Đồng hồ thông minh là thiết bị đo lường tiên tiến sử dụng công nghệ đo lường, máy tính và truyền thông hiện đại để thu thập, phân tích và quản lý dữ liệu năng lượng điện. Nguyên tắc cơ bản của đồng hồ đo thông minh bao gồm việc dựa vào bộ chuyển đổi A/D hoặc chip đo sáng chuyên dụng để thực hiện lấy mẫu-dòng điện và điện áp của người dùng theo thời gian thực. Sau đó, dữ liệu này được bộ xử lý trung tâm (CPU) phân tích và xử lý để tính toán mức tiêu thụ năng lượng tiến/lùi, đỉnh/tắt-đỉnh hoặc bốn{4}}góc phần tư. Cuối cùng, dữ liệu tiêu thụ năng lượng được tính toán và các thông tin liên quan khác được xuất ra thông qua giao diện truyền thông, màn hình hiển thị hoặc các cơ chế đầu ra khác.
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của đồng hồ đo điện tử thông minh khác biệt đáng kể so với đồng hồ đo năng lượng loại cảm ứng truyền thống.
Đồng hồ đo loại cảm ứng-chủ yếu bao gồm các thành phần như đĩa nhôm, cuộn dây dòng điện và điện áp cũng như nam châm vĩnh cửu; cơ chế đo sáng của chúng dựa vào sự tương tác giữa cuộn dây dòng điện và dòng điện xoáy sinh ra trong đĩa nhôm quay. Ngược lại, đồng hồ điện tử thông minh được chế tạo chủ yếu từ các linh kiện điện tử. Nguyên tắc hoạt động của chúng bao gồm việc thực hiện lấy mẫu-thời gian thực về điện áp và dòng điện cung cấp của người dùng. Sau đó, một mạch tích hợp đo năng lượng chuyên dụng sẽ xử lý các tín hiệu điện áp và dòng điện được lấy mẫu này, chuyển đổi chúng thành đầu ra xung tỷ lệ thuận với năng lượng điện tiêu thụ.
Cuối cùng, bộ vi điều khiển xử lý và điều khiển dữ liệu xung này, chuyển nó thành giá trị hiển thị thể hiện tổng mức tiêu thụ năng lượng và quản lý đầu ra của nó.
Thông thường, số xung do bộ chuyển đổi A/D tạo ra cho mỗi kilowatt{0}}giờ (kWh) năng lượng được đo bằng đồng hồ thông minh được gọi là "hằng số xung". Đối với đồng hồ đo thông minh, đây là thông số quan trọng vì số lượng xung do bộ chuyển đổi A/D tạo ra trong một đơn vị thời gian nhất định sẽ xác định trực tiếp độ chính xác đo của thiết bị.