A propos du mouvement Spring Drive de Seiko

Je suis actuellement en seconde année de classe prépa (math spé-psi).
J'ai choisi de m'intéresser au fonctionnement des montres à quartz pour mon sujet de fin d'année: en gros je cherche à reconstituer une montre à quartz et j'aurai besoin de deux trois renseignements:
Quelqu'un connaitrait-il exactement comment le signal électrique provenant du quartz est traité?(avec des bascule D branchées en diviseur par deux?) pourquoi utilise t-on un quartz de 32768 hz et non pas une autre fréquence? Comment les industriels réalisent-ils un oscillateur à partir de ce quartz? Par la suite j'aimerais pousser un peu plus mes connaissances sur le dernier mouvement de Seiko le Spring Drive, une montre ayant ce mouvement utilise toujours un quartz je suppose, mais quels sont les grand atouts de ce mouvement? Quelles sont les liens avec les précedents mouvements kinétic?

Merci beaucoup à vous!

Newty a écrit:

Je suis actuellement en seconde année de classe prépa (math spé-psi).
J'ai choisi de m'intéresser au fonctionnement des montres à quartz pour mon sujet de fin d'année: en gros je cherche à reconstituer une montre à quartz et j'aurai besoin de deux trois renseignements:
Quelqu'un connaitrait-il exactement comment le signal électrique provenant du quartz est traité?(avec des bascule D branchées en diviseur par deux?)
pourquoi utilise t-on un quartz de 32768 hz et non pas une autre fréquence? Comment les industriels réalisent-ils un oscillateur à partir de ce quartz?

Le premier oscillateur électronique stabilisé par un cristal de quartz est réalisé en 1918. Les propriétés piézoélectriques remarquables du minéral de quartz permettent d’obtenir des fréquences d’oscillation très précises.
Lorsqu’il est soumis à un champ électrique, le quartz va se déformer par effet piézoélectrique inverse. Le champ électrique est appliqué par une différence de potentiel (ddp) dans deux électrodes placées dans le quartz.
Lorsque le champ est coupé, le quartz va générer à son tour un champ électrique lorsqu’il va reprendre sa forme initiale, provoquant une ddp dans les électrodes. L’alternance de ces deux états, entretenue par un composant actif, va se stabiliser sur une des fréquences de résonance du quartz. Cette fréquence dépend essentiellement de la forme et des dimensions du quartz.
On peut donner un modèle électrique simplifié à un quartz. Ce modèle constitué de deux condensateurs et d’une inductance permet de traduire le comportement d’un quartz suivant la fréquence.

Horloges à quartz
Un oscillateur comporte un amplificateur et un élément sélectif.
L’élément sélectif est le quartz et l’amplificateur est constitué par une porte logique. Un quartz peut osciller à sa fréquence série ou parallèle. La fréquence série est quelques kHz en dessous de la fréquence parallèle. Les quartz de moins de 30MHz utilisent généralement la fréquence parallèle, ce qui signifie que l’impédance du quartz apparait comme infinie.

La très grande stabilité en fréquence des quartz est utilisée dans les horloges, montres, radio-réveil, etc. La fréquence de 1H z est obtenue en divisant la fréquence d’un oscillateur à quartz grâce à un compteur.

Un compteur dispose de plusieurs sorties. Aux différentes sorties du compteur, la fréquence est à chaque fois divisée par 2. Or 32768 correspond à 2 puissance 15 donc cette fréquence convient pour la réalisation d'une horloge (une autre puissance de 2 conviendrait également).

Citation :

Par la suite j'aimerais pousser un peu plus mes connaissances sur le dernier mouvement de Seiko le Spring Drive, une montre ayant ce mouvement utilise toujours un quartz je suppose, mais quels sont les grand atouts de ce mouvement? Quelles sont les liens avec les précedents mouvements kinétic?

Merci beaucoup à vous!

Le mouvement kinétic est à la base un oscillateur à quartz tout à fait classique dont l'énergie provient d'un accumulateur. Cet accumulateur (et c'est cela qui fait la spécificité de ce mouvement ) est rechargée par un alternateur dont le rotor est entraîné par le même rotor qu'une montre mécanique automatique. Parfois les montres kinetic disposent en plus de complication horlogères classiques (complications mécaniques).

Le mouvement spring drive c'est différent, et bien plus complexe. Au niveau du stockage de l'énergie, c'est comme pour les montres automatiques un ressort qui se tend grâce à l'action d'un rotor. Cette énergie est ensuite libérée pour entraîner les aiguilles de façon fluide. La fluidité des aiguilles est obtenue grâce à un asservissement de vitesse. La consigne de vitesse provient d'un oscillateur à quartz qui est alimenté par un alternateur entraîné grâce à l'énergie emmagasinée dans le ressort et la vitesse est régulée par freinage électromagnétique (principe des courants de Foucault utilisé pour l'assistance au freinage des camions). Là encore l'énergie électrique nécessaire aux bobines de freinage provient d'un alternateur qui la tire du ressort.

Bonjour!
Merci pour toutes ces infos! elles me sont bien utiles, mais j'ai tout de même deux trois questions :
je n'ai pas bien compris l'expression "fréquence de série" et "fréquence paralléle" du quartz, je ne vois pas bien à quoi cela correspond..?
et pourquoi à cette fréquence paralléle l'impédance du quartz parrait-elle infinie?

En ce qui me concerne j'ai une montre seiko kinétic auto-relay et je sens la présence d'un poids dans la montre lorsque je bouge mon poigner..je pensais que l'accumulateur d'énergie était rechargé par ce mouvement, ce n'est pas le cas?il provient seulement du rotor?
Si j'ai bien compris le mouvement kinétic pour une montre numérique n'éxiste pas!?
En ce qui concerne le mouvement Spring drive ca me semble en effet tout de suite plus délicat ^^ .. Pensez vous que je puisse obtenir assez d'infos sur ces mouvements pour pouvoir en réaliser un meme grossiérement?
De plus j'ai un petit soucis avec mon oscillateur: j'ai réaliser un oscillateur à quartz qui ne me fournie pas un signal sinusoidal..je voulais vous joindre le schéma ainsi que la réponse obtenu mais je n'arrive pas à ajouter une image là ...j'ai remarqué que la présence ou non du quartz dans le circuit ne change pas le signal...gros probléme il est censé produire de trés nette et stable oscillations...

Merci

Newty a écrit:

Bonjour!
Merci pour toutes ces infos! elles me sont bien utiles, mais j'ai tout de même deux trois questions :
je n'ai pas bien compris l'expression "fréquence de série" et "fréquence paralléle" du quartz, je ne vois pas bien à quoi cela correspond..?

Le modèle électrique équivalent du quartz comporte une inductance Ls en série avec un condensateur Cs. L'impédance équivalente de cette association s'annule pour une fréquence appelée fréquence de résonance série. fs=1/2π√(LsCs)
Si la fréquence est supérieure à fs alors la réactance de Ls devient supérieure (en valeur absolue) à la réactance de Cs et donc globalement l'association série aura un comportement inductif. Xs=XLs-XCs>0
Le modèle électrique équivalent du quartz comporte également une capacité Cp en parallèle avec l'association série précédente.

Lorsque l'association série est inductive il va donc y avoir une fréquence qui annule l'admittance équivalente de l'association parallèle.
Cette fréquence est appelée fréquence de résonance parallèle. fp=1/2π√(LCeq) avec 1/Ceq=1/Cs+1/Cp

Citation :

et pourquoi à cette fréquence paralléle l'impédance du quartz parrait-elle infinie?

Puisque l'admittance s'annule à cette fréquence alors l'impédance est infinie. Z=1/Y

Citation :

En ce qui me concerne j'ai une montre seiko kinétic auto-relay et je sens la présence d'un poids dans la montre lorsque je bouge mon poigner..je pensais que l'accumulateur d'énergie était rechargé par ce mouvement, ce n'est pas le cas?il provient seulement du rotor?

L'accumulateur est rechargé par de l'énergie électrique. Il faut donc qu'il y ait un alternateur (qui comporte un stator et un rotor) qui transforme l'énergie mécanique communiquée à la masse mobile que tu sens bouger dans ta montre en énergie électrique. Le mouvement de la masse mobile entraîne le rotor de l'alternateur.

Citation :

Si j'ai bien compris le mouvement kinétic pour une montre numérique n'éxiste pas!?

Pour une montre à affichage digital, c'est cela ta question ?
Je ne sais pas si cela existe, mais c'est tout à fait faisable : entraîner un moteur pas à pas pour faire bouger des aiguilles ou utiliser un affichage digital c'est kif-kif.

Citation :

En ce qui concerne le mouvement Spring drive ca me semble en effet tout de suite plus délicat ^^ .. Pensez vous que je puisse obtenir assez d'infos sur ces mouvements pour pouvoir en réaliser un meme grossiérement?

Citation :

Tu nous diras. Bonne chance pour ton projet.

De plus j'ai un petit soucis avec mon oscillateur: j'ai réaliser un oscillateur à quartz qui ne me fournie pas un signal sinusoidal..

Puisque tu dois ensuite envoyer ton signal à un compteur quel intérêt cela a-t-il qu'il soit sinusoïdal ?

Si malgré tout tu tiens à obtenir un signal sinusoïdal il faut ajouter un filtre passe-bas dont la fréquence de coupure soit comprise entre la fréquence de ton signal et deux fois cette fréquence de façon à conserver la fondamentale et à éliminer les autres harmoniques.

Citation :

je voulais vous joindre le schéma ainsi que la réponse obtenu mais je n'arrive pas à ajouter une image là ...j'ai remarqué que la présence ou non du quartz dans le circuit ne change pas le signal...gros probléme il est censé produire de trés nette et stable oscillations...

Merci

Romanin a écrit:

Citation :

Si j'ai bien compris le mouvement kinétic pour une montre numérique n'existe pas!?

Pour une montre à affichage digital, c'est cela ta question ?
Je ne sais pas si cela existe, mais c'est tout à fait faisable : entraîner un moteur pas à pas pour faire bouger des aiguilles ou utiliser un affichage digital c'est kif-kif.

A partir du moment où l'on dispose d'énergie électrique, qu'un alimente un affichage LCD, LED ou autre, c'est pareil.
VENTURA V-TEC MGS
Calibre VEN04 - ETA 2824 accouplé à une unité de stockage électrique (accumulateur)
1 seul exemplaire - prototype - mais si la marque renaît...

Voir ici également :
https://forumamontres.forumactif.com/forum-general-de-discussions-horlogeres-f1/avouez-au-moins-une-quartz-t57030-45.htm

Citation :

Le modèle électrique équivalent du quartz comporte une inductance Ls en série (...) Cette fréquence est appelée fréquence de résonance parallèle. fp=1/2π√(LCeq) avec 1/Ceq=1/Cs+1/Cp

J'ai rencontré certains modéles qui rajoutent dans la branche "série" un résistor. C'est juste pour modéliser les pertes? la fréquence de résonnance série n'est alors pas modifiée?

Citation :

Pour une montre à affichage digital, c'est cela ta question ?

En effet c'était bien ma question:). Je me concentre principalement sur un affichage digital, n'ayant pas l'ensemble d'engrennages nécessaire pour réaliser une montre avec un affichage à l'aide d'aiguilles..

Citation :

Puisque tu dois ensuite envoyer ton signal à un compteur quel intérêt cela a-t-il qu'il soit sinusoïdal ?

C'est en effet une trés bonne remarque..je m'efforcais d'obtenir un signal pas nécessaire tout compte fais.. cependant le fait que mon oscillateur me fournisse le même signal avec et sans le quartz me tracasse.. j'ai essayé d'ajouter un suiveur entre mon schéma et l'oscilloscope prélevant la tension aux bornes du quartz pour éviter des perturbations mais ca ne change rien..la dessus je suis vraiment bloqué.. je devrais peut-être trouver un autre oscillateur. Mon quartz me semble en bon état pourtant, je l'ai récupéré d'une montre!

Pour le mouvement kinétic une fois l'énergie stockée dans l'accumulateur elle est directement fournie au quartz ou il y a encore une étape intermédiaire?

Merci!! content de rencontrer des connaisseurs ^^

Newty a écrit:

J'ai rencontré certains modéles qui rajoutent dans la branche "série" un résistor. C'est juste pour modéliser les pertes? la fréquence de résonnance série n'est alors pas modifiée?

Cela ne change rien à la fréquence de résonance série. Par contre, à cette fréquence, l'impédance n'est plus nulle, mais juste minimale.

Citation :

Pour le mouvement kinétic une fois l'énergie stockée dans l'accumulateur elle est directement fournie au quartz ou il y a encore une étape intermédiaire?

L'énergie n'est pas fournie « au quartz », mais à un oscillateur à quartz qui comporte entre autres un quartz.

Citation :

L'énergie n'est pas fournie « au quartz », mais à un oscillateur à quartz qui comporte entre autres un quartz.

Mais l'énergie fournie à l'oscillateur est fournie à qui exactement?
à la porte logique?

Auriez-vous une proposition à me faire pour réaliser un oscillateur à quartz digne de ce nom? ^^

Le springdrive en décomposé avec son plan :





AMHA, tu devrais te mettre en contact avec le Seiko Center et/ou Seiko France!

Newty a écrit:

Citation :

L'énergie n'est pas fournie « au quartz », mais à un oscillateur à quartz qui comporte entre autres un quartz.

Mais l'énergie fournie à l'oscillateur est fournie à qui exactement?
à la porte logique?

Effectivement, l'énergie est fournie à la porte logique.

Citation :

Auriez-vous une proposition à me faire pour réaliser un oscillateur à quartz digne de ce nom? ^^

Essaye comme ceci par exemple (à la page 3).

Citation :

Essaye comme ceci par exemple (à la page 3).

Merci pour la doc! c'est exactement l'oscillateur que j'ai réalisé..seulement il reste à découvrir pourquoi le signal que j'obtient aux bornes du condensateur est le même avec ou sans le quartz dans le montage!!