Les montres, comment ça marche?

Partie II : les montres au quartz (ou : le ballet piézoélectrique!)

Alors que je décrivais dans mon dernier billet l'histoire et les principes de fonctionnement des montres mécaniques, je vais maintenant m'arrêter aux montres au quartz. Dans la seconde moitié du XXe siècle, l'arrivée de ces dernières sur le marché a bouleversé le monde de l'horlogerie.

En fait, il y a de fortes probabilités que la montre (ou si vous êtes comme moi : "les montres") que vous possédez fonctionne(nt) au quartz. De nos jours, la vaste majorité des montres disponibles sur le marché sont des montres au quartz. Elles représentent 85% des ventes de montres au niveau mondial.

Contrairement aux montres mécaniques, qui utilisent l'énergie emmagasinée dans un ressort pour faire fonctionner leurs rouages, les montres au quartz utilisent l'électricité pour actionner les engrenages qui sont reliés aux aiguilles de la montre.

L'intérieur d'une montre au quartz typique, d'apparence beaucoup moins
impressionnante qu'un mouvement de montre mécanique!
Source : Wikipedia

Mais pourquoi alors parle-t-on de montres au quartz? Qu'est-ce qu'une espèce minérale, une des plus abondantes sur terre, vient faire dans une montre? Élément décoratif? Pas du tout! En 1880, les frères Pierre et Jacques Currie (Pierre était le mari de la célèbre Marie Curie) découvrent les propriétés piézoélectriques du quartz. Ils réalisent que lorsque le quartz est soumis à des forces mécaniques (quand on le compresse, par exemple), il génère du courant électrique. Inversement, lorsqu'on expose le quartz à de l'électricité, il bouge! Or, ce mouvement peut être régulé. Ha! Nous avons là un des fondements de la montre au quartz! Le tout est expliqué ci-dessous (en anglais seulement; désolé!) :

Le principe est relativement simple : un faible courant électrique qui provient de la pile (qu'on retrouve dans chaque montre au quartz) est acheminé vers un oscillateur en quartz. Dans la montre, ce minuscule objet a la forme d'un diapason :

Source : Wikipedia

Lorsque le courant passe dans ce diapason en quartz, il vibre à une fréquence très précise grâce à l'effet piézoélectrique. Pour être précis (on parle de mesure du temps, après tout!), il vibre à une fréquence de 32 768 Hertz (ou si vous préférez, 32 768 vibrations par seconde!). C'est la constance de cette vibration qui permet de réguler la montre. L'information est relayée à un microprocesseur, qui divise tout simplement de façon électronique cette fréquence par deux jusqu'à ce qu'on arrive à 1 vibration = 1 seconde. Cette fréquence est finalement relayée à un petit moteur, composé d'un aimant mobile et d'une bobine de fil cuivré. Cet aimant bouge donc une fois par seconde, actionnant ainsi les rouages de la montre. La précision inhérente à la vibration du quartz est ainsi relayée jusque dans le mouvement des aiguilles de la montre.

Les composantes du mouvement des montres au quartz.
Source : Encyclopedia Britannica (traduction par F. Cartier)

Ainsi actionnée, la montre au quartz est dix fois plus précise que les meilleures montres mécaniques. Alors que l'exactitude de ces dernières - mêmes les meilleures créées par de grands artisans - peut varier de quelques secondes par jour, les montres au quartz modernes ne perdent (ou gagnent) qu'une seule seconde aux six ans!! Seules les montres dites "atomiques" sont plus précises!

Malgré quelques expériences dans les années 1920, c'est réellement dans les années 1960 que les montres au quartz deviennent une réalité. Ceci est rendu possible grâce aux avancées dans la technologie des circuits électroniques. L'honneur de la première montre-bracelet au quartz revient aux Suisses (qui d'autre!), qui présentent en 1967 une prototype, la "Beta 1".

La Béta 1, réalisée par le Centre Électronique Horloger
de Neûchatel en Suisse. Source : Wikipedia

Toutefois, la première montre au quartz offerte de façon commerciale nous vient des Japonais. C'est en effet la compagnie Seiko qui lance, en décembre 1969, la "Astron". Cette montre se détaille alors à 450 000 Yens, soit $1250 US! C'est ce qui a fait dire à certains experts que la montre au quartz ne deviendrait jamais populaire à cause de son prix.

La Seiko Astron
Source : Wikipedia

Le mouvement au quartz de la Astron. On reconnait
la pile (en bas à gauche), la bobine reliée à l'aimant,
et les circuits imprimés (en haut à droite).
Source : Wikipedia

Or, les montres au quartz se sont rapidement imposées sur le marché des montres et des horloges. Au nombre des principales raisons :

• La précision inhérente des montres au quartz.
• La simplicité de leur mécanisme : moins de rouages et moins de pièces que les montres mécaniques.
• En lien avec le point précédent, leur coût relativement bas. Une montre suisse (mécanique) coûte en moyenne $739. Une montre au quartz bon marché produite en Chine vaut seulement... $3!!
• L'entretien minimal requis : il suffit de changer au besoin la pile; pas besoin des ajustements périodiques que demandent les montres mécaniques (qui peuvent aussi coûter cher!)
• La possibilité de créer des montres légères et très minces.

Pour ces raisons, le monde de l'horlogerie et des montres a connu la "Révolution du quartz" dans les décennies 1970 et 1980. Du point de vue de l'industrie horlogère suisse, qui connait alors un fort déclin, on parle plutôt de la "Crise du quartz". Les marques asiatiques, elles, prennent leur essor. Les fabricants suisses qui n'ont pas fait faillite choisissent alors de maintenir leur production de montres mécaniques en privilégiant le haut de gamme. Pour leur part, les compagnies asiatiques basées au Japon, en Chine et à Hong Kong (Seiko, Citizen et Casio, entre autres) se concentrent pour leur part sur le quartz et dominent aujourd'hui la marché mondial des montres, qui totalisait près de $40 milliards en 2014 juste pour les montres au quartz!

Une montre au quartz typique : la Casio MW240-1BV, qu'on
peut acheter pour un modeste $25!
Source : www.casio.com

Ne vous surprenez donc pas de voir la mention "Quartz" sur votre montre préférée!!

Les montres, comment ça marche?

Partie I : les montres mécaniques

Pas de fils. Pas de pile. Pas de circuits imprimés miniatures. La montre à mouvement mécanique est un objet de beauté et de précision. Héritière de plusieurs siècles de développements techniques, cette délicate technologie est demeurée le standard pour marquer le temps jusqu'à l'introduction sur le marché des montres à mouvement au quartz dans les années 1960. Je reviendrai sur cette "révolution"  dans l'univers des montres dans mon prochain billet.

À gauche, un mouvement mécanique. On voit le balancier (pièces dorée), surmonté d'une pierre de couleur rosée.
À droite, une montre au quartz. Visibles : la pile ronde et quatre bobines reliées aux petits moteurs faisant bouger les aiguilles. Source : Encyclopedia Britannica

Pour comprendre la mécanique d'une montre (ou à plus grande échelle celle d'une horloge), il faut savoir que pour animer les aiguilles qui marquent l'heure, les minutes et (facultativement) les secondes, il faut une source d'énergie. L'eau est une forme ancienne d'énergie qu'on utilisait pour mettre en marche une mécanique rudimentaire pour marquer une durée de temps. On parle ici de la clepsydre, ou horloge hydraulique. Cet instrument état bien commode la nuit quand les cadrans solaires ne pouvaient être utilisés.

Dessin d'une clepsydre romaine. L'eau tombant par gravité
de l'entonnoir  (à gauche) faisait monter un bouchon dans
 un cylindre (en bas) et actionnait l'aiguille des heures
via une tige dentée (en haut).
Source : www.meridienne.org

La gravité était en fait la force qui poussait le liquide vers le sol. Cette même gravité a aussi été utilisée pour actionner les premières horloges mécaniques, vers le 13e siècle. Un poids descendant était relié à un système d'engrenages et sa lente chute vers le sol permettait d'actionner les aiguilles d'une horloge. Pour contrôler la chute, afin qu'elle soit lente et régulière, on utilisait un système "d'échappement". Celui-ci était doté de trois parties : une roue dentelée spéciale, une "ancre" et généralement un pendule, qui transformait le mouvement des rouages de l'horloge - actionnés par un poids, rappelons-le - en un mouvement alternatif contrôlé.

Ci-dessous, nous voyons le mécanisme d'une horloge à balancier. Le poids entraine les rouages, mais leur mouvement  est régulé par la roue d'échappement ("l'engrenage"  dans l'illustration) dont la rotation est contrôlée par l'ancre, elle-même reliée au pendule. Ce dernier, en oscillant, actionne l'ancre qui libère avec régularité le mouvement de l'horloge. Voilà l'origine du fameux "tic-toc" des horloges et montres!!

Source : users.polytech.unice.fr

Nous avons là le principe de base de toutes les montres mécaniques modernes : un mouvement de rouages mû par une source motrice (le poids) et contrôlé par un système alternatif (le pendule) rattaché à un système d'échappement (roue d'échappement).

Ci-dessous, une roue d'échappement et une ancre en action. Il faut imaginer que le bout de l'ancre est rattaché à un balancier :

(source : Wikipedia) 

Le poids était bien commode dans les horloges de nos grands-pères, mais ne pouvait pas servir dans une montre. Même chose pour le balancier. Pour en venir à porter sur soi un instrument de mesure du temps (voir mon précédent billet), il fallait donc trouver un autre "moteur" et un substitut au pendule.

Dès le 15e siècle, on songe à remplacer le poids par un ressort. Une fois tendu, le ressort accumule de l'énergie, qui peut ensuite être libérée pour actionner le mécanisme d'une horloge ou montre. Il reste toutefois le problème du contrôle : un pendule demeure encombrant. La solution est imaginée par Christiaan Huygens (1629-1695), mathématicien, physicien et astronome hollandais. Huygens propose d'utiliser un second ressort pour jouer le rôle de "contrôleur" du débit du ressort moteur.

Malgré les nombreuses améliorations et qui ont suivi jusqu'à nos jours, c'est depuis cette époque que nous avons toutes les pièces de base des montres mécaniques modernes :

1. La source d'énergie : le ressort moteur
2. Le système de transmission de l'énergie : les roues dentelées
3. Le système d'échappement : la roue d'échappement et l'ancre
4. Le contrôleur : le balancier avec ressort "spiral"
5. Les indicateurs du temps : les aiguilles et le cadran

Les éléments principaux d'une montre mécanique.
Source : Encyclopedia Britannica (traduction par F. Cartier)

Ci-dessous, une publicité des années 1950 d'une firme suisse (pays de nombreux très bons horlogers, tout le monde sait ça!), pour les pièces du système d'échappement et de contrôle. De gauche à droite, on voit : la roue d'échappement; l'ancre; axes divers; balancier avec "spiral" :

Source : Kahlert et al. Les montres-bracelets. Page 48.

L'animation qui se trouve ci-dessous explique très bien le fonctionnement de base d'une montre mécanique en montrant ses différents pièces en mouvement, et comment elles travaillent ensemble pour créer un système bien rodé et contrôlé (désolé, les légendes sont en anglais seulement) :

Donc, tel que mentionné en introduction : pas de fils, de pile ou de circuits électroniques. Juste des éléments mécaniques, réglés avec précision par les artisans qui perfectionnèrent sans cesse leur art. Car nombreux sont ceux qui les considèrent comme de véritables oeuvres d'art. Deux exemples ci-dessous provenant de deux fabricants de montres légendaires :

Mouvement Patek Philippe

Mouvement Jaeger Lecoultre

Malgré tout, les montres mécaniques demeurent des instruments fragiles, qu'il faut remonter à chaque jour, dont la précision peut être influencée par des facteurs comme la température, la position dans laquelle est est portée, l'élévation ou le magnétisme. Même les montres modernes peuvent perdre quelques secondes à chaque jour. On doit les faire entretenir et ajuster de temps en temps pour qu'elles gardent leur efficacité.

Toute la complexité d'un mécanisme de montre mécanique.
Source : https://www.gentlemansgazette.com/watch-parts-terms-functions-guide/

De plus, l'arrivée des montres au quartz, plus précises, avec moins de pièces mobiles et moins dispendieuses à manufacturer sonnera le glas pour plusieurs compagnies produisant des montres mécaniques. Ceci n'empêcha pas certains grands noms de perdurer et d'offrir encore aujourd'hui des montres exceptionnelles : Patek Philippe, Jaeger Lecoultre, Breguet, Vacheron Constantin, Breitling, Omega, Audemars-Piguet, Blancpain, Rolex, Chopart, IWC, Cartier, Tag Heuer, Seiko et bien d'autres.

Les montres offertes par ces manufacturiers sont généralement hors de prix pour le commun des mortels. Si une montre-chronomètre Patek Philippe vous intéresse, ils ont un très beau modèle à $173,480 (120,810 Euros)! Il existe néanmoins de très bonnes montres mécaniques plus abordables. De plus, bien entretenues, les montres mécaniques sont plus durables que les montres au quartz. C'est le genre de trésor familial qui peut être passé de génération en génération!

Pour mon prochain billet, je vous présenterai les montres au quartz, qui représentent aujourd'hui environ 85% de toutes les montres vendues dans le monde.

Du gousset au poignet

Comment nous sont arrivées les premières montres-bracelet

Après avoir fait état de ma fascination pour les montres dans le billet inaugural de ce blogue, je me suis dit qu'il faudrait ensuite que je commence par le début : depuis quand portons-nous des montres aux poignets? Je me permets donc ici un billet à saveur historique. 

[Petite parenthèse ici : l'univers des appareils servant à mesurer le temps est immense : clepsydres, cadrans solaires, horloges petites et grosses, etc. Dans un effort conscient d'éviter de me perdre dans les méandres ... du temps (!), je me limite dans ce blogue aux montres-bracelets. Même en n'abordant que ce thème, je ne manquerai pas matériel pour les prochaines années!!]

Il faut savoir que les montres-bracelets sont une affaire du 20e siècle. Avant l'arrivée des premières vraies montres-bracelets, la plupart des gens - surtout les hommes -  utilisaient les montres de poche, qu'on appelle aussi "montre à gousset" du nom de la petite poche (le gousset) qui servait à l'abriter. 

Première oeuvre d'art montrant une montre, vers 1560. Notons
le bandeau de soie pour attacher sur le vêtement. Source : www.gajitz.com

Une montre à gousset moderne.
Source : http://www.ebay.com

Bracelet avec montre. Tiré d"une
annonce de 1891 d'un horloger viennois.
Source: Kahlert, Mühe et Brunner. Les
Montres-Bracelets. Cent ans d'histoire

Je dis "vraies montres-bracelets" pour distinguer ces dernières de toute la panoplie de montres créées depuis la Renaissance : montres miniatures fixées sur des bagues; montres de joaillerie portées au bras, sur une broche et ainsi de suite. Mais même si des montres sont déjà portées au poignet avant le 20 siècle, on a davantage affaire à des bracelets dotés de montres, et non de réelles montres-bracelets tel qu'on les connait aujourd'hui. Il s'agissait surtout d'articles de mode plutôt que de réels outils commodes pour savoir l'heure [quoique, nos montres d'aujourd'hui ne sont-elles pas aussi des articles de mode?? Voilà un beau sujet pour un futur billet!!]. 

Ce qui distingue réellement la montre-bracelet moderne est sa fonction : lire l'heure rapidement et sans complication. Il ne suffit que d'un rapide tour du poignet, ou de replier le bras, et nous voyons clairement et sans effort l'heure qu'il est! La montre moderne, c'est donc surtout une question de fonctionnalité. 

Pourtant, on pourrait argumenter que la technologie existait déjà dans les années 1800 et que la montre-bracelet "moderne" aurait pu apparaitre dès cette époque plutôt qu'au tournant du 20e siècle. Pour expliquer cette apparition relativement tardive dans l'histoire, il faut aussi aborder la relation que nous avons en tant qu'humains avec le temps. On ne réalise jamais à quel point toute notre existence est conditionnée, ou encadrée, par le temps : 

"Les horloges et autres instruments de mesure du temps ont contribué, plus ou moins fortement, à sensibiliser les êtres humains à l'écoulement du temps, à les rendre conscients des intervalles de temps. Ils ont fixé le cadre qui est nécessaire pour planifier le temps et l'utiliser judicieusement."                                                         Kahlert, Mühe et Brunner. Les Montres-Bracelets. Cent ans d'histoire, p. 12.

["Planifier le temps et l'utiliser judicieusement". Vous vous reconnaissez peut-être?? 😉]

La Tour de Dinan en France, où l'horloge
est installée en 1505. Source : Wikipedia
Photographe : Renardeau

Cette conscience du temps, telle qu'on l'entend ici, remonte au Moyen-Âge, où l'heure était visible sur les clochers des places publiques. Puis les horloges sont entrées dans les maisons. Les développements techniques ont ensuite permis la miniaturisation et la portabilité. La montre (montre de joaillerie, de poche) était alors conçue pour être apportée partout où on se déplaçait, ou à tout le moins être portée comme parement lors d'événements spéciaux. Avec la montre-bracelet, nous portons la montre directement sur notre peau, marquant ainsi la dernière étape de la relation "fusionnelle" que nous entretenons avec le temps! 

En résumé, l'apparition de la montre-bracelet est ancrée dans l'évolution de la technologie, notre rapport au temps, mais aussi, et surtout, le contexte général dans lequel tout cela s'exprime : celui de notre époque contemporaine, avec l'industrialisation, l'essor de la bureaucratie, la recherche du rendement et la planification à tout crin. Comme bons citoyens, nous devons être ponctuels et organisés. Certains diraient même que nous sommes devenus esclaves du temps! 

Montre = Virilité! Publicité de la compagnie Omega
pour les olympiques de 1932. Source :
http://nuvomagazine.com/culture/omegas-olympic-moments

Ces nécessités ont même permis d'imposer la montre-bracelet alors même que le bracelet est considéré depuis toujours comme un article féminin. Un homme portant une montre à son poignet? Il ne doit pas être viril! Mais le besoin était tel qu'on passe outre à ce stéréotype.

Aussi, le fait que des hommes occupant des métiers plus "masculins", comme les militaires, les aviateurs ou les sportifs, aient très tôt porté des montres-bracelets (pour des raisons de commodité), a sûrement contribué à rendre le port au poignet plus acceptable socialement.

Les concepteurs de montres ne se sont d'ailleurs pas gênés pour publiciser leurs montres de cette façon, comme le montre la publicité ci-contre.

Au final, "la montre-bracelet est désormais plus qu'un simple instrument pratique de mesure du temps, elle est devenue l'expression de notre forme d'existence". Rien de moins!!

Cette citation vient d'un ouvrage très bien écrit sur l'histoire des montres-bracelet. Si le sujet vous intéresse, je vous le suggère fortement : Kahlert, Mühe et Brunner. Les Montres-Bracelets. Cent ans d'histoire. 

Chronos, dieu du temps 

Une affaire de temps

Dans la mythologie grecque, Chronos est le dieu du temps et de la destinée. Comme le montre la photo ci-contre, on le voit souvent représenté comme un homme barbu ailé, portant une faux et un sablier. La statue est de Ignaz Günther, un artiste allemand qui aurait créé cette oeuvre à Munich vers 1760. C'est un peu la raison qui explique le choix du nom de mon blogue. La montre, c'est le passage du temps; ou plutôt, notre fascination avec le temps : être à l'heure, ne pas perdre son temps, manquer de temps. Et comme on le dit souvent, le temps, c'est la seule chose qu'on possède (quoique pour vivre, on échange son temps et son travail pour de l'argent!)

Depuis mon enfance, j'ai toujours aimé les montres. Dans les grands magasins, les vitrines de la section des montres étaient généralement les seules qui attiraient mon attention. Ces vitrines étaient souvent près de celles des bijoux et des parfums. Mes premiers souvenirs de magasinage de montres sont donc embaumés d'une odeur de parfum pour femme! Faute d'argent, je me fiais davantage aux cadeaux d'anniversaire ou de Noël pour renouveler ce qui représentait le seul ornement que je portais! En effet, les hommes ont souvent pour seul "bijou" leur montre-bracelet. 

Source : http://www.digital-watch.com

Étant un enfant des années 1970 et 1980, j'ai donc eu droit aux premières montres électroniques, du genre de ce que des compagnies comme Timex, Seiko et Casio manufacturaient à l'époque. Je n'ai malheureusement pas le souvenir de ma première montre (j'ai une mémoire de poisson rouge!), mais elle devait ressembler à la montre Casio ci-contre (un modèle W-400 de 1982). J'étais même jaloux de mes amis qui avaient les fameuses montres-calculatrices, de grosses boites rectangulaires sur de petits poignets d'adolescents avec de minuscules touches pour les chiffres.

Mais la fascination pour l'électronique a vite passé et je suis revenu aux montres plus classiques ("analogues", vous diront les spécialistes). Toutefois, même si j'ai toujours eu une montre au poignet, et même si je continuais à les regarder de temps à autre, mon véritable intérêt ne s'est déclenché qu'il y a quelques années.

Comme plusieurs, j'ai découvert les joies du magasinage en ligne, notamment sur des sites comme Amazon et Ebay. Les vitrines de magasins étaient maintenant déplacées sur mon ordinateur et la quantité de montres disponibles était semble-t-il infinie! C'est alors que j'ai vraiment eu la piqûre et que j'ai commandé ma première montre. J'avais alors mis le doigt dans l'engrenage (ou serait-ce dans le mécanisme à ressort manufacturé en Suisse!). Mais la suite, je vous la garde pour mes prochains billets!

Je parlerai donc de mes montres, de celles que je voudrais avoir (ma "Wish List" sur Amazon est étonnement bien garnie!), des principes mécaniques des montres, des grands classiques, des types de montres, etc.

À bientôt, quand j'aurai... le temps!