Ο έλεγχος της θερμοκρασίας είναι απαραίτητη προϋπόθεση ουσιαστικά για κάθε χημική αντίδραση για την οποία ενδιαφέρονται οι άνθρωποι. Η θερμοκρασία επηρεάζει τον ρυθμό αντίδρασης και συχνά την πληρότητα της αντίδρασης. Το ανθρώπινο σώμα ενσωματώνει ένα βιολογικό σύστημα ελέγχου θερμοκρασίας για να διατηρεί ένα στενό εύρος θερμοκρασίας σώματος. Οι διαδικασίες που έχουν σχεδιαστεί για την παραγωγή διαφόρων υλικών απαιτούν επίσης έλεγχο θερμοκρασίας. Ο μηχανικός έχει τη δυνατότητα επιλογής μεταξύ ενός αναλογικού και ενός ψηφιακού ελεγκτή θερμοκρασίας.
Μερικοί αναλογικοί οικιακούς θερμοστάτες αποτελούνται από μια σπείρα χάλκινης λωρίδας. Καθώς η λωρίδα διαστέλλεται με θερμότητα, η σπείρα διαστέλλεται, κινώντας έναν μηχανικό μοχλό. Ο φούρνος ή το κλιματιστικό ανταποκρίνεται ανάλογα. Οι αναλογικοί ελεγκτές αντιδρούν μόνο στο τρέχον περιβάλλον.
Ο μικροεπεξεργαστής σε έναν ψηφιακό ελεγκτή θερμοκρασίας λαμβάνει αριθμητική είσοδο από το περιβάλλον και τον χειρίζεται για να επιτρέψει μεγαλύτερο βαθμό ελέγχου. Εάν ένα σύστημα θερμαίνεται γρήγορα, το αναλογικό σύστημα θα αντιδράσει μόνο όταν ο ελεγκτής φτάσει στην επιθυμητή θερμοκρασία, που ονομάζεται σημείο ρύθμισης (SP). Η πηγή θερμότητας μπορεί να απενεργοποιηθεί, ωστόσο το σύστημα θα υπερβεί το SP επειδή απορροφά ενέργεια από τις θερμές ακτινοβολούμενες επιφάνειες που περιβάλλουν το σύστημα. Ένας ψηφιακός ελεγκτής θερμοκρασίας υπολογίζει τον ρυθμό με τον οποίο αυξάνεται η θερμοκρασία και ενεργοποιεί τη συσκευή να ανταποκριθεί πριν φτάσει το SP. Ο ελεγκτής χρησιμοποίησε δεδομένα του παρελθόντος για να προβλέψει και να αλλάξει τα μελλοντικά αποτελέσματα.
Υπάρχουν πολλοί αλγόριθμοι ή σχήματα υπολογισμού που μπορεί να χρησιμοποιήσει ένας ψηφιακός ελεγκτής θερμοκρασίας. Ένα από τα πιο κοινά είναι ο ελεγκτής αναλογικού-ολοκληρωτικού-παράγωγου ή PID. Χρησιμοποιεί τρεις ξεχωριστούς υπολογισμούς για να διατηρεί σταθερή θερμοκρασία.
Το σφάλμα (e) είναι η διαφορά μεταξύ της πραγματικής θερμοκρασίας (T) και της θερμοκρασίας σημείου ρύθμισης (SP). Ο αναλογικός υπολογισμός αλλάζει μια ροή εισόδου σε μια διαδικασία που βασίζεται στο μέγεθος του E. Ένα E 2 θα απαιτούσε είσοδο ενέργειας διπλάσια από εκείνη ενός E 1.
Ο αναλογικός έλεγχος εμποδίζει το σύστημα να υπερβεί το SP, αλλά η απόκριση μπορεί να είναι υποτονική. Η ολοκληρωμένη μέθοδος προβλέπει ότι οι μελλοντικές τάσεις δεδομένων θα διατηρηθούν. Στο παραπάνω παράδειγμα, εάν το T αυξηθεί κατά E 2 και μετά ένα E 4, το σύστημα μπορεί να προβλέψει ότι το επόμενο E θα είναι 8, οπότε αντί να διπλασιάσει την απόκριση, μπορεί να τριπλασιάσει την απόκριση και να μην περιμένει την επόμενη μέτρηση.
Ένας αναλογικός και ενσωματωμένος ελεγκτής (PI) μπορεί να ταλαντώνεται γύρω από το SP, αναπηδώντας μεταξύ πολύ ζεστού και πολύ ψυχρού. Μια μέθοδος ελέγχου παραγώγου θα μειώσει την ταλάντωση. Στον υπολογισμό χρησιμοποιείται ο ρυθμός μεταβολής του Ε.
Ο ελεγκτής PID χρησιμοποιεί έναν σταθμισμένο μέσο όρο των τριών υπολογισμών για να καθορίσει ποια ενέργεια πρέπει να γίνει ανά πάσα στιγμή. Αυτός ο ψηφιακός ελεγκτής θερμοκρασίας είναι ο πιο κοινός και αποτελεσματικός, καθώς χρησιμοποιεί τρέχοντα, ιστορικά και αναμενόμενα δεδομένα. Άλλα σχήματα ελέγχου απαιτούν πληροφορίες σχετικά με τη φύση του συστήματος. Αυτή η γνώση ενισχύει την ικανότητα του ελεγκτή να προβλέπει τη μελλοντική απόκριση του συστήματος.