Temperaturkontroll är en förutsättning för i princip varje kemisk reaktion som människor är intresserade av. Temperaturen påverkar reaktionshastigheten och ofta reaktionens fullständighet. Människokroppen har ett biologiskt temperaturkontrollsystem för att upprätthålla ett smalt intervall av kroppstemperatur. Processer utformade för att producera olika material kräver också temperaturkontroll. Ingenjören kan välja mellan en analog och en digital temperaturregulator.
Vissa analoga hemtermostater består av en kopparremsspiral. När remsan expanderar med värme expanderar spiralen och förflyttar en mekanisk spak. Ugnen eller luftkonditioneringen reagerar därefter. Analoga styrenheter reagerar bara på den aktuella miljön.
Mikroprocessorn i en digital temperaturregulator tar emot numerisk input från omgivningen och manipulerar den för att möjliggöra en högre grad av kontroll. Om ett system värms upp snabbt kommer det analoga systemet att reagera först när regulatorn når önskad temperatur, kallat börvärde (SP). Värmekällan kan vara avstängd, men systemet kommer att överskrida SP eftersom det absorberar energi från de varma strålande ytorna som omger systemet. En digital temperaturregulator beräknar hastigheten med vilken temperaturen stiger och triggar apparaten att reagera innan SP uppnås. Kontrollanten använde tidigare data för att förutsäga och ändra framtida resultat.
Det finns många algoritmer eller beräkningsscheman som en digital temperaturregulator kan använda. En av de vanligaste är den proportionella-integral-derivata eller PID-regulatorn. Den använder tre separata beräkningar för att hålla en konstant temperatur.
Felet (e) är skillnaden mellan den faktiska temperaturen (T) och börvärdestemperaturen (SP). Den proportionella beräkningen ändrar en ingångsström till en process baserad på storleken på E. Ett E på 2 skulle kräva en inmatning av energi dubbelt så mycket som ett E på 1.
Den proportionella kontrollen hindrar systemet från att överskrida SP, men svaret kan vara trögt. Den integrerade metoden förutser att framtida datatrender kommer att bestå. I exemplet ovan, om T ökar med ett E på 2 och sedan ett E på 4, kan systemet förutse att nästa E kommer att vara 8, så istället för att dubbla svaret kan det tredubbla svaret och inte vänta på nästa mått.
En proportionell och integrerad (PI) styrenhet kan svänga runt SP:n och studsa mellan för varmt och för kallt. En derivatkontrollmetod kommer att dämpa svängningen. Förändringshastigheten för E används i beräkningen.
PID-regulatorn använder ett viktat medelvärde av de tre beräkningarna för att bestämma vilken åtgärd som ska vidtas vid varje tillfälle. Denna digitala temperaturregulator är den vanligaste och mest effektiva, eftersom den använder aktuella, historiska och förväntade data. Andra kontrollsystem kräver information om systemets karaktär. Sådan kunskap ökar kontrollenhetens förmåga att förutse systemets framtida svar.