Bilang isang pangunahing device para sa pagsukat ng pagkonsumo ng enerhiya sa isang-mga circuit ng AC, ang isang-phase na mga metro ng enerhiya ay nagsasama ng electromagnetic induction, electronic na pagsukat, at katumpakan na mga teknolohiya sa paghahatid ng mekanikal. Sa pamamagitan ng siyentipikong disenyo ng istruktura, nakakamit nila ang tumpak na pagsukat ng enerhiya.
Ang tradisyunal na electromechanical single-phase energy meter ay gumagana batay sa batas ng electromagnetic induction. Kapag ang kasalukuyang coil at voltage coil ay binibigyan ng load current at boltahe, ayon sa pagkakabanggit, sila ay bumubuo ng alternating magnetic flux sa aluminum turntable. Ayon sa prinsipyo ng electromagnetic induction ng Faraday, ang pagbabago ng magnetic flux ay nag-uudyok ng mga eddy current sa loob ng turntable. Ang interaksyon ng eddy currents at magnetic flux ay bumubuo ng driving torque, na nagtutulak sa turntable. Sabay-sabay, ang patuloy na magnetic field na nabuo ng braking magnet ay pumuputol sa mga magnetic lines ng puwersa ng paggalaw ng turntable, na bumubuo ng braking torque na proporsyonal sa bilis ng pag-ikot. Sa huli, tinitiyak nito na ang bilis ng turntable ay eksaktong nakahanay sa lakas ng pagkarga. Ang mekanismo ng paghahatid ng gear ay nagko-convert ng bilis ng pag-ikot ng turntable sa isang pagbabasa ng metro, na nagpapagana ng pinagsama-samang pagsukat ng enerhiya.
Gumagamit ang modernong electronic single-phase energy meter ng hybrid analog-digital na disenyo. Ang boltahe sampling circuit ay gumagamit ng isang resistor divider network upang makakuha ng isang maliit na signal na proporsyonal sa input boltahe. Gumagamit ang kasalukuyang sampling ng manganese-copper shunt o kasalukuyang transpormer upang i-convert ang malaking current sa isang maliit na signal. Matapos ma-convert ang analog na boltahe at kasalukuyang signal sa mga digital value ng isang analog-to-digital converter (ADC), ang isang microcontroller (MCU) ay nagsasagawa ng real-time na mga kalkulasyon batay sa instantaneous power equation (P=UIcosφ) at gumagamit ng accumulation algorithm upang kalkulahin ang halaga ng enerhiya. Ang pangunahing circuitry ay may kasamang mataas-katumpakan na pinagmumulan ng sanggunian upang matiyak ang katumpakan ng pagsa-sample, isang mababang-pass filter upang alisin ang mataas-panghihimasok sa dalas, at isang digital signal processor (DSP) upang mapabuti ang kahusayan sa pagkalkula.
Ang kompensasyon ng error ay isang pangunahing isyu sa disenyo: ang isang circuit ng kompensasyon ng temperatura ay nagtutuwid para sa mga epekto ng temperatura ng paligid sa mga bahagi ng resistor, ginagamit ang mga diskarte sa kompensasyon ng phase upang alisin ang mga likas na pagkakaiba ng phase sa mga channel ng boltahe at kasalukuyang sampling, at ginagamit ang mga algorithm ng software upang itama ang magaan na-mga katangian ng pagkarga at mga linearity deviation. Ang anti-creep na disenyo ay gumagamit ng magnetic flux compensation sa circuit ng boltahe o electronic zero-kasalukuyang detection upang maiwasan ang maling sukat sa panahon ng walang-kondisyon ng pag-load.
Sa pagbuo ng mga smart grid, ang mga bagong single-phase energy meter ay nagsasama ng mga wireless na module ng komunikasyon, security encryption chip, at multi-rate na kakayahan sa pagsukat. Habang pinapanatili ang mga pangunahing prinsipyo ng pagsukat, umuunlad ang mga ito patungo sa mataas na katumpakan at matalinong pagganap.