La montre à quartz

Reprenons les fonctions de la montre mécanique et cherchons, pour chacune, ce que la montre à quartz met à la place. L'énergie : une pile au lieu du ressort. L'oscillateur : un résonateur à quartz au lieu du balancier-spiral. Le comptage et la distribution : un circuit intégré au lieu de l'échappement. L'affichage : un moteur pas à pas et un petit rouage, qui mènent les mêmes aiguilles.

[Schéma interactif]

Le quartz a une propriété rare : il est piézoélectrique. Quand on lui applique une tension électrique, il se déforme ; quand on le déforme, il produit une tension. Taillé en petit diapason, il vibre comme un diapason de musicien, et chaque vibration produit une tension que le circuit utilise pour relancer la suivante. C'est exactement le dialogue entre le balancier et l'échappement (module 5), mais électrique, et sans aucun frottement mécanique. D'où un facteur de qualité de plus de 100 000, contre 200 pour un balancier (module 6).

Pourquoi 32 768 Hz ?

Le diapason d'une montre vibre à 32 768 Hz, plus de 13 000 fois plus vite qu'un balancier à 2,5 Hz. Pourquoi ce nombre si particulier ? Parce que 32 768 = 2¹⁵. Le circuit sait très bien faire une chose : diviser une fréquence par deux. Quinze divisions par deux à la suite, et il obtient exactement une impulsion par seconde. La fréquence elle-même est un compromis. Plus haute, il faudrait un cristal plus petit, mais le circuit consommerait davantage ; plus basse, le cristal serait plus grand. La première montre à quartz, l'Astron de 1969, vibrait à 8 192 Hz, soit 2¹³ (module 1).

À chaque impulsion, le moteur Lavet tourne d'un pas, soit 180° de rotor, en alternant la polarité du courant. Combien consomme tout cela ? Une pile SR626SW contient environ 28 milliampères-heures. Si elle dure trois ans, soit environ 26 000 heures, le courant moyen est d'à peu près un microampère, un millionième d'ampère. La précision, elle, est d'environ ±15 s par mois, soit une demi-seconde par jour, ou 6 millionièmes : dix à quarante fois mieux qu'une bonne montre mécanique.

Diagnostiquer une quartz arrêtée

On applique la méthode du module 8 : suivre la chaîne, de l'énergie à l'affichage, et tester chaque maillon.

1. Tension de la pile au multimètre (une pile oxyde d’argent neuve fait ≈ 1,55 V ; sous 1,40 V elle est à remplacer). Une trotteuse qui avance par bonds de 4 s signale souvent une fin de pile (fonction EOL) : chaque bond couvre quatre secondes sur le cadran, de sorte que la montre continue à indiquer l’heure.
2. Contacts propres et bonne référence de pile (ex. SR626SW / 377).
3. Résistance de la bobine du moteur (de l’ordre du kilo-ohm) : une bobine coupée ne laisse rien passer.
4. Rouage et aiguilles libres : le moteur est minuscule et ne reçoit que de brèves impulsions : il n’a presque aucune force, et une aiguille qui frotte suffit à le bloquer.