Principe de fonctionnement des horloges électroniques
électroniques.
Pour rendre notre parcours dans l’histoire de l’horlogerie plus compréhensible et cohérents nous suivrons un ordre chronologique .
Quelle est le lien entre l'horlogerie et l'électronique ?
L' électronique a permi d’acquérir une grande précision dans le domaine de l’horlogerie . Le principal phénomène sur lequel repose cette précision est la piézoélectricité : la propriété que possèdent certains corps de se polariser électriquement sous l’action d’une contrainte mécanique et réciproquement de se déformer lorsqu’on leur applique un champ électrique. Les deux effets sont indissociables. Le premier est appelé effet piézoélectrique direct ; le second effet piézoélectrique inverse. Cette propriété trouve un très grand nombre d’applications dans l’industrie et la vie quotidienne. Une application parmi les plus familières est l’allume-gaz. Dans un allume-gaz, la pression exercée produit une tension électrique qui se décharge brutalement sous forme d’étincelles : c'est une application de l’effet direct. De manière plus générale, l’effet direct peut être mis à profit dans la réalisation de capteurs (capteur de pression…) tandis que l’effet inverse permet de réaliser des actionneurs de précision (injecteurs à commande piézoélectrique en automobile, nanomanipulateur…).
Les horloges a Quartz
Le principe des horloges a quartz est très similaire que celui des montre a quartz.
Le quartz est l'oscillateur de l’horloge à quartz, tout comme le foliot, le balancier ou le balancier spiral étaient les oscillateurs des horloges précédentes.
La pile sert à entretenir les oscillations électriques (sa consommation est de l'ordre de 5 μ W). Un diviseur de fréquences permet de passer de la fréquence élevée du quartz à la fréquence utile dans les horloges.
Ce n'est qu'après avoir réussi à miniaturiser les systèmes diviseurs de fréquence, avec l'apparition des transistors puis des circuits intégrés que le principe de l'horloge à quartz, connu depuis 1920, a pu vraiment être mis en pratique sous une forme intéressante.
Enfin, un micromoteur permet de transformer ces oscillations électriques en mouvement des aiguilles.
Pour comprendre le principe d'une horloge à quartz, il faut étudier son composant essentiel : une lamelle de quartz placée entre deux électrodes .
Dans le cas idéal, on suppose qu'il n'y a pas de perte d'énergie, c'est-à-dire que R = 0
il n'y a donc pas besoin de pile pour entretenir les oscillations.
Le circuit "idéal" est alors un simple circuit LC .
L'équation correspondant à cette situation s'écrit :
I" + ω0 2 I = 0
pour l'intensité et
U" + ω0 2 U = 0
pour la tension aux bornes de L, C ou, de façon équivalente, aux bornes de L, C1avec
ω0 2 = (L C)-1/2
Les horloges en temps réels (HTR)
Basée généralement sur un quartz piézoélectrique, les HTR permettent un décompte particulièrement précis du temps (par exemple en nanosecondes) pour des applications électroniques qui le nécessitent. Leur rôle principal pour un dispositif électronique est de donner une information temporelle, en vue de dater ou déclencher des évènements selon l'heure actuelle. On les utilise dans les microcontrôleur ou encore dans les carte Arduino .
