Les horloges électroniques, telles que les horloges analogiques et à quartz, ont remplacé les horloges mécaniques inventées vers l'an 1300. Ces grandes horloges mécaniques étaient utilisées dans les lieux publics. Au XVe siècle, les inventeurs ont remplacé les lourds poids et engrenages des grandes horloges par une version miniaturisée du mécanisme à engrenages et ressorts. Cette évolution a permis de fabriquer des horloges plus petites destinées à un usage domestique. Il est important de comprendre que les termes « analogique » et « quartz » désignent en réalité des fonctions différentes de l'horloge.
Le fonctionnement général des horloges
Toute horloge nécessite un mécanisme ou un processus permettant de marquer le passage du temps en intervalles égaux. De nombreuses horloges modernes utilisent une source d'alimentation pour faire fonctionner ce mécanisme. Elles requièrent également un moyen de suivre et d'afficher l'heure. Le cristal de quartz fournit le mécanisme de mesure du temps et, grâce au courant électrique, assure aussi l'alimentation nécessaire. Le cadran analogique constitue quant à lui la méthode de suivi et d'affichage de l'heure.
L'horloge analogique
Le terme « analogique » désigne l'utilisation d'aiguilles sur le cadran d'une horloge pour mesurer le temps. Un cadran analogique est généralement circulaire, avec des aiguilles qui se déplacent autour du cadran. Les graduations indiquent les heures et les minutes, tandis que le mouvement des aiguilles marque le passage du temps, secondes comprises. À l'inverse, un cadran numérique affiche l'heure sous forme de chiffres, comme 10 h 45.
Une horloge analogique peut tout à fait être une horloge à quartz et être alimentée aussi bien électriquement que mécaniquement. Inversement, une horloge à quartz peut être analogique ou numérique : ces deux notions ne s'excluent donc pas mutuellement.
L'horloge à quartz
Le développement des horloges et oscillateurs à cristal de quartz dans les années 1920 a considérablement amélioré la précision de la mesure du temps. Bien plus fiables que les anciennes horloges mécaniques, les horloges à quartz ne perdent ni ne gagnent qu'une seule seconde sur une période de trois ans.
Le quartz est un minéral présent naturellement dans la croûte terrestre. Les horlogers utilisent également du quartz synthétique spécialement conçu pour la fabrication d'horloges. L'électricité alimente l'horloge à quartz, qui ne possède ni engrenages ni échappements susceptibles d'affecter son fonctionnement ou sa précision.
Le mécanisme à quartz
Le mouvement d'une horloge à quartz repose sur la propriété piézoélectrique du cristal de quartz, qui provoque une déformation du cristal lorsqu'il est soumis à une charge électrique. Cette même propriété fait également que le cristal émet un champ électrique lorsqu'il est comprimé ou plié.
Concrètement, une charge électrique fait vibrer le cristal de quartz des milliers de fois par seconde. Les circuits de l'horloge convertissent ensuite ces vibrations en impulsions régulières. Les vibrations génèrent ainsi un signal électrique quasi constant qui fait fonctionner l'horloge et maintient une fréquence de vibration stable. Cette fréquence dépend de la taille et de la forme du cristal, lesquelles varient d'un cristal de quartz à l'autre.
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