Fel dyfais graidd ar gyfer mesur y defnydd o ynni mewn cylchedau AC un cyfnod, mae mesuryddion ynni un cyfnod yn integreiddio anwythiad electromagnetig, mesur electronig, a thechnolegau trawsyrru mecanyddol manwl gywir. Trwy ddylunio strwythurol gwyddonol, maent yn cyflawni mesuriad ynni manwl gywir.
Mae mesuryddion egni un cyfnod electromecanyddol traddodiadol yn gweithredu yn seiliedig ar gyfraith anwythiad electromagnetig. Pan fydd y coil cerrynt a'r coil foltedd yn cael cerrynt llwyth a foltedd, yn y drefn honno, maent yn cynhyrchu fflwcs magnetig eiledol ar y trofwrdd alwminiwm. Yn ôl egwyddor Faraday o anwythiad electromagnetig, mae'r fflwcs magnetig cyfnewidiol yn achosi ceryntau trolif o fewn y bwrdd tro. Mae rhyngweithiad y ceryntau trolif a'r fflwcs magnetig yn cynhyrchu trorym gyrru, gan yrru'r trofwrdd. Ar yr un pryd, mae'r maes magnetig cyson a gynhyrchir gan y magnet brecio yn torri trwy linellau magnetig grym cynnig y trofwrdd, gan gynhyrchu trorym brecio sy'n gymesur â'r cyflymder cylchdro. Yn y pen draw, mae hyn yn sicrhau bod cyflymder y trofwrdd yn cyd-fynd yn union â'r pŵer llwyth. Mae mecanwaith trawsyrru gêr yn trosi cyflymder cylchdro'r trofwrdd yn ddarlleniad mesurydd, gan alluogi mesur ynni cronnus.
Mae mesuryddion ynni un cyfnod electronig modern yn defnyddio dyluniad digidol analog hybrid. Mae'r gylched samplu foltedd yn defnyddio rhwydwaith rhannwr gwrthydd i gael signal bach sy'n gymesur â'r foltedd mewnbwn. Mae samplu cerrynt yn defnyddio siyntio copr manganîs neu drawsnewidydd cerrynt i drosi cerrynt mawr yn signal bach. Ar ôl i'r foltedd analog a'r signalau cyfredol gael eu trosi i werthoedd digidol gan drawsnewidydd digidol analog (ADC), mae microreolydd (MCU) yn gwneud cyfrifiadau amser real yn seiliedig ar yr hafaliad pŵer ar unwaith (P=UIcosφ) ac yn defnyddio algorithm cronni i gyfrifo'r gwerth egni. Mae cylchedau allweddol yn cynnwys ffynhonnell gyfeirio fanwl uchel i sicrhau cywirdeb samplu, hidlydd pasio isel i ddileu ymyrraeth amledd uchel, a phrosesydd signal digidol (DSP) i wella effeithlonrwydd cyfrifiannol.
Mae iawndal gwall yn fater dylunio allweddol: mae cylched iawndal tymheredd yn cywiro effeithiau tymheredd amgylchynol ar gydrannau gwrthydd, defnyddir technegau iawndal cam i ddileu gwahaniaethau cam cynhenid yn y sianeli samplu foltedd a chyfredol, a defnyddir algorithmau meddalwedd i gywiro nodweddion llwyth golau a gwyriadau llinoledd. Mae dyluniad gwrth{2}}yn defnyddio iawndal fflwcs magnetig yn y gylched foltedd neu sero electronig-ganfod presennol i atal camfesur yn ystod amodau dim llwyth.
Gyda datblygiad gridiau clyfar, mae mesuryddion ynni un cyfnod newydd yn integreiddio modiwlau cyfathrebu diwifr, sglodion amgryptio diogelwch, a galluoedd mesuryddion cyfradd aml-gyfradd. Wrth gynnal yr egwyddorion mesur craidd, maent yn esblygu tuag at gywirdeb uchel a pherfformiad deallus.