Problématique

Pour entretenir un résonateur à haute fréquence, le principe de l’échappement à ancre conventionnel a dû être revu. Une augmentation en fréquence de l’organe réglant demande à priori plus d’énergie pour entretenir l’oscillateur. Les quatre paramètres physiques qui permettent de réduire cette énergie sont une réduction de la masse ou de l’inertie de l’oscillateur, une réduction de l’amplitude du mouvement oscillant, une augmentation du facteur de qualité de l’oscillateur, un meilleur rendement de transmission de l’énergie entre l’organe moteur et l’organe réglant.

Illustration de la chaine cinématique d’un mouvement de montre traditionnel.

Un échappement à ancre classique consommerait beaucoup trop d’énergie. Imaginez cette ancre ainsi que l’ensemble des rouages de la mécanique qui doit plusieurs centaines voir milliers de fois par seconde, être accélérée puis arrêtée. L’ancre et sa roue ont beau être les plus légers et solides possible, les lois physiques sont incontournables, toute modification de la vitesse d’un objet demande de l’énergie, que ce soit pour l’accélérer ou le freiner, à cela il faut ajouter les chocs et frottements; le bilan énergétique est alors désastreux.

Illustration de la chaine cinématique d’un mouvement de montre résonique.

La résonique a dû réinventer son échappement. Un échappement continu où l’énergie n’est plus transmise par petite impulsion mais en une sinusoïde continue. Plus d’arrêt de la mécanique, juste un défilement continu des rouages. Le rendement ne peut alors qu’être amélioré. Une des solutions trouvées par De Bethune est l’utilisation d’un échappement de type magnétique. L’énergie est transmise, sinusoïdalement, en continu.

 

Solution envisagée

Un organe moteur mécanique transmet un couple de force à un rouage démultiplicateur. En fin de rouage un rotor magnétique transmet l’énergie au résonateur sur lequel sont fixés des aimants permanents. La vitesse du rouage se synchronise à la fréquence propre du résonateur. Le résonateur dirige la mesure du temps, c’est l’organe réglant. Il contrôle la vitesse de défilement des aiguilles, par une division précise et régulière du temps.

Schéma du principe de mesure du temps résonique.

Le trio rotor, résonateur, aimants a la fonction d’échappement, alimentation en énergie et comptage des oscillations du résonateur. En effet le rotor transmet l’énergie au résonateur par le biais d’aimants permanents. Le résonateur se met à vibrer, il entre alors en résonnance avec le rotor et contrôle la vitesse du rouage. Une synchronisation entre la vitesse du rotor et les oscillations du résonateur a lieu, il y a un comptage continu des oscillations. A chaque passage d’une dent du rotor correspond une oscillation du résonateur. La vibration du résonateur est entretenue à sa fréquence propre tant que l’organe moteur fournit suffisamment d’énergie, l’amplitude de ses oscillations est quasi constante.

 

Les résonateurs utilisés ont remplacé le balancier-spiral usuel pour mieux satisfaire aux exigences et contraintes des hautes fréquences. Les pivots ont été supprimés, ils empêchent une augmentation du facteur de qualité avec la fréquence. Les résonateurs développés n’ont plus que des points de fixation, ils sont beaucoup plus rigides et permettent ainsi une utilisation de leur premier mode de vibration naturelle. A faible amplitude ils présentent un facteur de qualité nettement supérieur et un pouvoir réglant élevé. Une faible amplitude a pour avantage premièrement de rester dans la partie linéaire des déformations et ainsi prétendre à l’isochronisme, deuxièmement de réduire les frottements aériens, par une réduction de la distance parcourue et ainsi de l’amplitude de vitesse. Les organes réglant développés ont été nommés résonateurs, acoustiques ou à fréquences sonores d’une part pour leur gamme de fréquence qui est dans la gamme des fréquences audibles (20 Hz à 20 kHz), d’autre part car leur forme géométrique peuvent être très diverses. Peu importe la forme de l’objet vibrant ou même le type de vibration s’il est équilibré, si sa fréquence propre est stable, s’il présente un haut facteur de qualité, s’il est possible de l’entretenir, il peut servir à mesurer le temps avec précision.