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Combien consomme une douchette lecteur de codes-barres ?

— 16 minutes de lecture

Ce lecteur de codes-barres USB trouvé dans un vide-grenier sert à cataloguer les livres pour enfants à la maison. Quel est l’impact sur la consommation de l’ordinateur auquel il est branché ?

En résumé

Le matériel

L’Eyoyo EY-001 est un lecteur de codes-barres portable USB capable de lire les codes-barres classiques (1D) et les QR codes (2D). J’ai trouvé ce lecteur pour quelques euros dans un vide-grenier.

Il se connecte en USB à un ordinateur et se comporte comme un clavier : lorsqu’un code-barres est scanné, le texte correspondant est "tapé" automatiquement. Un bouton-gâchette sous le lecteur déclenche le scan, qui active un laser rouge et un éclairage LED pour faciliter la lecture.

Notre petite adore scanner ses livres, entendre le bip, et voir apparaître l’image de la couverture sur l’écran. J’ai codé une petite application web qui liste tous ses livres à partir des codes-barres scannés, ce qui permet de vérifier rapidement lors d’un vide-grenier si un livre créerait un doublon — très pratique pour la collection des Monsieur Madame !

Douchette lecteur de codes-barres Eyoyo EY-001

Vue de côté, on distingue la gâchette et le câble USB :
La douchette Eyoyo EY-001 vue de côté, avec sa gâchette et son câble USB enroulé.

Vue du dessus, on aperçoit la marque Eyoyo (marque chinoise) et la petite LED bleue à l’arrière qui indique que l’appareil est sous tension :
La douchette vue du dessus, avec la marque Eyoyo et la LED bleue d’indication de fonctionnement.

Consommation

Méthode de mesure

Le lecteur de codes-barres est branché sur un wattmètre USB AVHzY C3 intercalé entre le câble USB du lecteur et le port USB de l’ordinateur, ce qui permet de mesurer précisément la consommation du lecteur seul :
Le lecteur de codes-barres branché sur le wattmètre USB AVHzY C3 utilisé pour ce test.

La puissance instantanée est collectée et enregistrée à une fréquence d’échantillonnage de 1 kHz.

Étiquette

L’étiquette du lecteur indique « 2D SCANNER EY-001 » et « MAX 1.0MW OUTPUT » :
Étiquette du lecteur indiquant 2D SCANNER EY-001, MAX 1.0MW OUTPUT, FCC Class A.

La mention « MAX 1.0MW OUTPUT » fait référence à la puissance maximale du laser (1 milliwatt), et non à la consommation électrique de l’appareil. C’est une indication de sécurité laser.

On n’a donc aucune indication sur la consommation électrique : le manuel ne précise rien non plus, juste que le lecteur est alimenté par USB et ne contient pas de batterie.

Initialisation et mise en veille

Commençons par observer ce qui se passe lorsqu’on branche le lecteur. L’enregistrement ci-dessous couvre les 2 premières minutes, de l’initialisation à la mise en veille automatique, puis un réveil suivi d’une nouvelle mise en veille :

Initialisation et veille automatique

Consommation22,1 mWh — < 0,001 €
Durée2min
Puissancemédianemoyennemaximale
741 mW663 mW1,6 W

On observe trois phases distinctes :

  1. L’initialisation, qui se termine par des bips signalant que le lecteur est prêt ;
  2. Une période d’attente active, suivie d’une mise en veille automatique ;
  3. Après un appui bref sur le bouton pour réveiller le lecteur, une nouvelle période d’attente active suivie d’une mise en veille au bout d’une durée nettement plus courte.

Zoomons sur chaque phase pour mieux comprendre.

Initialisation

L’initialisation dure environ 5 secondes :

Initialisation

Consommation0,91 mWh — < 0,001 €
Durée5s
Puissancemédianemoyennemaximale
615 mW600 mW990 mW

On observe plusieurs variations de puissance, qui correspondent probablement à différentes phases de l’initialisation du lecteur. Les 3 plateaux à la fin (visibles comme des rectangles sur le graphique) correspondent aux 3 bips de confirmation signalant que le lecteur est prêt.

Repos actif

Zoomons sur la période d’attente qui suit l’initialisation :

Veille 1 minute après initialisation

Consommation12,4 mWh — < 0,001 €
Durée1min
Puissancemédianemoyennemaximale
743 mW742 mW753 mW

La puissance médiane est de 743 mW. C’est la consommation en "repos actif", le lecteur est prêt à scanner. Il a fallu exactement une minute avant que le lecteur passe en veille automatiquement.

Réveil et veille automatique

Après un appui sur le bouton pour sortir de veille, le lecteur repasse en veille au bout de 30 secondes seulement :

Réveil et veille automatique

Consommation6,26 mWh — < 0,001 €
Durée30s
Puissancemédianemoyennemaximale
739 mW742 mW1,6 W

On voit le pic de réveil à 1,6 W, puis un plateau à environ 739 mW pendant 30 secondes avant la chute vers la veille. On ne sait pas pourquoi la mise en veille est plus rapide après un réveil (30 secondes) qu’après l’initialisation (1 minute).

En veille

Combien consomme le lecteur en veille ? Un enregistrement de 5 minutes montre une consommation très stable :

5 minutes en veille

Consommation31,8 mWh — < 0,001 €
Durée5min
Puissancemédianemoyennemaximale
380 mW381 mW422 mW

La puissance médiane en veille est de 380 mW. C’est la consommation du lecteur branché mais inactif.

Utilisation

Codes-barres 1D

Pour mesurer la consommation d’un scan, j’ai scanné 5 fois de suite le même code-barres ISBN sur un livre pour enfants :
Le lecteur en train de scanner un code-barres ISBN sur un livre pour enfants.

Les 5 scans ne prennent que 3 secondes au total :

5 code-barres 1D

Consommation0,713 mWh — < 0,001 €
Durée3s
Puissancemédianemoyennemaximale
741 mW927 mW1,62 W

Au tout début du profil, le premier scan commence par une sortie de veille qui prend environ 60 ms. Sur les 4 scans suivants, on observe aussi une légère montée de puissance à environ 890 mW pendant une durée similaire. La sortie de veille ne semble donc pas plus lente que le démarrage d’un scan en repos actif, ce qui rend l’utilité de la mise en veille un peu douteuse.

Ensuite vient la période de consommation maximale, lorsque le laser et la LED d’éclairage sont allumés simultanément :
Vue rapprochée de la tête du scanner avec la LED d’éclairage et le laser allumés.

Pour ces scans rapides, cette phase dure 60 à 100 ms avec une puissance d’environ 1,6 W. On distingue ensuite deux paliers successifs : le premier correspond probablement au bip de confirmation, environ 40 ms à 1,09 W, puis un second palier à environ 940 mW, qui correspond vraisemblablement au temps écoulé avant que je relâche le bouton.

L’énergie totale pour ces 5 scans est de 0,713 mWh. En soustrayant la consommation de repos actif (741 mW pendant 2,8 secondes, soit 0,576 mWh), la surconsommation due aux scans eux-mêmes n’est que de 0,137 mWh pour 5 scans, soit environ 0,0273 mWh par scan.

Codes-barres 2D (QR codes)

Ce lecteur peut également scanner les QR codes, ce qui permet par exemple d’écouter une histoire audio dans les revues pour enfants :
Le lecteur en train de scanner un QR code sur une revue pour enfants pour écouter une belle histoire.

Pour comparer avec les codes-barres 1D, j’ai voulu reproduire la même chose : 5 scans rapides à la chaîne :

5 code-barres 2D

Consommation1,18 mWh — < 0,001 €
Durée4s
Puissancemédianemoyennemaximale
743 mW952 mW1,64 W

La forme générale de chaque scan est la même que pour les codes-barres 1D : montée de puissance, pic avec laser et LED, puis paliers de descente. En analysant le profil de plus près, on observe que la période pendant laquelle la consommation est plus élevée est d’environ 420 ms par scan contre 260 ms par scan en 1D. La phase avec la lumière allumée dure environ 170 ms en QR code contre 60 à 100 ms en 1D.

L’énergie totale est de 1,18 mWh pour 5 scans. En soustrayant le repos actif (743 mW pendant 4,5 secondes, soit 0,929 mWh), la surconsommation des scans seuls est d’environ 0,251 mWh pour 5 scans, soit 0,0503 mWh par scan — 84% de plus qu’un scan 1D. Ces valeurs sont toutefois tellement petites qu’on ne peut pas exclure que la différence soit liée à l’incertitude expérimentale.

Quand le scan prend plus de temps

En pratique, il m’a fallu de nombreux essais avant d’arriver à obtenir ces 5 scans de QR code rapides. L’enregistrement complet de la série de tests montre bien la différence entre les scans 1D rapides au début et les tentatives de scans 2D ensuite :

utilisation

Consommation17,6 mWh — < 0,001 €
Durée1min6s
Puissancemédianemoyennemaximale
740 mW955 mW1,65 W

Zoomons sur les tentatives de scans 2D, où la luminosité de la pièce (le test a été fait en soirée) compliquait peut-être la lecture :

scans maladroits de codes-barres 2D

Consommation12,9 mWh — < 0,001 €
Durée45s
Puissancemédianemoyennemaximale
741 mW1,03 W1,65 W

Ce profil contient 35 tentatives de scan pour une consommation totale de 12,9 mWh. En soustrayant le repos actif (741 mW pendant 45 secondes, soit 9,26 mWh), la surconsommation des scans est de 3,64 mWh pour 35 scans, soit environ 0,104 mWh par scan (107% de plus que pour les scans brefs), car le laser et la LED d’éclairage restent allumés plus longtemps pendant les tentatives.

Bouton resté enfoncé

Que se passe-t-il si on maintient le bouton enfoncé sans scanner ?Le lecteur en fonctionnement avec le laser rouge et l’éclairage LED qui projette un trapèze de lumière blanche bleutée.
On distingue la ligne rouge du laser et le trapèze de lumière blanche légèrement bleutée produit par la LED d’éclairage. Regardons leur consommation :

bouton resté enfoncé

Consommation13,5 mWh — < 0,001 €
Durée31s
Puissancemédianemoyennemaximale
1,56 W1,57 W1,63 W

La consommation se maintient à environ 1,56 W. On remarque un léger motif répétitif. Zoomons :

bouton resté enfoncé — zoom

Consommation0,861 mWh — < 0,001 €
Durée2s
Puissancemédianemoyennemaximale
1,56 W1,58 W1,62 W

On observe une alternance entre environ 1,55 W et 1,61 W. Peut-être que le lecteur effectue des tentatives de lecture à intervalle régulier plutôt qu’en continu, et consomme légèrement plus lors de chaque tentative.

Après un scan réussi

Lorsqu’un code-barres est finalement scanné alors que le bouton est resté enfoncé, on entend un bip, puis la lumière et le laser s’éteignent même si on garde le doigt enfoncé :

bouton resté enfoncé puis scan

Consommation3,3 mWh — < 0,001 €
Durée8s
Puissancemédianemoyennemaximale
1,57 W1,51 W1,63 W

Curieusement, bien que la lumière et le laser s’éteignent, la consommation ne retombe pas au niveau de repos tant que le doigt reste enfoncé. Pour visualiser ce phénomène sans ambiguïté, j’ai volontairement laissé le doigt enfoncé pendant plusieurs secondes après un scan :

appui long puis scan puis bouton laissé enfoncé

Consommation3,72 mWh — < 0,001 €
Durée13s
Puissancemédianemoyennemaximale
914 mW1,01 W1,64 W

Et la même chose avec un scan bref :

scan puis bouton laissé enfoncé

Consommation3,23 mWh — < 0,001 €
Durée13s
Puissancemédianemoyennemaximale
916 mW913 mW1,59 W

Dans les deux cas, la consommation après le scan reste autour de 915 mW tant que le bouton est enfoncé, au lieu de retomber à 740 mW. Aucune idée de pourquoi le lecteur continue à consommer davantage alors que la lumière et le laser sont éteints.

Appuis répétés vs bouton enfoncé

Plutôt que de maintenir le bouton enfoncé, on peut essayer de "cliquer" rapidement de façon répétée. L’éclairage clignote alors :

appuis répétés plutôt que de laisser enfoncé

Consommation1,92 mWh — < 0,001 €
Durée6s
Puissancemédianemoyennemaximale
860 mW1,09 W1,63 W

La puissance moyenne est de 1,09 W, contre 1,57 W en maintenant le bouton enfoncé. Les appuis répétés consomment effectivement 31% de moins, car le laser et la LED ne sont pas allumés en continu. Ce n’est toutefois pas une façon très utile d’économiser de l’énergie, et cela fatigue probablement inutilement le mécanisme du bouton.

Impact de l’éclairage LED et du bip

En scannant des codes-barres spéciaux de configuration, on peut modifier le comportement du lecteur. J’ai testé l’impact de la désactivation de l’éclairage LED et du bip de confirmation.

L’enregistrement de l’ensemble des tests de configuration dure environ 40 secondes, avec un pic inhabituel à 3,15 W lors du changement de paramètres :

configuration avec ou sans éclairage

Consommation10,4 mWh — < 0,001 €
Durée41s
Puissancemédianemoyennemaximale
744 mW904 mW3,15 W

Détaillons chaque partie de cet enregistrement.

Baseline : avec éclairage

D’abord, un appui prolongé suivi d’un scan rapide en configuration par défaut (avec éclairage LED), pour servir de référence :

appui prolongé puis scan avec éclairage

Consommation1,37 mWh — < 0,001 €
Durée4s
Puissancemédianemoyennemaximale
1,54 W1,21 W1,65 W

Pas de surprise ici, on retrouve des profils très similaires à ceux observés précédemment, avec une puissance maximale de 1,65 W.

Changement de configuration

Le scan du code-barres de configuration « Éteindre LED » provoque un pic de consommation inhabituel :

scan du code barres « Éteindre LED »

Consommation0,594 mWh — < 0,001 €
Durée2s
Puissancemédianemoyennemaximale
745 mW1,07 W3,15 W

La puissance maximale atteint 3,15 W, bien au-dessus de tout ce qu’on a mesuré jusqu’ici. On peut supposer que la mémorisation de la nouvelle configuration en mémoire non volatile nécessite plus d’énergie. On distingue également 2 petits plateaux de 100 ms chacun à la fin, qui correspondent probablement aux bips de confirmation. Le changement de configuration a pris environ 2 secondes au total.

Sans éclairage LED

Dans cette nouvelle configuration, seul le laser reste actif :
Le lecteur en fonctionnement sans éclairage LED : seul le laser rouge est visible.

Le même test (appui prolongé puis scan rapide) :

appui prolongé et scan sans éclairage

Consommation2,32 mWh — < 0,001 €
Durée8s
Puissancemédianemoyennemaximale
1,13 W1,01 W1,22 W

La puissance maximale passe de 1,65 W à 1,22 W, soit une économie d’environ 430 mW due à l’absence d’éclairage.

Le motif périodique observé lors d’un appui prolongé est encore plus visible sans la LED :

zoom sur l’appui prolongé

Consommation0,653 mWh — < 0,001 €
Durée2s
Puissancemédianemoyennemaximale
1,14 W1,16 W1,22 W

On observe une alternance entre environ 1,1 W et 1,22 W, confirmant l’hypothèse de tentatives de lecture périodiques.

scan sans éclairage

Consommation0,254 mWh — < 0,001 €
Durée884ms
Puissancemédianemoyennemaximale
1,11 W1,04 W1,2 W

La puissance maximale pendant ce scan est de 1,2 W, contre 1,62 W pour un scan 1D avec éclairage, soit 26% de moins. Ce profil n’est toutefois pas directement comparable aux scans brefs précédents, car il inclut un appui un peu plus long sur le bouton.

Réinitialisation

Le scan du code de réinitialisation aux paramètres par défaut :

reset

Consommation0,513 mWh — < 0,001 €
Durée2s
Puissancemédianemoyennemaximale
744 mW865 mW1,35 W

Le pic est moins élevé que lors du changement précédent (1,35 W contre 3,15 W). L’absence d’éclairage (430 mW) ne suffit pas à expliquer une telle différence. Peut-être que la réinitialisation en configuration par défaut est plus simple à écrire en mémoire ?

Sans éclairage et sans bip

Pour tenter d’atteindre la consommation minimale lors d’un scan, j’ai désactivé à la fois l’éclairage LED et le bip de confirmation :

scan sans éclairage et sans bip

Consommation0,447 mWh — < 0,001 €
Durée2s
Puissancemédianemoyennemaximale
1,14 W1,06 W1,22 W

La période de légère surconsommation d’environ 90 ms qui apparaissait à la fin de chaque scan a disparu. C’était donc bien le bip ! Sa contribution reste toutefois minime.

Coût d’usage

En veille permanente

Si le lecteur reste branché 24 heures sur 24 sans être utilisé, ses 380 mW en veille représentent 3,33 kWh (0,84 €) par an.

En magasin

Dans un commerce, imaginons une caisse très active pendant 12 heures d’ouverture par jour, 6 jours par semaine, avec un scan toutes les 2 secondes. Cela représente 21600 scans par jour. Pendant les heures d’ouverture, le lecteur n’a jamais le temps de passer en veille et reste donc en repos actif à 740 mW, soit 8,88 Wh (0,002 €) par jour. La surconsommation des 21600 scans ne représente que 590 mWh, soit 7% de la consommation de repos actif : c’est négligeable.

Si l’ordinateur de caisse est éteint la nuit, la consommation annuelle (attente + scans) est de 2,95 kWh (0,74 €) pour 312 jours d’ouverture.

Si l’ordinateur de caisse reste allumé en permanence, il faut ajouter la consommation en veille pendant les heures de fermeture. Sur une année, cela représente 5016 heures de fermeture (8 760 heures dans l’année moins 3744 heures d’ouverture) à 380 mW, soit 1,91 kWh (0,48 €). Le total annuel est alors d’environ 4,86 kWh (1,22 €) par lecteur de codes-barres.

Par code-barres scanné

Si le lecteur est utilisé régulièrement (par exemple un scan toutes les 2 secondes en caisse), il ne passe jamais en veille. Chaque scan consomme alors 0,438 mWh (0,0273 mWh pour le scan lui-même, plus 0,411 mWh de repos actif pendant les 2 secondes d’attente). Il faudrait scanner 90 651 codes-barres pour dépenser un centime d’électricité.

En revanche, si le lecteur est utilisé occasionnellement et passe en veille entre chaque utilisation, il faut compter la surconsommation du réveil et des 30 secondes d’attente active par rapport à la veille. Pendant ces 30 secondes, le lecteur consomme 740 mW au lieu de 380 mW en veille, soit une surconsommation de 3 mWh. Avec le scan lui-même, le coût total d’un scan avec réveil est d’environ 3,03 mWh. Il faudrait alors 13 129 scans avec réveil pour dépenser un centime.

En valeur absolue, la consommation reste infime dans les deux cas.

Pour aller plus loin

Pour comprendre de façon plus détaillée la consommation d’une douchette lecteur de codes-barres, on pourrait :

Image représentant un purificateur d’air
Combien consomme un purificateur d'air ?