Yksivaiheisten vaihtovirtapiirien energiankulutuksen mittauslaitteena yksi-vaiheinen energiamittari yhdistää sähkömagneettisen induktion, elektronisen mittauksen ja tarkkuusmekaanisen siirtotekniikan. Tieteellisen rakennesuunnittelun avulla ne saavuttavat tarkan energian mittauksen.
Perinteiset sähkömekaaniset yksivaiheiset{0}}energiamittarit toimivat sähkömagneettisen induktion lain mukaan. Kun virtakäämiin ja jännitekäämiin syötetään vastaavasti kuormitusvirtaa ja jännitettä, ne tuottavat vuorottelevan magneettivuon alumiinisella levysoittimella. Faradayn sähkömagneettisen induktion periaatteen mukaan muuttuva magneettivuo indusoi pyörrevirtoja levysoittimen sisällä. Pyörrevirtojen ja magneettivuon vuorovaikutus synnyttää käyttömomentin, joka työntää kääntöpöytää. Samanaikaisesti jarrumagneetin synnyttämä jatkuva magneettikenttä leikkaa kääntöpöydän liikkeen magneettisten voimalinjojen läpi ja muodostaa pyörimisnopeuteen verrannollisen jarrutusmomentin. Viime kädessä tämä varmistaa, että kääntöpöydän nopeus on täsmälleen kohdistettu kuormitustehoon. Vaihteistomekanismi muuntaa kääntöpöydän pyörimisnopeuden mittarilukemaksi, mikä mahdollistaa kumulatiivisen energian mittauksen.
Nykyaikaiset elektroniset yksivaiheiset{0}}energiamittarit käyttävät hybridianalogista-digitaalista suunnittelua. Jännitteen näytteenottopiiri käyttää vastusjakajaverkkoa saadakseen sisääntulojännitteeseen verrannollisen pienen signaalin. Virran näytteenotossa käytetään mangaani-kuparin shunttia tai virtamuuntajaa suuren virran muuttamiseksi pieneksi signaaliksi. Kun analogiset jännite- ja virtasignaalit on muutettu digitaalisiksi arvoiksi analogia-to-digitaalimuuntimella (ADC), mikro-ohjain (MCU) suorittaa reaaliaikaisia-laskutoimituksia hetkellisen tehoyhtälön (P=UIcosφ) perusteella ja laskee energian kertymisalgoritmin. Näppäinpiiristö sisältää erittäin-tarkan referenssilähteen näytteenoton tarkkuuden varmistamiseksi, alipäästösuodattimen, joka eliminoi suurtaajuiset häiriöt, ja digitaalisen signaaliprosessorin (DSP) laskentatehokkuuden parantamiseksi.
Virheen kompensointi on keskeinen suunnitteluongelma: lämpötilan kompensointipiiri korjaa ympäristön lämpötilan vaikutukset vastuksen komponentteihin, vaihekompensointitekniikoita käytetään poistamaan jännitteen ja virran näytteenottokanavien luontaiset vaihe-erot, ja ohjelmistoalgoritmeja käytetään korjaamaan valon{0}}kuormitusominaisuudet ja lineaarisuuspoikkeamat. Virumista estävä rakenne käyttää magneettivuon kompensointia jännitepiirissä tai elektronista nolla-virrantunnistusta estämään mittausvirheitä kuormittamattomissa olosuhteissa.
Älykkäiden verkkojen kehityksen myötä uudet yksivaiheiset{0}}energiamittarit sisältävät langattomia viestintämoduuleja, salaussiruja ja moninopeuksisia mittausominaisuuksia. Samalla kun mittausperiaatteet säilyvät, ne kehittyvät kohti suurta tarkkuutta ja älykästä suorituskykyä.