Horloge à quartz

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Une horloge à quartz utilise un oscillateur à quartz pour définir le temps. Le quartz a la propriété d'osciller à une fréquence précise lorsqu'il est stimulé électriquement.

Un cristal de quartz.

Historique[modifier | modifier le code]

En 1880 les physiciens français Pierre Curie et Jacques Curie découvrent l'effet piézoélectrique du quartz : celui-ci possède la capacité de générer des charges électriques à sa surface lorsqu'il subit des forces mécaniques et inversement. Cette capacité en fait un matériel intéressant dans la constitution d'horloges.

La première horloge est mise au point en 1928 par Warren Morrison et J.W. Horton aux Bell Telephone Laboratories[1],[2],[3]. Constituée de tubes électroniques elle avait des dimensions comparables à celles d'un réfrigérateur tourné à l’horizontale.

La première montre-bracelet à quartz comercialisée, la Seiko 35SQ, apparaît en 1969[4].

Aujourd'hui, le quartz est présent partout où l'électronique est présent : Montres, ordinateurs, téléphones portables, téléviseurs, modems...

Fonctionnement[modifier | modifier le code]

Le fonctionnement de l’horloge à quartz est simple : Une stimulation électrique engendre des vibrations mécaniques, d'amplitude maximale selon des directions particulières (axes mécaniques), lesquelles sont la cause de charges électriques variables. On obtient ainsi un oscillateur électrique dont la fréquence de vibration est propre au quartz lui-même. Elle est de 32 768 Hertz. Par un simple calcul, on obtient l'unité de temps souhaitée. Ce sont donc ces vibrations, mises en forme et associées à un moteur synchrone, qui sont à l'origine du mouvement des aiguilles d'une montre.

Un mouvement à quartz à affichage analogique et est composé généralement des éléments suivants :

  1. Pile, fournissant l'énergie électrique au quartz, au circuit électronique (diviseur de fréquence) et au moteur[5],
  2. Quartz, oscillant grâce à l'effet piézoélectrique,
  3. Diviseur de fréquence, circuit électronique divisant la fréquence du quartz pour commander le moteur pas-à-pas à la bonne fréquence[6],
  4. Moteur pas à pas, fournissant la force mécanique aux rouages,
  5. Rouage, réducteur permettant d'adapter la vitesse de rotation en sortie du moteur aux aiguilles[7],
  6. Affichage analogique (aiguilles des heures, minutes et secondes).

Les limites du quartz[modifier | modifier le code]

Mais le quartz a des inconvénients. En effet, la fréquence des oscillations n'est stable uniquement tant que le cristal conserve ses dimensions. Il faut donc lutter contre les phénomènes de dilatation dues aux variations de température en isolant le cristal. C’est pour cela qu’il n'est tout d'abord que conservé dans une horloge et plus tard dans une montre. Néanmoins la précision obtenue est dix fois plus grande que celle de la meilleure des montres mécaniques qui fut inventée précédemment (en 1675 par Isaac Thuret) : une seconde de retard en six ans. Pour dépasser cette précision, les scientifiques utilisent des horloges atomiques.

Galerie photographique[modifier | modifier le code]

Références[modifier | modifier le code]

  1. Encyclopédie mondiale de la science et de l'innovation 2008, page 132
  2. (en) W.A. Marrison, « Precision determination of frequency », I.R.E. Proc., vol. 16, no 2,‎ , p. 137–154 (DOI 10.1109/JRPROC.1928.221372)
  3. (en) Warren Marrison, « The Evolution of the Quartz Crystal Clock », Bell System Technical Journal, AT&T, vol. 27,‎ , p. 510–588 (lire en ligne)
  4. « Comment fonctionne une montre à quartz » (consulté le 29 juin 2016)
  5. Futura-Sciences, « Dossier > Du quartz au signal électrique », sur Futura-Sciences (consulté le 29 juin 2016)
  6. Futura-Sciences, « Dossier > Du signal électrique au signal mécanique », sur Futura-Sciences (consulté le 29 juin 2016)
  7. Futura-Sciences, « Dossier > Du signal mécanique au mouvement d'aiguille », sur Futura-Sciences (consulté le 29 juin 2016)

Liens externes[modifier | modifier le code]