Il est généralement assez facile pour la majorité des gens de distinguer les montres à quartz et les montres mécaniques. Tout ce que vous avez à faire est de vérifier si la trotteuse avance une fois par seconde ou a un mouvement continue et plus régulier. Vous le savez probablement déjà, mais pour ceux qui l'ignore : la façon dont la trotteuse fonctionne est directement liée à la fréquence d'équilibre de la montre. Cependant, il existe de nombreux mythes et rumeurs entourant la fréquence d'une montre. Est-il vrai que les montres à haute fréquence - également connues sous le nom de montres à "rythme élevé" - sont plus précises que les modèles à basse fréquence ? Pourquoi y a-t-il des montres avec deux échappements différents et des fréquences différentes comme le Zenith 21 Defy ? Et pourquoi la fréquence d'un mouvement de chronographe a-t-elle une influence sur la conception du cadran ? Cet article a toutes les réponses. Nous expliquerons les avantages et les inconvénients de chaque type de mouvement, tout en clarifiant les rumeurs les plus courantes.
C'est quoi la fréquence?
La fréquence est décrite dans le dictionnaire Merriam-Webster comme «le nombre de répétitions d'un processus périodique dans une unité de temps». Le mot s'applique au courant alternatif ou aux oscillations. Une oscillation décrit généralement une vague de son ou d'électromagnétisme, mais c'est aussi là qu'intervient la fréquence de la montre.
Un mouvement de montre mécanique comprend une source d'alimentation (le ressort moteur), une transmission (le train d'engrenages) et une régulation (l'échappement, le balancier et le spiral). La puissance circule du ressort moteur, via la transmission, vers la roue d'échappement, et c'est à travers les oscillations du balancier que la puissance est finalement et précisément expulsée et que la fréquence du mouvement se manifeste.
Chaque fois que le balancier pivote dans une direction donnée, son bijou à galet frappe le levier, déverrouillant la roue d'échappement. La roue d'échappement délivre une impulsion à l'équilibre via le levier, alimentant une nouvelle vibration, avant de se verrouiller à nouveau.
Ce processus a lieu plusieurs fois par seconde dans une montre-bracelet mécanique.
Lorsque nous décrivons un mouvement comme ayant une fréquence de 4 Hz ou 28 800 vph, nous décrivons le même phénomène mais de différentes manières. Le balancier, associé à un échappement à levier suisse, vibre dans deux directions: il tourne dans le sens des aiguilles d'une montre jusqu'à ce que le spiral le fasse s'arrêter et pivoter dans le sens inverse des aiguilles d'une montre.
Cette double vibration équivaut à une oscillation; une balance à 4 Hz le fera quatre fois par seconde.
Parce qu'il y a deux vibrations pour chaque oscillation, une balance de 4 Hz vibre huit fois par seconde, soit 480 fois par minute, ce qui équivaut à 28 800 fois par heure.
En résumé, il faut savoir que la fréquence d'une montre est mesurée par deux termes différents: hertz (Hz) et vibrations par heure (VpH) (ne vous inquiétez pas, elles sont interconnectées). Hertz fait référence au nombre d'oscillations que le balancier dans le mouvement d'une montre fait en une seule seconde. Une demi-oscillation, c'est-à-dire une oscillation de la roue dans les deux sens, équivaut à une vibration. Voici à quoi cela ressemble en action: une montre avec une fréquence de quatre Hz fait quatre oscillations complètes par seconde, ou huit vibrations, ce qui représente jusqu'à 28800 vibrations par heure.
Une montre à fréquence plus élevée est-elle plus précise ?
Une précision améliorée est la caractéristique associée aux mouvements à haute fréquence. Quelques exemples marquants sont les modèles bien nommés Grand Seiko Hi-Beat. Alors que les montres fonctionnent généralement à 3 ou 4 Hz, la famille de mouvements 9S de Grand Seiko offre une fréquence de 5 Hz. L'historique El Primero de Zenith est un autre exemple célèbre de ce type de démon de la vitesse. La valeur Hz comme on a signalé représente le nombre d'oscillations par seconde. Cependant, il est plus courant d'indiquer le nombre d'alternances par heure : par exemple, 21 600 (3 Hz), 28 800 (4 Hz) et 36 000 (5 Hz). Pourquoi passer par des altérations au lieu d'oscillations complètes ? C’est simple: le balancier déclenche le levier en allant vers l’avant et en se déplaçant vers l’arrière. Les deux déclenchent le train d'engrenages de sorte que le balancier reçoit une impulsion - une petite poussée - du levier. Donc, à une fréquence de 3 Hz, trois oscillations complètes, l'aiguille des secondes saute six petits pas et six tics audibles peuvent être entendus par seconde. Par heure, c'est 21 600 ticks. C’est pourquoi le nombre d’alternances est utile.Mais revenons à la précision. La précision des montres à haute fréquence est souvent justifiée en les comparant aux montres à quartz. La plupart des montres à quartz ont une fréquence d'équilibrage de 32 768 Hz, une valeur qu'aucune montre mécanique ne pourrait jamais espérer atteindre. Il est facile de supposer que cette fréquence plus élevée conduit à une montre plus précise. Bien que ce ne soit pas faux, la véritable connexion est beaucoup plus complexe.
Bref, les montres mécaniques à l'extrémité extrêmement élevée du spectre fonctionnent à une fréquence de dix Hz ou plus et mesurent le temps jusqu'au 1 / 20e de seconde. C'est extraordinaire, cependant - la plupart des montres mécaniques fonctionnent à 2,5 à 4 Hz (18 000 à 28 800 vibrations par heure), ce qui est plus que suffisant pour un chronométrage précis et fiable. (Il convient de souligner que les montres à quartz, en comparaison, sont des ordres de grandeur plus précis que toute montre mécanique - le cristal de quartz vibre à 32 768 Hz.)
Qu'est-ce qui rend les montres à haute fréquence plus précises?
À titre de comparaison, regardons les horloges à pendule de précision comme celles de Siegmund Riefler. Ces chronométreurs étaient connus pour leur précision légendaire et étaient utilisés dans les observatoires et à des fins scientifiques à travers le monde. Avec une fréquence de 0,5 Hz, ou une alternance par seconde, ces horloges à pendule étaient précises à +/- centièmes de seconde près par jour. Cela montre que la précision ne dépend pas uniquement de la fréquence du pendule ou du balancier. Au lieu de cela, il s'agit beaucoup plus de maintenir une fréquence constante - dans toutes les conditions et pendant toute la durée de vie des garde-temps. De nombreux facteurs entrent en jeu ici, tels que la température, les impacts, les fluctuations de puissance et l'usure. Une montre-bracelet subira beaucoup plus de vibrations qu'une horloge de grand-père dans une pièce climatisée. De plus, le régulateur de puissance, le balancier et le spiral doivent pouvoir fonctionner de manière cohérente quelle que soit leur orientation. Le véritable défi du régulateur est donc de maintenir une oscillation constante dans toutes les circonstances imaginables. Une fois que vous comprenez comment cela est lié à la fréquence, vous pouvez apprécier la situation dans son ensemble.Une façon de garantir une fréquence constante se trouve dans les différences entre les systèmes d'oscillation haute et basse fréquence et, surtout, dans la façon dont ils réagissent aux impacts. C'est là que les mouvements à haute fréquence peuvent mettre en œuvre l'un de leurs avantages décisifs. Ils récupèrent beaucoup plus rapidement des impacts en ce sens qu'il faut moins de temps pour revenir à la fréquence souhaitée. Ils offrent ainsi des fréquences plus stables. Il s'ensuit alors qu'une montre-bracelet, qui est soumise à toutes sortes d'accélérations et d'impacts, reste plus précise lorsque le balancier oscille à une fréquence plus élevée.
Si vous pouviez définir la qualité d'un système d'oscillation dans un seul monde, ce serait probablement le facteur de qualité, ou facteur Q, un terme utilisé à la fois en physique et en horlogerie. Cette valeur montre la relation entre l'énergie de l'oscillateur et la perte d'énergie due au frottement par oscillation. Les horlogers essaient de maintenir l'apport d'énergie aussi bas que possible car l'interférence avec l'échappement, bien que nécessaire, est également la plus grande perturbation de l'oscillation constante du balancier. L'augmentation de la fréquence d'un système oscillant est le moyen le plus réaliste d'y parvenir et d'augmenter le facteur de qualité. Cependant, la minimisation du frottement des roulements et de la résistance à l'air est également une considération importante. Le mouvement Gyrolab de Jaeger-LeCoultre dans le Geophysic True Second a même un balancier optimisé pour les performances aérodynamiques. Soit dit en passant, le facteur de qualité est une valeur sans unité, se situant aux alentours de 300 pour les montres mécaniques courantes. Pour les oscillateurs à quartz, il s'agit généralement d'un nombre à 5 chiffres.
Un troisième avantage d'un mouvement à haute fréquence est son comportement lorsque le balancier n'est pas parfaitement équilibré. Des fréquences plus élevées servent à minimiser l'effet de la gravité dans de tels cas. Puisqu'un équilibre parfait à 100% ne peut jamais être atteint, cet avantage est essentiel pour la précision des montres à battement élevé.
Les problèmes des mouvements à haute cadence et comment les fabricants les ont résolus
Compte tenu des informations précédentes, on pourrait supposer que la fréquence élevée des échappements devrait être l'objectif le plus élevé de l'horlogerie. Cependant, nous avons négligé certains facteurs critiques: le bilan énergétique de la montre et son entretien. Bien que les échappements à haute fréquence soient très précis, ils consomment de l'énergie à un rythme plus élevé. Dans une montre à rythme élevé, le levier et la roue d'échappement ont plus de contact l'un avec l'autre que dans une montre à faible rythme. Cela signifie une usure plus rapide, des réserves de puissance plus courtes et une maintenance plus fréquente - et cela ne correspond pas du tout aux demandes des consommateurs pour moins de tracas et des intervalles plus longs entre les services. Les mouvements à haute vitesse nécessitent souvent des lubrifiants spéciaux et il y a un risque que l'huile des composants prévus soit secouée en raison des vitesses élevées. La roue d'échappement doit également répondre à des exigences plus élevées. Il doit avoir une très faible inertie pour pouvoir accélérer à la fréquence souhaitée et pouvoir ensuite s'arrêter à nouveau. La roue d'échappement des mouvements Grand Seiko Hi-Beat a une structure complexe avec des découpes clairement reconnaissables. L'échappement Chronergy moderne de Rolex présente une géométrie réductrice d'inertie similaire.
Les balanciers qui oscillent à des fréquences élevées ont tendance à être plutôt petits. Cela rend difficile leur régulation manuelle. Comparés à des balances à vis oscillant plus tranquillement comme celles des montres A. Lange und Söhne, ces mouvements semblent plutôt mouvementés. Les balanciers à oscillation lente sont favorisés par les fabricants traditionnels et les horlogers indépendants pour leurs réserves de puissance plus longues, une régulation plus facile et, bien sûr, la vue imposante d'un balancier large et lent. Un exemple extrême de cette catégorie est le Slow Runner Antoine Martin. Son balancier de 1 Hz est presque aussi large que le mouvement lui-même.
Que signifie la fréquence dans les chronographes: un cas spécial
Dans les chronographes, la fréquence de l'échappement est responsable d'une autre caractéristique importante, ce qui conduit souvent à une confusion sur la définition de la précision des garde-temps avec cette complication. En ce qui concerne la précision dans les chronographes, la même chose s'applique que ce qui a été discuté précédemment.
Cependant, il y a un hic: parce que l'aiguille des secondes (ou l'aiguille des secondes d'arrêt) n'avance que par étapes discrètes, elle ne peut afficher un intervalle mesuré qu'avec un certain degré de précision. Une montre qui coche à 3 Hz le permet est précise au sixième de seconde près. En conséquence, le Zenith El Primero avec une fréquence de 5 Hz permet la mesure des dixièmes de seconde. Quelle que soit la précision d'un chronographe comme celui-ci, il ne pourra pas mesurer les centièmes de seconde car l'aiguille ne s'arrête tout simplement pas à autant de positions par seconde. Pour mesurer des centièmes de seconde, il faudrait un échappement de 50 Hz. Une telle montre avec un échappement conventionnel aurait une réserve de puissance peu pratique.
Mais il y a aussi une solution à cela: on peut avoir deux mouvements complètement séparés avec des échappements indépendants dans la même montre. Cela a été réalisé il y a quelques années dans le Mikrograph TAG Heuer abandonné, et la technologie a célébré son retour à travers la marque appartenant à LVMH Zenith avec leur Defy 21. Cette montre indique l'heure à travers un mouvement de 5 Hz avec une réserve de marche de 50 heures, tandis que le La fonction chronographe est rendue possible par un mouvement indépendant qui ne fonctionne que pendant 50 minutes lorsqu'il est complètement remonté, mais il a une fréquence de balancier incroyable de 50 Hz. La main change ainsi de position incroyablement 100 fois par seconde. Pour plus de lisibilité, cette aiguille fait le tour du cadran une fois par seconde, et une échelle de hudredths permet au porteur de lire l'intervalle exact mesuré.
La haute fréquence offre-t-elle une meilleure résistance aux chocs ?
La plus grande stabilité d'un mouvement à fréquence plus élevée est souvent attribuée à une qualité plus sportive et résistante aux chocs dans une montre. En effet, le mouvement à fréquence plus élevée résoudra un peu mieux l'effet de distorsion de la gravité qui tire la balance sous différents angles ou lorsqu'il subit un choc soudain.Pensez à deux voitures roulant l'une à 30 kilomètres à l'heure et l'autre à 80 kilomètres à l'heure. Les deux voitures subissent un choc, mais la voiture qui voyage plus lentement subit la perturbation pendant une plus longue période.
De la même manière, plus la fréquence d'un mouvement est élevée, plus il peut récupérer rapidement d'un choc.
Bien que la précision d'un mouvement à fréquence plus élevée soit moins affectée par les chocs qu'un mouvement à fréquence plus basse, il y a trois mises en garde importantes. Tout d'abord, comme pour la précision, une augmentation de la fréquence d'équilibrage n'est qu'un des nombreux outils qu'un horloger peut utiliser pour créer une montre résistante aux chocs.
Le système Incabloc, que l'on trouve sur de nombreux mouvements mécaniques modernes, le système de pare-chute (inventé par Abraham-Louis Breguet en 1790), et d'autres amortisseurs propriétaires placés sur le pont d'équilibre ou un mouvement plus large contribueront le plus significativement à la résistance aux chocs qualités de la montre.
Deuxièmement, l'objectif principal de la résistance aux chocs est d'éviter d'endommager les pièces. Lorsqu'un choc momentané perturbe une poignée de vibrations, cela ne mettra pas en évidence la précision de votre montre, mais un état d'équilibre cassé le fera certainement!
Troisièmement, une autre méthode de résistance aux chocs dans le mouvement consiste à augmenter le moment d'inertie. Comme nous venons de le dire, cela peut être réalisé en augmentant le poids et / ou la taille du balancier, ce qui diminue par conséquent la fréquence du mouvement.
Il n'existe pas de données objectives significatives utilisant une taille d'échantillon suffisamment grande sur l'impact réel du chronométrage d'un choc ou d'une série de chocs infligés à une gamme de mouvements avec des fréquences comprises entre 2,5 et 5 Hz. Cependant, nous parlons certainement de différences imperceptibles qui ne valent pas la peine de s'endormir; des différences qui servent mieux la commercialisation d'une montre que le port d'une montre.
C'est pourquoi vous voyez toujours des fabricants tels que Audemars Piguet utilisant le calibre 3 Hz 3120 dans ses montres Royal Oak Offshore Diver. Oui, il bat à 3 Hz, mais il a un pont à double équilibre, un amortisseur sur la pierre pivot, et ses blocs à inertie variable permettent à l'horloger d'ajuster la montre à un haut niveau de précision.
Pour ceux qui ont parfois besoin de manipuler une perceuse pneumatique ou de faire du vélo sur une montagne, il est préférable de garder une montre à quartz bon marché dans votre collection.
