Kontrola temperatury jest warunkiem wstępnym każdej reakcji chemicznej, którą ludzie są zainteresowani. Temperatura wpływa na szybkość reakcji i często na jej kompletność. Organizm ludzki zawiera biologiczny system kontroli temperatury, aby utrzymać wąski zakres temperatury ciała. Procesy zaprojektowane do produkcji różnych materiałów również wymagają kontroli temperatury. Inżynier ma do wyboru analogowy i cyfrowy regulator temperatury.
Niektóre analogowe termostaty domowe składają się ze spiralnej taśmy miedzianej. Gdy pasek rozszerza się pod wpływem ciepła, spirala rozszerza się, poruszając mechaniczną dźwignią. Piec lub klimatyzator odpowiednio reaguje. Sterowniki analogowe reagują tylko na bieżące otoczenie.
Mikroprocesor w cyfrowym regulatorze temperatury odbiera dane liczbowe z otoczenia i manipuluje nim, aby umożliwić większy stopień kontroli. Jeśli system nagrzewa się szybko, system analogowy zareaguje tylko wtedy, gdy regulator osiągnie żądaną temperaturę, zwaną nastawą (SP). Źródło ciepła może być wyłączone, ale system przewyższy SP, ponieważ pochłania energię z ciepłych, promieniujących powierzchni otaczających system. Cyfrowy regulator temperatury oblicza szybkość, z jaką temperatura rośnie i uruchamia urządzenie, aby zareagować przed osiągnięciem SP. Kontroler wykorzystał dane z przeszłości do przewidywania i zmiany przyszłych wyników.
Istnieje wiele algorytmów lub schematów obliczeniowych, które może wykorzystać cyfrowy regulator temperatury. Jednym z najczęstszych jest regulator proporcjonalno-całkująco-różniczkujący lub PID. Wykorzystuje trzy oddzielne obliczenia, aby utrzymać stałą temperaturę.
Błąd (e) to różnica między rzeczywistą temperaturą (T) a temperaturą zadaną (SP). Obliczenie proporcjonalne zmienia strumień wejściowy w proces oparty na wielkości E. E równe 2 wymagałoby wprowadzenia energii dwa razy większej niż E równe 1.
Sterowanie proporcjonalne zapobiega przekroczeniu przez system SP, ale reakcja może być powolna. Metoda integralna przewiduje, że przyszłe trendy danych będą trwałe. W powyższym przykładzie, jeśli T wzrośnie o E równe 2, a następnie E równe 4, system może przewidzieć, że następne E będzie równe 8, więc zamiast podwoić odpowiedź, może ją potroić i nie czekać na następną pomiar.
Regulator proporcjonalny i całkowy (PI) może oscylować wokół SP, przeskakując między zbyt ciepłym i zbyt chłodnym. Metoda kontroli pochodnej tłumi drgania. W obliczeniach stosuje się szybkość zmiany E.
Regulator PID wykorzystuje średnią ważoną z trzech obliczeń, aby określić, jakie działanie należy podjąć w dowolnym momencie. Ten cyfrowy regulator temperatury jest najbardziej powszechny i skuteczny, ponieważ wykorzystuje aktualne, historyczne i przewidywane dane. Inne schematy kontroli wymagają informacji o charakterze systemu. Taka wiedza zwiększa zdolność kontrolera do przewidywania przyszłej reakcji systemu.