Trilingue
Horloges électriques
Electric Clocks - Elektrische Grossuhren
Pages annexes:
Léon Hatot et les horloges électriques ATO
Horloges électriques secondaires - galerie d'images - 1ère partie
Horloges électriques secondaires - galerie d'images - 2è partie
Les "mystérieuses" dans l'horlogerie électrique
Liens vers d'autres pages sur l'horlogerie électrique
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Horloges électriques
Electric Clocks - Elektrische Grossuhren
E-mail/Skype: viredazepal@bluewin.ch
Ce texte contient huit animations préparées par
J.E. Bosschieter (voir après les Fig. 5,
12, 13
(2x), 19, 20, 23
et 25).
Nous parlerons ici d'horloges uniquement, et non de montres, qui représentent un tout autre chapitre. Le mot "électriques" indique que nous traiterons des horloges mues directement ou indirectement par l'électricité, sous une forme ou une autre, mais nous nous arrêterons à l'avènement de l'électronique, que nous définissons comme l'introduction de semi-conducteurs dans un circuit électrique. En d'autres termes nous couvrirons approximativement la période 1840-1970.
Une deuxième remarque préliminaire s'impose: le présent article est destiné aux amateurs d'horlogerie en général, qui connaissent peu ce chapitre de l'horlogerie électrique, lequel n'a guère dépassé un petit cercle d'initiés malgré le fait qu'il soit passionnant et comme nous allons le découvrir, plus varié dans ses principes que l'horlogerie mécanique.
Finalement, précisons que nous regardons ce sujet plutôt d'un point de vue suisse, ce qui explique le choix des exemples et l'accent mis sur la Suisse dans ce texte.
Nous aborderons successivement les thèmes suivants:
· l'historique,
· l'examen des différents principes, avec exemples,
· les sources de documentation.
Classification des horloges électriques
Même si elle apparaît un peu rébarbative, la classification est une approche nécessaire si l'on veut avoir les idées claires sur un sujet complexe. Le premier exemple de classification méthodique que nous trouvons est celui des brevets d'horlogerie, que nous extrayons d'Inventions-Revue 1908-1909. Elle est intéressante pour montrer l'état d'esprit à l'époque, mais insuffisante pour une vision rétrospective. Après la classe A consacrée à l'horlogerie mécanique, la classe B aux boîtiers et la classe C aux machines et outils, apparaissent pas moins de 4 (!) classes consacrées à l'horlogerie électrique:
· Classe D: Horloges électromagnétiques individuelles, subdivisées en "à action directe" et "à action indirecte".
· Classe E: Systèmes d'unification de l'heure par l'électricité (avec 5 subdivisions).
· Classe F: Appareils électriques mesurant la fraction de seconde (faire à l'époque une classe de ces appareils magnifiques, mais bien peu répandus, représente un joli honneur pour MM Hipp et Favarger!).
· Classe G: Mécanismes électriques pour signaux horaires.
Nous préférons quant à nous une classification plus détaillée en fonction de 3 types de critères:
· Une classification par fonction:
o horloges indépendantes (c'est-à-dire des instruments servant à donner l'heure à un endroit donné),
o horloges-mères (des horloges munies d'un système de contact permettant de transmettre des impulsions horaires à des réceptrices plus ou moins distantes),
o horloges secondaires (les réceptrices des impulsions mentionnées ci-dessus),
o horloges synchrones (qui ne sont en fait rien d'autre que des horloges secondaires dont la centrale électrique serait l'horloge-mère).
· Une classification par type de mouvement (pouvant s'appliquer aussi bien aux horloges indépendantes qu'aux horloges-mères):
o horloges à impulsion électromagnétique sur le balancier,
o horloges mécaniques à remontage électrique (par moteur ou électro-aimant, à ressort ou à poids, avec effet court ou avec réserve de marche),
o horloges à impulsion mécanique directement sur le balancier (par gravité, ressort ou électro-aimant),
o constructions particulières et anecdotiques.
· Enfin une classification selon l'alimentation électrique:
o basse tension (1.5-60V) ou réseau (110-220V),
o courant continu (en général basse tension) ou courant alternatif (en général réseau),
o réseau (avec ou sans transformateur et/ou redresseur) ou pile/batterie.
Armés de cette vision globale, nous pourrons dans les chapitres ultérieurs examiner les différentes constructions caractéristiques sans risque de tout mélanger, puisqu'il y a en effet pendule électrique et pendule électrique...
Mais auparavant un peu d'histoire.
Historique
La première question qui vient à l'esprit est bien sûr qui est l'inventeur. Comme toujours, les grandes inventions sont dans l'air du temps et, vers 1840, de nombreux travaux sont en cours par des gens comme Wheatstone, Steinheil, Hipp, Breguet, Garnier, et d'autres encore.
Sous l'influence de nos amis britanniques, qui sont beaucoup plus que nous portés sur l'horlogerie électrique, l'idée s'est peu à peu imposée dans la littérature que le père de l'horlogerie électrique est Alexander Bain. Bain a commencé, mais pas terminé, un apprentissage d'horloger, et s'est intéressé très tôt (vers 1830) à l'électricité. Après de nombreux démêlés avec le Prof. Wheatstone, qui tenta de faire passer pour sienne son invention, il dépose un premier brevet le 10 octobre 1840. Bain est à coup sûr un génie et un visionnaire. De nombreux développements de l'usage de l'électricité en horlogerie sont envisagés dans ses textes et brevets. Il n'a néanmoins pas réussi à mettre sur pied une fabrication en série et une industrie, comme l'a fait Hipp (par ailleurs d'origine allemande) en Suisse.
Mais avant de parler de Hipp, quelques mots pour rappeler que les recherches sur l'électricité ont commencé dès le 17è siècle déjà. Un italien, le Prof. Rami, a imaginé une horloge électrostatique en 1815. Le britannique William Sturgeon crée l'électro-aimant (indispensable préalable à l'horlogerie électrique) en 1825, et Volta la pile en 1800.
Matthäus Hipp (1815-1893), si important pour l'industrie suisse, et si cher au coeur des collectionneurs, est né dans le Wurtemberg. Il y fait un apprentissage d'horloger, entre dans une fabrique techniquement très avancée et, voyant que le fils du patron revient de formation au Locle, décide de se rendre lui aussi en Suisse romande pour s'y perfectionner, faisant auparavant un détour par Saint-Gall en 1834. Il arrive à Saint-Aubin en 1835, y complète sa formation pendant plusieurs années, et retourne en Allemagne. En 1841, âgé de 28 ans, il s'installe à son compte comme horloger à Reutlingen. C'est là qu'il met au point une première horloge avec son système à palette, exposée à Berlin en 1843, mais il s'agit encore d'une horloge mécanique. Ce n'est probablement pas avant 1860 qu'il en fera une application à une horloge électro-magnétique (Fig. 1). Il invente aussi un moteur et construit le chronoscope, puis le chronographe enregistreur, tous deux pour la mesure des temps ultra-courts (la classe F...).
Fig. 1: Schéma général d'une horloge de Hipp à balancier 1/2s, 2è moitié du XIXè siècle. On voit le contact au milieu et l'électro-aimant d'impulsion sous le balancier. De telles horloges existent avec ou sans la fonction horloge-mère.
Ce qui est remarquable dans la pendule à palette, c'est que le système s'avère si bon dans la pratique, qu'il sera construit pendant plus de cent sans modification de principe. Quelle autre invention peut s'enorgueillir d'une telle longévité? En 1852, Hipp est nommé par le Conseil fédéral directeur de l'atelier national de construction des télégraphes et directeur technique de l'administration des télégraphes, en d'autres termes le plus haut personnage de la communication en Suisse, une nomination remarquable pour un étranger. Il y poursuit ses inventions pendant huit ans, non sans éveiller la jalousie (on parle de lui et son office fait des bénéfices, deux crimes majeurs pour un haut fonctionnaire fédéral...). G.A. Hasler lui succède et rachètera l'atelier un peu plus tard lorsqu'il sera privatisé. En 1860, Hipp prend le chemin de Neuchâtel et y fonde une fabrique de télégraphes et appareils électriques. C'est le vrai début de l'industrie de l'horlogerie électrique, après deux décennies de recherches et quasiment de laboratoire. L'entreprise se développe rapidement. Hipp se retire en 1889, cédant la place aux ingénieurs A. Favarger et A. de Peyer. Les pièces sont alors signées "Peyer et Favarger, succ. de M. Hipp" jusqu'en 1908, quand la société devient la commandite Favarger & Cie, puis Favarger & Cie S.A. en 1923, et Favag S.A. en 1927, date de l'alliance avec Hasler, qui deviendra Ascom après la fusion avec Autophon en 1983-4. Ascom-Favag sera finalement vendue à son concurrent Bosshard (Moser-Baer) en 1989 et la production arrêtée. Depuis 2002, Bosshard s'appelle Mobatime. On peut voir un portrait de Hipp sur http://vlp.mpiwg-berlin.mpg.de/people/data/per328.html.
Un autre personnage important à mentionner dans le paysage suisse est David Perret, pionnier neuchâtelois de l'horloge électrique à remontoir. Fils d'un industriel horloger, ingénieur-mécanicien du Polytechnicum de Zurich, colonel, politicien, il déposa de nombreux brevets. Après s'être consacré à la fabrication mécanique de la montre, il s'intéressa sur la fin de sa vie à l'horlogerie électrique, développant un système de double-contacts avec remontage chaque minute qui lui est propre. Il décédera le 18 septembre 1908 et son entreprise périclitera malheureusement quelques années plus tard.
Pour terminer l'historique, mentionnons quelques autres dates importantes:
· 1856: première horloge à remontoir électrique par Louis-F. Breguet,
· 1862-64: premiers réseaux d'horloges électriques (Genève, Neuchâtel),
· 1885: moteur Ferraris (beaucoup utilisé dans les horloges à remontoir, comme celles de Zenith par exemple),
· 1912: premiers signaux radio-horaires à la tour Eiffel,
· 1916: horloge synchrone de Warren,
· 1921: horloge de Shortt (la plus précise avant le quartz),
· 1930: premières horloges à quartz,
· 1955: horloge atomique,
· années 60-70: mutation de l'électrique à l'électronique et fin de notre étude.
Nous allons maintenant passer à l'étude des différents types d'horloges.
L'impulsion électromagnétique sur le balancier, dite action directe
Elle apparaît, quoique sous une forme assez primitive, dans le brevet Bain de 1841. On la trouve également chez Hipp en 1842. Dans ces horloges, un électro-aimant (c'est-à-dire une bobine avec un noyau de fer doux) est placé généralement sous le balancier, lui-même terminé par un sabot de fer doux. Un contact, judicieusement conçu (plus facile à dire qu'à faire...) fait passer le courant dans la bobine pendant la période descendante de la course du balancier, le plus près possible de la verticale, ce qui lui donne alors une impulsion régénérant l'énergie perdue (Fig. 2 et 3).
Fig. 2: Horloge à balancier d'un mètre du type Hipp, signée Favarger & Cie, vers 1910. Le cadran est un compteur d'oscillations relié au balancier par une fourchette et un encliquetage.
Fig. 3: Détail de l'électro-aimant sous le balancier d'une horloge Favag 2/3s.
On voit donc que le balancier n'est plus seulement le régulateur oscillant, comme dans une horloge mécanique, mais en même temps le moteur. Le balancier et son contact peuvent fonctionner seuls, sans aucun rouage. Le transfert du temps à un cadran peut se faire de deux façons, soit par un encliquetage et un rouage, qui n'est alors plus qu'un simple compteur d'oscillations muni d'aiguilles (une mécanique élémentaire que tout horloger peut maîtriser et qui n'appelle aucun commentaire particulier ici), soit par un contact électrique commandant une horloge secondaire (voir le chapitre "horloges secondaires"). Cette deuxième solution a l'avantage de laisser le balancier "presque" libre, et est généralement adoptée dans les horloges de haute qualité (c'est le cas de toutes les Favag 2/3s).
Féry, en France, a modifié (perfectionné?) ce système en utilisant une bobine sans fer dans laquelle circule un aimant permanent. Ce système a été très largement utilisé en France: Bulle-Clock (bobine au bout du balancier, aimant fixe), Brillié, Ato (aimant au bout du balancier, bobine fixe), et bien d'autres encore (Fig. 4 et 4bis). Voir également la page annexe "Léon Hatot et les horloges électriques ATO".
Fig. 4: Horloge Bulle-Clock de la première période vers 1920, encore signée MFB, pour Maurice Favre-Bulle, son créateur. On voit que la marque vient de son nom et n'a rien à voir avec les taureaux, comme certains ont pu le croire en l'écrivant "Bull-Clock"! On voit très bien la bobine au bout du balancier et le barreau aimanté fixé au cabinet. Le contact est dans l'ombre à l'arrière du mouvement. L'entreprise a perduré jusqu'en 1955, au décès de son fondateur.
Fig. 4bis: Horloge Brillié avec balancier d'un mètre
A part l'impulsion magnétique sur le balancier, la deuxième caractéristique critique de ces horloges est le contact. Dans la plupart des horloges, l'impulsion est donnée à chaque oscillation (voire alternance chez Frank Holden) par un contact lié à un quelconque système de cliquet sur le balancier. Le génie de Hipp est d'avoir inventé son système à palette, qui ne réagit pas tant que l'amplitude est suffisante, et ne donne le contact que lorsqu'elle descend en-dessous d'un seuil critique, libérant ainsi le balancier d'une multitude d'interférences mécaniques inutiles (Fig. 5).
Fig. 5: Le contact de Hipp. A gauche, le schéma général, à droite le fonctionnement. Tant que l'amplitude est grande, la palette passe et repasse sur la pierre à encoche sans s'arrêter. Quand l'amplitude se réduit, il arrive un moment où la palette tombe dans l'encoche, ce qui fait s'arquebouter sa lame ressort et ainsi fermer le contact. Le courant passe dans la bobine, une impulsion est donnée et le balancier retrouve pour 30-120 secondes une amplitude plus grande.
Dans la pratique, l'impulsion sera donnée suivant le modèle une fois toutes les 30 à 120 secondes. Comme déjà dit plus haut, ce système s'est perpétué chez Favag pendant une centaine d'années, et a été copié de multiples fois avec toutes sortes de variantes (Magneta anglaise, Siemens, Cyma, Scott, Vaucanson, etc.).
Nous avons jusqu'ici parlé uniquement d'horloges à balancier pendulaire. De petites pendulettes et montres sur le même principe ont naturellement été créées avec un balancier-spiral. C'est le cas de beaucoup de pièces en Suisse et en Allemagne, à une époque toutefois relativement tardive, par exemple la fameuse Sterling. Le développement de ces garde-temps a pris son essor après l'arrivée du transistor, qui a avantageusement remplacé le contact électromécanique. Dans cette catégorie, mentionnons enfin la pendule Euréka et quelques autres semblables, comme celle de Cauderay, un Lausannois parti à Paris, qui utilisent un énorme balancier-spiral très décoratif (Fig. 6).
Fig. 6: Mouvement d'une pendulette Cauderay, fin du XIXè siècle. L'électro-aimant agit sur une masse placée sur l'axe du balancier, le contact est dérivé de l'idée de Hipp.
C'est finalement dans cette catégorie que se fera la révolution électronique, en commençant par l'utilisation d'un transistor et d'une bobine d'induction au lieu du contact (Kundo et Ato).
Le remontage électrique
Les horloges et pendulettes dont nous parlons ici sont des pièces mécaniques de n'importe quel type, à pendule ou balancier-spiral, à poids ou à ressort, dont le remontage est fait électriquement au lieu d'être manuel. On a même vu des systèmes destinés à être ajoutés après-coup.
Le remontage peut se faire soit par un moteur électrique (qui remonte plusieurs tours à la fois) (Fig. 7), soit par un électro-aimant oscillant, qui remonte par petites portions, généralement un encliquetage dent par dent, mais finit par avoir le même effet (Fig. 8).
Fig. 7: Horloge Bürk (Forêt-Noire) à poids des années 60. Le remontage se fait par l'intermédiaire d'un petit moteur. Les contacts sont basculants, à mercure.
Fig. 8: Remontage à électro-aimant oscillant EZ (Elektro-Zeit, plus tard T&N, Telefonbau und Normalzeit) des années 30. L'électro-aimant n'intervient toutefois ici pas par un cliquet, mais en donnant à travers le contact une chiquenaude au grand volant, lequel remonte un petit poids pour une durée de quelques minutes. Ce "moteur", comprenant le balancier, est totalement autonome et indépendant du mouvement, qu'on ne voit pas sur la photo. Celui-ci comporte un rouage comptant les oscillations du balancier et, relié par un différentiel, un deuxième rouage actionnant une fois par minute le contact des horloges secondaires. Il se suspend devant le moteur, auquel il est relié par un petit ressort à boudin assurant la marche pendant le remontage.
Certaines pendules sont remontées à intervalles fréquents (une fois par minute chez David Perret) ou à de longs intervalles comme dans les horloges de clocher. Certaines pièces ont une réserve de marche, d'autres ne peuvent fonctionner que la durée entre deux remontages (par exemple le mouvement Reform que tout le monde connaît) (Fig. 9).
Fig. 9: On voit ici une petite pendulette de voyage suisse signée Cosmos et comportant la version bon marché du mouvement Reform, créé dans les années 30. C'est un mouvement à balancier spiral avec un ressort assurant une réserve de quelques minutes. Lorsque le ressort arrive en bout de course, un levier ferme le contact et l'électro-aimant lance le bras d'inertie avec les deux boules, lequel remonte le ressort tout en coupant simultanément le contact. Le mouvement Reform est plus courant dans sa qualité supérieure, avec 15 rubis et spiral Breguet.
La réserve de marche est obtenue par un poids ou un ressort remonté à fond et maintenu plus ou moins dans cet état à de relativement brefs intervalles, avec la possibilité de se dérouler pendant plusieurs heures en cas de panne de courant, le remontage complet intervenant de nouveau automatiquement à la réapparition du courant. Il faut pour cela un système qui enclenche et déclenche le remontage au bon moment. Chez Moser-Baer et bien d'autres, qui utilisent un moteur puissant à faible démultiplication, cela s'obtient par un contact électrique coulissant le long d'une goupille fixe sur un arbre de barillet fileté. Dans certaines pendules à poids, il y a un contact commandé par un levier abaissé ou relevé par le poids lui-même lors de sa descente ou de sa remontée. Chez Zenith et les autres qui utilisent un moteur faible à forte démultiplication de type Ferraris (celui qu'on voit tourner dans les compteurs électriques), le courant n'est pas interrompu (inutile pour 2W) mais le disque du moteur est freiné par un levier muni de feutre, construit selon le même principe que le contact mentionné plus haut. Il en résulte un remontage quasi-permanent par petites saccades toutes les 2-3 secondes, le moteur se mettant à tourner pendant une longue période après une interruption de courant (Fig. 10 et 11).
Fig. 10: Horloge murale avec porte-échappement Ferramo de la maison T. Baeuerle & Söhne, St. Georgen, Forêt-Noire, utilisant un moteur Ferraris pour le remontage. Ce moteur a l'avantage d'être très silencieux, ce qui n'est pas la caractéristique première de toutes les horloges électriques!
Fig. 11: Horloge de précision à balancier lourd battant la seconde de la maison Zenith. Le mouvement est à poids. Le module de remontage à moteur Ferraris est placé sous le mouvement et se met en route dès que le poids descend d'une fraction de millimètre, assurant ainsi de façon permanente une longue réserve de marche. Le mouvement est tout à fait classique, à axes et ancre Graham empierrés, et existe d'ailleurs aussi en version à remontage manuel.
Un cas particulier est la rare pendule O'Keenan, dont le moteur tourne en permanence, sa vitesse étant réglée par l'échappement de sorte qu'il remonte toujours juste ce qu'il faut (Fig. 12).
Fig. 12: Pendule O'Keenan, Paris, vers 1905. Elle est dotée d'un petit moteur très particulier, connu sous le nom OK et utilisé en masse dans les compteurs de gaz. Il tourne de façon permanente et tend un ressort tampon qui actionne le mouvement classique à porte-échappement tout en étant maintenu par celui-ci à une vitesse telle qu'il n'a jamais besoin de s'arrêter.
A noter que dans toutes ces pièces, le remontage doit être conçu pour, évidemment, ne pas interrompre la marche de l'échappement pendant le remontage, mais c'est là un problème bien connu des horlogers, déjà résolu dans toutes les horloges de précision ou de grand format telles les horloges de clocher. A propos de ces dernières justement, mentionnons le remontage à chaîne sans fin de Huyghens, souvent utilisé pour l'électrification d'anciennes horloges mécaniques. En y ajoutant encore une synchronisation magnétique du balancier par une horloge radio pilotée, on peut moderniser une ancienne horloge en n'y apportant que des modifications réversibles, un concept éthique essentiel dans la restauration.
Cette animation montre une horloge de C.-T. Wagner, Allemagne. L'horloge fonctionne avec deux poids, l'un pour la marche, l'autre pour les contacts, remontés chaque minute de la hauteur exacte par un électro-aimant en forme de "Z". Une description détaillée est disponible séparément.
L'impulsion mécanique sur le balancier
Nous classons ici toutes les horloges dont les oscillations du balancier sont entretenues par une impulsion de nature mécanique directement sur le balancier, à l'exclusion donc des impulsions électromagnétiques déjà traitées plus haut et de l'impulsion mécanique à travers un échappement comme en horlogerie traditionnelle. En termes vulgaires, il s'agit de balanciers qui reçoivent une chiquenaude à intervalles réguliers! Les Britanniques se considèrent les rois de cette technologie, ayant produit de nombreux modèles de haute qualité (par exemple Synchronome/Shortt, ECS/STC, Gent/Pulsynetic, Gillett and Johnston, Telephone Rentals/Princeps) mais on connaît un peu moins les horloges continentales faisant appel au même principe.
Avant d'en examiner quelques unes, mentionnons que l'impulsion peut être donnée de trois manières différentes:
· par gravité (avec remontage électromagnétique ultérieur du poids), c'est la meilleure puisque donnant la force la plus constante (Synchronome, etc.),
· par un ressort préalablement armé par un électro-aimant (Froment, encore que Guye parle dans son cas de gravité; il pourrait bien avoir envisagé les deux concepts. W.Z./Pega),
· par un levier actionné directement par un électro-aimant.
Dans le premier groupe, le stéréotype est la Synchronome (Fig. 13), une petite merveille de simplicité et d'efficacité, puisqu'elle obtient d'excellents résultats chronométriques avec un minimum de mécanique (une seule roue).
Fig. 13: Horloge Synchronome classique des années 40, construite avec peu de modifications depuis le début du siècle. On voit bien la roue unique entraînée par un petit levier empierré accroché au balancier, ainsi que le plan incliné et le levier tenant lieu de poids avec sa petite roulette, dont le bras inférieur sert à fermer le contact puis à le "re-shooter" à son point de départ après l'impulsion. Dans la porte se trouve un mouvement secondaire non polarisé. Sur le même circuit électrique, on peut placer en série plusieurs horloges secondaires extérieures, le voltage étant adapté en conséquence de sorte à garder une intensité constante sur le mouvement.
Un balancier d'un mètre est muni d'un levier empierré qui tire dent par dent à chaque oscillation une roue de 15 dents (encore une fois la seule du mouvement), laquelle porte un bras qui libère toutes les 30 secondes un levier gravitationnel muni d'une petite roulette, qui tombe alors sur un plan incliné attaché par un bras au balancier, lui redonnant ainsi l'énergie au moment le plus favorable (passage par le centre). En tombant, le levier ferme un contact électrique, permettant à l'électro-aimant de le remonter avant le retour du balancier, et le cycle recommence pour 30 secondes. Une horloge secondaire placée en série sur le circuit de l'électro-aimant tient lieu de cadran avançant par sauts de 30 secondes. D'autres horloges secondaires peuvent être placées sur le même circuit.
Dérivée de la Synchronome, il faut mentionner l'horloge de Shortt, un sommet de précision juste avant le quartz, destinée aux observatoires. Il s'agit en fait d'une paire d'horloges, la mère et l'esclave. La mère est placée sous vide, elle a un balancier pratiquement libre, perturbé uniquement par l'impulsion gravitationnelle toutes les 30s, qui synchronise celui de l'horloge, laquelle supporte tous les dispositifs et contacts, puisqu'elle n'est pas affectée par les perturbations, étant synchronisée par la mère.
Animation d'une horloge de Shortt
Dans la seconde catégorie, citons l'horloge allemande de W. Zeh (Pega), une tentative de réaliser, en 1928, pour le grand public, une horloge de bonne précision, pouvant commander 1-2 horloges secondaires dans le foyer, avec toutefois un balancier court (Fig. 14). Un bras à ressort plat est armé par un électro-aimant, qui actionne en même temps le mouvement de minuterie. Le bras à ressort se détend au moment voulu en appuyant sur un bras latéral fixé au balancier, par l'intermédiaire d'une aiguille et d'une pierre. On lui a reproché que la dilatation de cette longue aiguille pouvait nuire à la précision.
Fig. 14: Arrière du mouvement Pega de W. Zeh, Freiburg in Breisgau, 1928, suspendu pour la photo à un support Bergeon. On distingue le levier à lame-ressort et son aiguille qui appuie sur un bras latéral du balancier. L'électro-aimant se trouve entre les deux platines et n'est donc pas visible.
La troisième catégorie est représentée par au moins deux grands noms: le professeur Aron, dans son brevet de 1884, et H.A. Campiche, de Genève, dont les horloges sont très recherchées. Chez H. Aron (qui est par ailleurs plus connu pour son système ultérieur de remontage électrique utilisé par la maison Heliowatt), un électro-aimant attire un bras lié à la fourchette qui relie le balancier au mouvement, lequel est encore une fois un simple compteur d'oscillations (Fig. 15).
Fig. 15: Mouvement Aron de 1884, signé par G. Becker, Freiburg in Schlesien. On voit bien l'électro-aimant à gauche, qui intervient directement sur le balancier par l'intermédiaire d'un bras. On distingue également le cliquet qui entraîne le rouage comptant les oscillations. A relever que le cadran comporte un cercle des secondes gradué en nombre d'alternances (80) et non en secondes.
Chez Campiche, encore une horloge à une seule roue, un électro-aimant donne 1× par minute une chiquenaude sur le côté du balancier par l'intermédiaire d'un levier élastique. Un petit levier permet au balancier de faire avancer une roue de 30 dents, laquelle porte une aiguille des secondes et 2 goupilles de contact, l'une pour commander l'horloge secondaire qui tient lieu de cadran, l'autre pour l'électro-aimant (Fig. 16).
Fig. 16: Campiche.
Toutes ces horloges ont l'avantage d'une grande simplicité et qui dit simplicité dit aussi minimalisation des interférences sur le balancier, donc en principe une meilleure précision, associée à peu d'entretien.
Horloges secondaires
On appelle horloges secondaires ou réceptrices des "engins" qui ne sont en fait pas des horloges, mais de simples compteurs d'impulsions, qu'ils additionnent sous forme de minutes et d'heures sur un cadran. Ces horloges ne sauraient donc donner l'heure par elles-mêmes et nombreux sont ceux qui se sont fait prendre sur un marché aux puces. Il leur faut une horloge-mère qui envoie des impulsions à intervalles réguliers, généralement de 1s, 30s ou 1 minute (Fig. 17, 18 et 19).
Fig. 17: Horloge secondaire de Hipp, à armature oscillante polarisée. Elle existe en versions pour impulsion-seconde et impulsion-minute, dans différentes dimensions selon la longueur des aiguilles.
Fig. 18: Horloge secondaire de Favarger, à armature rotative polarisée. Fabriquée pendant trois quarts de siècle sans modification, elle existe en trois dimensions.
Fig. 19: Mouvement secondaire Favarger modèle moyen.
La fonction horloge-mère est indépendante du type d'horloge et toutes celles que nous avons vues plus haut peuvent jouer ce rôle par l'adjonction de contacts appropriés. On a même vu des horloges-mères purement mécaniques.
A part la fréquence de l'impulsion, les réceptrices peuvent se subdiviser en deux grandes catégories: Les polarisées et les non-polarisées. Les polarisées, utilisées surtout en Suisse, en Allemagne et en France, doivent recevoir une impulsion +- (on ne parle dans la pratique que de courant continu basse tension en matière d'horloges secondaires) , puis une impulsion -+, de façon alternée (Fig. 20).
Fig. 20: Dispositif d'inversion type Heliowatt. A chaque minute, une came qu'on voit sur la gauche tourne d'un demi-tour et ferme les contacts tantôt d'un côté tantôt de l'autre, de façon à inverser chaque fois la polarité du courant.
Cette animation montre le système créé par Badier et Paulin de Grenoble en 1888, très semblable à ceux de Hipp et Aron (Heliowatt).
L'idée est d'éviter des sauts involontaires d'aiguille en cas de contact pas franc, de vibration, d'interférences, etc. Cela exige dans l'horloge-mère un dispositif d'inversion, pas nécessairement simple. Les horloges non polarisées reçoivent le courant de l'horloge-mère toujours dans le même sens. L'avantage est celui de la simplicité, mais le contact doit être bien conçu. On trouve ces horloges surtout en Angleterre (Synchronome et famille) ainsi qu'un peu partout au début de l'horlogerie électrique (Campiche par exemple, autour de 1900).
Les constructions sont très variées, plus ou moins bruyantes, mais reposent toutes sur l'usage d'un électro-aimant, d'un encliquetage et d'une minuterie traditionnelle.
Une mention particulière va aux horloges secondaires des CFF, faites par Favag: on y voit une aiguille des secondes qui s'arrête quelques instants sur zéro avant de repartir pour un tour. Qu'en est-il? Pour garantir une plus grande fiabilité et utiliser des horloges-mères de moindre coût (par exemple des Favag 2/3s, donc sans contacts-secondes) tout en donnant les secondes au public, on a imaginé des mouvements doubles comprenant de façon co-axiale une réceptrice à minutes et un mouvement synchrone 220V pour les secondes, faisant un tour en un peu moins d'une minute, bloqué et libéré à chaque fois par l'horloge secondaire pour assurer sa parfaite synchronisation avec le saut de l'aiguille des minutes.
Il existe également des horloges secondaires de très grand format pour les cadrans de clocher, dont les exigences sont particulières: poids des aiguilles, pigeons qui les prennent pour des perchoirs, vent, etc. (Fig. 21 et 22).
Fig. 21: Horloge secondaire de clocher non polarisée de Campiche (Vers la fin du XIXè siècle) basée sur une minuterie de tour française traditionnelle, munie d'une platine sur laquelle se trouvent l'électro-aimant et l'encliquetage. On voit également le contre-poids servant à équilibrer l'aiguille des minutes, longue de 70cm.
Fig. 22: Horloge secondaire de clocher polarisée de Moser-Baer, avec dispositif additionnel de blocage entre 2 impulsions pour éviter un déplacement intempestif des aiguilles. Autour de 1960.
Chez Favag, on trouve un modèle puissant, dans lequel les aiguilles sont actionnées par un moteur 220V, lui-même commandé par une réceptrice et un relais. Chez Gent/Pulsynetic, on voit une construction très particulière appelée "Waiting train". Il s'agit d'une horloge de type à impulsion mécanique sur le balancier, dont le balancier très lourd n'offre aucune précision, n'ayant pas de fonction chronométrique mais celle d'un accumulateur d'énergie. Il bat à vide et n'entraîne le rouage que d'une dent toutes les 30s à la commande de l'électro-aimant récepteur.
Avant de quitter ce chapitre, signalons les horloges (mères et secondaires) pour bateaux, qui sont pourvues d'un dispositif permettant de reculer ou d'avancer les aiguilles pour ajuster l'heure au faisceau horaire.
Vous pouvez voir plus d'horloges secondaires sur une page séparée.
Les horloges synchrones
Là aussi, on peut discuter: s'agit-il vraiment d'horloges? Au même titre que les horloges secondaires sont des compteurs d'impulsions, on peut dire que les horloges synchrones sont des compteurs de fréquence du courant alternatif. Il s'agit en fait de petits moteurs qui tournent à une vitesse rigoureusement conditionnée par la fréquence du courant. Le moteur est simplement muni d'un rouage de démultiplication tel qu'il indique les secondes, les minutes et les heures sur un cadran (Fig. 23).
Fig. 23: Horloge synchrone de Michl signée Laplace, Tchécoslovaquie vers la fin des années 20. Elle doit être lancée à la main. Thiesen la qualifie de plus ancienne horloge synchrone réellement utilisable.
Animation d'une horloge synchrone type Michl (tirer et repousser la main pour l'animer)
La condition sine qua non est que le courant alternatif offre une fréquence parfaitement constante, ce qui est maintenant le cas depuis de nombreuses décennies, non pas particulièrement pour donner l'heure, mais parce que c'est nécessaire pour interconnecter les réseaux. Ne pas oublier que la fréquence est de 50Hz en Europe et de 60Hz en Amérique. Peu importe le voltage, une horloge synchrone américaine marchera toujours faux en Europe; un transformateur 220-110V n'y changera rien! Il faut un rouage ou un moteur différent pour chaque fréquence.
A part ces questions et les innombrables solutions constructives, on peut distinguer ces horloges en deux grandes familles:
· Les auto-démarreuses, qui s'arrêtent quand il y a panne de courant et repartent quant le courant revient, en indiquant une heure faussée de la durée de la panne bien entendu. Leurs supporters prétendent que les pannes sont généralement courtes et qu'une heure approximatives vaut mieux que rien, leurs détracteurs disent que l'illusion de savoir l'heure alors qu'elle est fausse, peut avoir de graves conséquences, et qu'il vaut mieux savoir qu'on ne sait pas...
· Les horloges à démarrage manuel. Elles s'arrêtent bien sûr en cas de panne, mais ne repartent pas au retour du courant. Il faut tourner un bouton pour lancer le moteur, ce qu'on ne fait évidemment pas sans remettre à l'heure.
La discussion s'est poursuivie très longtemps mais le quartz et le radio pilotage ont fini par mettre tout le monde d'accord!
Vers le milieu du 20è siècle, les fabricants d'horloges synchrones ont également fabriqué de nombreuses horloges "mystérieuses", c'est-à-dire des pendulettes dont on ne voit pas, ou pas immédiatement, la façon dont les aiguilles sont mues. On en trouvera une description dans l'article Les "mystérieuses" dans l'horlogerie électrique.
Les constructions spéciales et anecdotiques
Non contents d'inventer une multitude de constructions dans tous les types et principes, les "horlo-électriciens" ont imaginé quelques idées parfois géniales et parfois délirantes.
Commençons par le génie, celui de l'ingénieur Martin Fischer de Zurich, qui a créé dès 1899 le système Magneta (qui sera rebaptisé Inducta plus tard, après le rachat de son entreprise par Landis & Gyr) (Fig. 24).
Fig. 24: Horloge Magneta de Martin Fischer, vers 1905. L'inducteur se situe sur la gauche de la photo, le remontage est manuel par l'axe de manivelle qu'on voit à droite. Le poids d'environ 17kg est suspendu à une bande d'acier. Il agit par remontage d'un puissant ressort destiné à actionner l'inducteur, et d'un petit ressort en barillet avec bride de sécurité pour la marche, qui est à ancre Graham. Le remontage se fait une fois par jour et un dispositif de contact placé sous le poids allume une lampe d'alarme quant il faut remonter, puis un levier arrête le balancier. Il est en effet très désagréable de laisser l'horloge s'arrêter seule, car sous l'effet de l'élasticité de la bande d'acier, la force exercée par le poids diminue progressivement au moment où il se pose, si bien que l'inducteur s'arrête bien avant le balancier, d'où un dérèglement complet des réceptrices. Il existe un modèle plus léger (pour moins de réceptrices) à chaîne et de plus gros avec remontage par moteur électrique. Plus tard, sous Landis & Gyr, tous les modèles auront le remontage électrique.
Son slogan était "Elektrische Uhren ohne Batterie und ohne Contacte". C'est typique des problèmes de l'époque. Les batteries demandent alors beaucoup d'entretien, des piles performantes ne s'achètent pas encore au super-marché. Les contacts sont eux aussi délicats, ils s'oxydent et brûlent, car on n'a pas encore inventé le pare-étincelle (qui se généralisera un peu plus tard sous forme d'une résistance et d'un condensateur placés en parallèle au contact). Fischer a l'idée de construire une horloge de type mécanique, connu et fiable, munie d'un inducteur actionné chaque minute par le mouvement, qui crée un courant de très courte durée, automatiquement alterné à chaque fois, envoyé directement dans le réseau des horloges secondaires. C'est donc le réseau qui est électrique, pas vraiment l'horloge-mère, dont il existe des modèles à remontage manuel et d'autres à remontage par moteur électrique. La construction est assez lourde, car le mouvement de l'inducteur doit être très brusque pour créer un courant, d'où la nécessité d'accumuler l'énergie dans un fort ressort. Les réceptrices sont également d'un type particulier, devant réagir à une impulsion ne dépassant pas quelques centièmes de seconde. Le but a été atteint par une lame-ressort tampon entre l'électro-aimant et le rouage. Avis aux collectionneurs: si toutes les horloges signées Magneta (sauf les anglaises) sont de ce type, ce n'est pas le cas de toutes les Inducta. Landis & Gyr a en effet utilisé cette marque également pour une gamme d'horloges à remontage par moteur électrique et contacts traditionnels. Pendant longtemps, les deux gammes ont existé en parallèle, au choix du client.
A l'autre bout du génie, il faut parler du brevet Jamin-Zenith (1922), une vraie gâterie pour les collectionneurs, mais pas nécessairement le meilleur outil chronométrique (Fig. 25).
Fig. 25: Horloge Jamin-Zenith sans réserve de marche, années 20. Le fil de dilatation est enfermé dans le tube à gauche, il agit par l'intermédiaire d'un levier élastique et d'un fil de traction sur le balancier. Les contacts se trouvent au haut de celui-ci. L'ensemble constitue un moteur thermique autonome, fonctionnant sous 4V alternatif (transformateur). Le mouvement, déboîté pour la photo, n'est qu'un compteur d'oscillations.
C'est une pendule dont le balancier est entretenu par une impulsion mécanique directe. On aurait donc pu la classer dans le chapitre précédent consacré à ces horloges. Néanmoins, elle a ceci de particulier que l'impulsion n'est donnée ni par la gravité, ni par un ressort, mais par un fil métallique très fin qui se dilate par chauffage au moment du contact, et se rétracte en refroidissant à la rupture du contact. Il en existe des variantes avec ou sans réserve de marche. Inutile de dire qu'elles sont capricieuses et que le fil de qualité idoine est pratiquement impossible à trouver aujourd'hui.
Au chapitre thermique, on peut ajouter la Pneuora de Junghans. Il s'agit d'une horloge mécanique à remontoir par piston et cliquet. Le piston est actionné par la pression de l'air dilaté par chauffage dans une sorte d'ampoule électrique où ne règne pas le vide. La transmission entre le "moteur" thermique et l'horloge se fait donc par un tuyau de caoutchouc. De la même manière, le système pouvait aussi commander des horloges secondaires.
Une autre horloge à moteur thermique est la PUJA de Karl Jauch, Schwenningen (Forêt-Noire). Le moteur est constitué de deux paires de tubes contenant de l'alcool. L'un des tubes est chauffé par-dessous, si bien que l'acool monte dans le tube supérieur en-dehors du centre de gravité, et le système se met à tourner en remontant le ressort d'un mouvement mécanique traditionnel (Fig. 26).
Fig. 26: PUJA, environ 1940.
Les dispositifs de signalisation
Nous sortons ici de la fonction primaire, qui est de montrer l'heure, pour passer à la signalisation acoustique de l'heure, principalement dans les usines et les écoles. Ceci est obtenu par un module de contact additionnel, qui se rajoute à l'horloge de base, qu'il s'agisse d'une horloge-mère, d'une horloge indépendante, ou même d'une horloge secondaire (on parle alors d'un boîtier de signalisation). Le dispositif est le plus souvent formé de un ou plusieurs disques perforés tournant en 24 heures, sur lesquels on place des petits cavaliers, fermant le contact de la sonnerie à l'heure désirée. Il y en a par minute, d'autres par 5 minutes. Le dispositif peut être complété par un réglage de la durée de sonnerie, une programmation hebdomadaire, etc. (Fig. 27 et 28).
Fig. 27: Horloge-mère Favag 2/3s avec disque de signalisation simple, pour cavaliers par intervalles de 5 minutes, vers la fin des années 20. On voit bien que cette signalisation est un module additionnel et séparé, simplement relié au mécanisme de façon à tourner en 24 heures.
Fig. 28: Coffret de signalisation Favag actionné par une horloge secondaire et muni d'un disque hebdomadaire. Il en existe de nombreux modèles, avec différentes programmations selon les besoins.
Ajoutés à des horloges synchrones, de tels dispositifs ont aussi servi à allumer une lampe ou la radio, ou à signaler l'heure de réveil des clients aux réceptions d'hôtels (Fig. 29).
Fig. 29: Pendule synchrone américaine avec programmation d'une sonnerie par 5 minutes, pour les réceptions d'hôtels. Elle devait rappeler à la personne de garde de réveiller par téléphone les clients l'ayant demandé.
Les sonneries d'heure
Elles sont rares en horlogerie électrique et le plus souvent associées à un mouvement à remontage électrique. Elles fonctionnent alors comme n'importe quelle sonnerie mécanique et ne demandent pas à être analysées ici. Il en existe dans quelques horloges à impulsion électromagnétique (Bulle-Clock, Ato Fig. 30), le dispositif de comptage y est traditionnel mais la motorisation des marteaux se fait par électro-aimant.
Fig. 30: sonnerie électrique Ato.
Sources de documentation
Pour me contacter personnellement: viredazepal@bluewin.ch