Mesurer la consommation avec un wattmètre de laboratoire programmable ISW8001

14 décembre 2025 — 10 minutes de lecture

Un wattmètre de laboratoire programmable permet d’enregistrer des profils de consommation avec une précision supérieure aux prises connectées, particulièrement pour les faibles puissances. Comment s’en servir pour obtenir des mesures exploitables ?

Le matériel

Le wattmètre ISW8001 est un appareil de mesure professionnel fabriqué par IeS (Instruments Et Systemes), une société française qui a malheureusement été placée en liquidation judiciaire en novembre 2024.

Cet appareil se distingue des prises connectées Shelly que j’utilise habituellement par sa capacité à mesurer des consommations très faibles avec une résolution pouvant aller jusqu’à 1 mW. Il permet aussi d’obtenir 2 échantillons par seconde, contre 1 seul pour les Shelly.

L’ISW8001 peut mesurer en courant alternatif comme en courant continu, ce qui en fait un outil polyvalent pour différents types d’appareils.

Quand utiliser ce wattmètre ?

Le wattmètre ISW8001 est particulièrement utile dans plusieurs situations :

• Mesurer des consommations inférieures à 1 W : Les prises connectées Shelly ont une résolution de 100 mW, ce qui les rend imprécises pour les très faibles consommations. L’ISW8001 peut descendre à 1 mW de résolution ;

• Obtenir une fréquence d’échantillonnage plus élevée : 2 mesures par seconde contre 1 pour les Shelly, ce qui permet de mieux capturer les variations rapides ;

• Mesurer en courant continu : Contrairement aux prises connectées qui ne fonctionnent qu’en alternatif, l’ISW8001 accepte les deux types de courant.

Voici l’appareil vu de face :

Les boutons sur la façade permettent de choisir la grandeur affichée : puissance active (W), puissance réactive (Var), facteur de puissance (PF), tension (V) ou courant (A). Des LED rouges indiquent la fonction sélectionnée ainsi que le calibre utilisé.

Les quatre prises de sécurité pour fiches bananes permettent de brancher l’appareil. Ce type de connecteurs est standard dans le domaine des mesures électriques, particulièrement pour les mesures en courant continu avec une alimentation stabilisée de laboratoire.

Sur l’arrière se trouve notamment un port RS-232 qui permet de contrôler l’appareil et de récupérer les mesures (un adaptateur USB vers RS-232 est nécessaire sur les ordinateurs récents qui n’ont plus ce port) :

Le branchement en toute sécurité

Pour brancher un appareil sur le wattmètre, j’ai fabriqué un montage permettant d’éviter tout contact avec les parties sous tension :

Ce montage utilise :

• Un câble secteur récupéré sur une ancienne multiprise ;
• Un bloc prise Legrand Mosaic dans une boîte de montage en saillie ;
• Trois cordons de test avec fiches bananes de sécurité ;
• Des couleurs correspondant aux prises du wattmètre pour éviter toute erreur de branchement.

Le logiciel de collecte

Une aventure de reverse engineering

Pour exploiter ce wattmètre, j’ai dû développer un logiciel permettant de communiquer avec lui via le port série RS-232. Le protocole de communication est documenté dans un manuel en français, mais cette documentation contient plusieurs erreurs significatives qui ont nécessité un travail de reverse engineering.

Quelques exemples de problèmes rencontrés :

• Le caractère de terminaison des commandes indiqué dans le manuel (0x13) est incorrect, il faut utiliser 0x0D ;
• Le format des réponses décrit dans le manuel ne correspond pas à ce que l’appareil renvoie réellement : le manuel indique U3 I1 W=200.0E+0, mais l’appareil renvoie en réalité U3=238.5E+0 I1=0.3E-3 W=0.02E+0. La différence majeure est que l’appareil transmet systématiquement les valeurs de tension et de courant avec leur calibre, même lorsque ce n’est pas la fonction de mesure sélectionnée ;
• La commande pour mesurer le facteur de puissance documentée (COS) n’existe pas, la commande réelle est PWF.

Pour découvrir cette dernière commande, j’ai dû analyser l’exécutable Windows 3.x fourni par le fabricant. Le logiciel était distribué dans une archive au format CAB obsolète de Windows 3.x, nécessitant des outils spécialisés pour l’extraire. L’outil strings ne trouvait pas la commande recherchée, j’ai donc ouvert le binaire dans un éditeur hexadécimal et repéré les commandes WATT, VAR, VOLT et AMP. Environ à mi-distance entre VAR et VOLT se trouvait 50 57 46 : PWF avec un "W" au milieu, totalement inattendu alors que le bouton sur la façade est simplement étiqueté "PF".

L’appareil envoie aussi des caractères de contrôle de flux (XON et XOFF) au milieu des données de mesure, qu’il faut filtrer avant de pouvoir parser les réponses.

Le code que j’ai développé est disponible sur GitHub et j’ai documenté le protocole dans le dépôt.

L’interface de collecte

Voici l’interface web que j’ai développée pour enregistrer les mesures :

Cette interface affiche en temps réel :

• Un graphique de la consommation qui se met à jour automatiquement ;
• Des statistiques (consommation totale, durée, puissance médiane/moyenne/maximale) ;
• Les calibres actuellement utilisés pour la tension et le courant ;
• Une case à cocher pour activer ou désactiver le changement automatique de calibre.

Une spécificité intéressante : on peut forcer manuellement les calibres de tension et de courant, ce qui permet d’éviter les artéfacts de mesure lors des changements automatiques de calibre.

Fréquence d’échantillonnage

L’appareil dispose d’un mode d’émission automatique (commande MA1) qui envoie les mesures dès qu’elles sont disponibles, toutes les 470 ms environ (environ 2,1 Hz). Envoyer des requêtes de mesure plus rapidement ne permet pas d’obtenir plus de données : c’est la limite interne de l’appareil, probablement liée au temps nécessaire pour effectuer des mesures précises sur plusieurs cycles du courant alternatif à 50 Hz.

Exemples de mesures

Mesurer une prise connectée Shelly

Cette première mesure montre la consommation d’une prise Shelly Plus Plug S :

On observe un léger pic de consommation lorsque la prise est branchée, puis une consommation relativement stable autour de 2 W. Pendant les 23 secondes où le relai est activé, la consommation monte à environ 2,50 W.

Ces variations de quelques centaines de milliwatts sont trop faibles pour être mesurées précisément avec un wattmètre moins sensible.

Les limites : artéfacts de mesure

Lors de mesures prolongées, j’ai découvert deux problèmes récurrents avec cet appareil.

Variations tous les 500 échantillons

Sur cette mesure de 4 heures, on observe des baisses de consommation à intervalles réguliers :

Ces baisses se produisent exactement tous les 500 échantillons et sont associées à une durée légèrement supérieure entre les mesures. Il s’agit probablement d’un bug du wattmètre. On pourrait contourner le problème logiciellement en filtrant ces échantillons incorrects.

Pics lors des changements de calibre

Le wattmètre peut changer automatiquement de calibre pour s’adapter à la puissance mesurée. Malheureusement, ces changements génèrent des artéfacts de mesure.

Voici l’allumage d’une ampoule à incandescence de 40 W :

On observe des pics impressionnants lors des deux premiers allumages. En examinant les données de plus près, ces pics correspondent à des changements automatiques de calibre de 160 mA à 16 A. Le temps d’échantillonnage devient alors plus long (on entend claquer un relai dans l’appareil), et la valeur du courant mesurée atteint presque 180 A, ce qui est totalement impossible.

Les deux derniers allumages n’ont pas de pics car j’ai bloqué le calibre à 1,6 A.

Sur une mesure plus longue de la même ampoule avec un calibre fixe, la consommation est parfaitement stable :

La consommation médiane est de 42,6 W, très proche des 40 W nominaux.

Un cas réel problématique : MacBook Pro en veille

Ce problème de pics lors des changements de calibre devient particulièrement gênant avec des appareils dont la consommation oscille autour de la limite entre deux calibres. C’est le cas de mon MacBook Pro en veille, qui a justement une consommation proche de la limite entre les calibres 160 mA et 1,6 A, provoquant de nombreux changements de calibre et donc de nombreux pics aberrants.

J’ai laissé mon MacBook Pro branché sur le wattmètre toute une nuit pour observer sa consommation en veille :

La consommation médiane est de seulement 2,40 W, mais on observe des périodes d’activité toutes les 2 heures environ, durant une cinquantaine de minutes. On peut supposer qu’il s’agit de cycles de charge de la batterie.

On remarque aussi des pics surprenants.

En zoomant sur une heure :

Ces pics sont encore plus visibles.

En zoomant davantage sur 2 minutes :

En examinant les données dans le Firefox Profiler, on constate que ces pics correspondent là aussi à des changements automatiques de calibre, avec des valeurs de courant aberrantes autour de 180 A. Le profil contient des marqueurs indiquant les changements de calibre, ce qui permet de les identifier facilement et de les filtrer logiciellement si nécessaire.

Pour comparer avec une mesure sans ces artéfacts, j’ai refait la mesure la nuit suivante en bloquant le calibre de courant à 1,6 A :

Les pics aberrants ont disparu. En zoomant sur une période d’activité :

Les mesures sont maintenant beaucoup plus réalistes, avec une consommation médiane de 20 W pendant la charge de la batterie et des variations naturelles sans pics artificiels.

Avantages et inconvénients

Les avantages

• Haute précision : Résolution jusqu’à 1 mW, idéale pour les faibles consommations ;
• Fréquence d’échantillonnage doublée : 2 mesures par seconde contre 1 pour les prises Shelly ;
• Versatilité : Mesure en courant alternatif et continu ;
• Contrôle des calibres : Possibilité de bloquer les calibres pour éviter les artéfacts ;
• Affichage en temps réel : L’écran LED permet de suivre les mesures sans ordinateur.

Les limites

• Artéfacts de mesure : Pics aberrants lors des changements automatiques de calibre et variations tous les 500 échantillons (filtrables logiciellement) ;
• Prix : Appareil professionnel coûteux (environ 1000 € neuf), souvent plus de 200 € même d’occasion ;
• Disponibilité : Matériel ancien qui n’était déjà plus dans les catalogues des revendeurs depuis plusieurs années, et fabricant en liquidation judiciaire depuis novembre 2024 ;
• Branchement : Nécessite un montage avec fiches bananes, moins pratique qu’une simple prise connectée.