaturisé, capable de diffuser sur la fréquence de détresse de l'aviation civile (121,5 MHz). Baptisée Emergency, la seconde version de cette montre, lancée en 2013, émet un signal secondaire à 406,04 MHz.

Surveillée par satellite, cette montre, baptisée « Mega 1 », a été conçue en 1990 par les ingénieurs de Junghans. Ces derniers ont mis au point un système radiopiloté intégré au bracelet afin de capter le signal de l'horloge atomique de Francfort.

Et si vous souhaitiez que le soleil vous donne l'heure ? Citizen y est parvenu indirectement grâce à son système Eco-Drive, présenté pour la première fois en 1995. Grâce à un cadran unique capable d'absorber la lumière et de la transformer en courant électrique, les montres à quartz Eco-Drive n'ont plus besoin de piles. Toute source de lumière, naturelle ou artificielle, suffit.

Aujourd'hui, les montres à quartz japonaises et suisses figurent parmi les montres suisses pour hommes les plus populaires au monde. Cette situation pourrait toutefois évoluer avec l'essor récent des montres connectées.

 

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Plus d'informations sur la crise des montres à quartz sur Wikipédia

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