La montre à quartz

Pour la réaliser, il suffit de miniaturiser les horloges ou les chronomètres à quartz. C'est, semble-t-il, simple sur le principe, mais cette miniaturisation est difficile au niveau du quartz, du circuit et du moteur. De plus, le bilan énergétique ne joue pas pour la montre. Le quartz est bien connu en tant que résonateur de haute stabilité; il est ainsi très prometteur pour l'avenir. Par son effet piézo-électrique, il contient dans sa matière, le transducteur électromécanique. Dans les premiers développements, ce quartz était un barreau du type flexion, dont la longueur correspondait au diamètre d'une montre normale. Sa courte histoire comme composant de la montre, comprendra quelques réductions de dimensions, et finalement, deux étapes importantes. Premièrement, le quartz prend la forme d'un diapason, ce qui réduit considérablement ses dimensions. Un nouveau procédé d'usinage ensuite permet de diminuer le prix de revient.
Dans le domaine de l'électronique, apparut le circuit intégré : l'intégration des composants et des liaisons entre ceux-ci etait dès lors possible sur une petite plaquette de silicium. C'était un immense pas vers la miniaturisation. II faut mentionner qu'une montre a quartz, en composants électroniques discrets, a existé. C'était une réalisation intéressante mais sans avenir devant les possibilités qu'offraient les circuits intégrés.

'L'Aventure de la montre à quartz'
Une exposition consacrée à 'L'Aventure de la montre à quartz' a été organisée jusqu'au 20 octobre 2002 au Musée international d'horlogerie (MIH) à La Chaux-de-Fonds. Elle accompagne la parution d'un ouvrage rédigé par quatre témoins de l'époque.
La montre à quartz Beta 2, de forme rectangulaire, a remporté en 1967 le concours de l'Observatoire chronométrique de Neuchâtel. Il s'agissait d'une version améliorée d'un prototype développé dès 1963 au Centre électronique horloger (CEH), fondé en 1962. Dans sa version industrielle, la Bêta 21 sera mise sur le marché en 1970.
Dissous en 1998, le CEH est l'ancêtre du Centre suisse d'électronique et de micro-technique (CSEM), créé à neuchâtel en 1984. Anciens cadres de l'institut, Max Forrer, André Beyner, André Le Coultre et Henri Oguey retracent dans leur ouvrage 'L'Aventure de la montre à quartz' les moments forts de cette expérience.
Dix prototypes de montres à quartz - six Beta 2 et quatre de la marque japonaise Seiko - furent présentés au concours de l'Observatoire en 1967. Les Beta 2 du CEH remportèrent les six premiers rangs du concours, suivies par les montres japonaises.

Suppression du balancier
Dans une montre à quartz, le balancier spiral de la montre mécanique, qui oscille dans un mouvement de va-et-vient, est remplacé par un cristal de quartz couplé à un oscillateur. Toute l'astuce consiste à réduire la fréquence d'oscillation de l'atome de quartz à un seul mouvement de va-et-vient par seconde.
Cette opération se réalise à travers un circuit électronique intégré. La fréquence d'oscillation du quartz de la montre Beta 2 était de 8192 mouvements par seconde (8192 Hertz). Grâce à la miniaturisation des composants, les montres d'aujourd'hui fonctionnent sur une fréquence de 32 768 Hertz.

Premier circuit intégré
Cette fréquence correspond au nombre 2 à la puissance 15. Cela signifie que le circuit intégré divise 15 fois par 2 l'oscillation de départ, afin de parvenir à une seule impulsion par seconde. L'apparition du signal 1 Hertz déclenche une secousse dans le moteur entraînant les aiguilles de la montre.
Les hautes fréquences présentent l'avantage de pouvoir être divisées au plus près de la durée de la seconde astronomique. La version commercialisée de la montre Beta comportait un circuit intégré de deux milimètres de côté. Le prix du mouvement était de 700 francs, alors qu'il coûte moins d'un franc aujourd'hui.

Japonais plus prompts
Les Japonais précédèrent l'industrie horlogère suisse dans la commercialisation. La Seiko 35SQ apparut sur le marché en 1969. L'industrie japonaise misa sur la montre électronique de bas de gamme. Elle supplanta rapidement sa consoeur mécanique de même catégorie, précipitant l'Arc jurassien dans la crise horlogère.
Après avoir pris du retard sur les Japonais, l'horlogerie suisse redressa la tête en 1982 avec la création de la Swatch. Cette montre montre électronique de bas de gamme comportait la plus faible quantité de composants pour le pourcentage le plus élevé de matière plastique. Elle a battu depuis tous les records de vente.

Comment cela marche

Actuellement, l'industrie horlogère suisse conduit en parallèle deux technologies. D'une part celle de l'électronique avec la montre électronique à quartz analogique (combinée parfois avec l'affichage numérique) et, d'autre part, celle plus traditionnelle de la montre mécanique.La production horlogère suisse est en effet aujourd'hui constituée pour près de 90 % en volume d'articles électroniques, essentiellement analogiques, et pour 10 % d'articles mécaniques, dont la valeur d'exportation demeure un élément déterminant puisque ces derniers représentent en effet à eux seuls plus de 52 % de la valeur totale exportée.

Montre à quartz

Dans une montre à quartz, le coeur de la montre est constitué par le circuit intégré formé d'un grand nombre de composants électroniques réunis sur quelques millimètres carrés. La source d'énergie est constituée par une pile miniaturisée, dont la durée de vie atteint plusieurs années. La division du temps est opérée par un oscillateur à quartz, que fait vibrer l'énergie fournie par la pile.Les montres à quartz sont d'une extrême précision grâce à une fréquence élevée de vibrations (32 kHz); leur variation annuelle n'étant que de l'ordre d'une minute par année, soit moins d'une seconde par jour. On peut différencier deux principaux types de produits :1) la montre à affichage analogique (aiguilles), 2) la montre à affichage numérique (ou digital), munie de cristaux liquides qui reçoivent directement du circuit intégré les impulsions nécessaires à l'affichage de l'heure. Il n'y a donc aucune transmission mécanique, ces deux types d'affichages pouvant être combinés dans un même produit (double affichage, pour l'indication de l'heure et de la mesure des temps courts par exemple).

Montre électronique à quartz1)  Pile fournissant l'énergie 2)  Circuit intégré sollicitant le quartz et contrôlant les impulsions vers le moteur pas à pas 3)  Quartz effectuant la division du temps 4)  Trimmer régulant la fréquence 5)  Moteur pas à pas, transformant les impulsions électrique en force mécanique 6)  Rouage activant la minuterie (heures minutes, secondes) 7)  Affichage analogique

Montre mécanique

La montre mécanique traditionnelle se compose d'environ 130 pièces assemblées dans les trois parties principales qui sont la source d'énergie, les parties réglantes et l'affichage. Le nombre des parties constituantes est nettement plus élevé pour les montres dites à complications (quantième, phases de lune, rattrapante, etc.). L'ébauche (environ 60 pièces) équipée des parties réglantes et de certaines fournitures, forme le mouvement, soit le mécanisme interne de la montre qui permet de maintenir le ressort à une tension constante une fois qu'il a été remonté manuellement ou automatiquement (par les mouvements du poignet) et de régler l'affichage, par les aiguilles (heures, minutes, secondes). La montre est dite terminée lorsque le mouvement a été revêtu de l'habillement (boîte, cadran, aiguilles).

Montre mécanique 1)  Ressort de barillet alimentant la puissance 2)  Rouage transmettant la puissance 3)  Echappement transmettant les impulsions 4)  Balancier oscillant et divisant le temps 5a) Tige de remontoir pour le remontage et la mise à l'heure manuelle 5b) Rotor assurant le remontage automatique 6)  Affichage analogique

Montre automatique à quartz

Récemment, la combinaison de ces deux technologies a donné naissance à un nouveau type de mouvement, caractérisé par le fait qu'il fonctionne comme un mouvement à quartz, mais qu'il se recharge également comme un mouvement mécanique (montre automatique avec la précision du quartz).Son principe de fonctionnement est simple mais néanmoins révolutionnaire : un mécanisme de recharge automatique (masse oscillante) tend le ressort de barillet qui, lorsqu'il se détend, fait démarrer une mini-génératrice convertissant l'énergie mécanique en énergie électrique. Cette énergie est accumulée dans une capacité. Le système se comporte par la suite comme une montre à quartz traditionnelle, le circuit intégré contrôlant la distribution d'énergie et fournissant les impulsions nécessaires à l'entraînement du moteur pas-à-pas.