Controlul temperaturii este o condiție prealabilă pentru fiecare reacție chimică în care oamenii sunt interesați. Temperatura afectează viteza de reacție și adesea completitatea reacției. Corpul uman încorporează un sistem biologic de control al temperaturii pentru a menține un interval restrâns de temperatură corporală. Procesele concepute pentru a produce diverse materiale necesită, de asemenea, controlul temperaturii. Inginerul are de ales între un regulator de temperatură analog și unul digital.
Unele termostate de acasă analogice constau dintr-o spirală de bandă de cupru. Pe măsură ce banda se extinde cu căldură, spirala se extinde, mișcând o pârghie mecanică. Cuptorul sau aparatul de aer condiționat răspunde în consecință. Controlerele analogice reacționează doar la mediul actual.
Microprocesorul dintr-un controler digital de temperatură primește intrări numerice din mediul înconjurător și îl manipulează pentru a permite un grad mai mare de control. Dacă un sistem se încălzește rapid, sistemul analogic va reacționa numai atunci când regulatorul atinge temperatura dorită, numită punct de referință (SP). Sursa de căldură poate fi oprită, dar sistemul va depăși SP deoarece absoarbe energie de la suprafețele radiante calde din jurul sistemului. Un regulator digital de temperatură calculează viteza cu care temperatura crește și declanșează aparatul să răspundă înainte ca SP să fie atins. Controlorul a folosit datele din trecut pentru a prezice și a modifica rezultatele viitoare.
Există mulți algoritmi sau scheme de calcul pe care un regulator digital de temperatură le-ar putea folosi. Unul dintre cele mai comune este controlerul proporțional-integral-derivat sau PID. Folosește trei calcule separate pentru a menține o temperatură constantă.
Eroarea (e) este diferența dintre temperatura reală (T) și temperatura punctului de referință (SP). Calculul proporțional schimbă un flux de intrare într-un proces bazat pe mărimea lui E. Un E de 2 ar necesita o intrare de energie de două ori mai mare decât a unui E de 1.
Controlul proporțional împiedică sistemul să depășească SP, dar răspunsul poate fi lent. Metoda integrală anticipează că tendințele viitoare ale datelor vor dura. În exemplul de mai sus, dacă T crește cu un E de 2 și apoi cu un E de 4, sistemul ar putea anticipa că următorul E va fi 8, așa că, în loc să dubleze răspunsul, ar putea să tripleze răspunsul și să nu aștepte următorul măsurare.
Un controler proporțional și integral (PI) poate oscila în jurul SP, sărind între prea cald și prea rece. O metodă de control derivat va atenua oscilația. Rata de modificare a lui E este utilizată în calcul.
Controlerul PID folosește o medie ponderată a celor trei calcule pentru a determina ce acțiune ar trebui luată în orice moment. Acest controler digital de temperatură este cel mai comun și mai eficient, deoarece utilizează date actuale, istorice și anticipate. Alte scheme de control necesită informații despre natura sistemului. Astfel de cunoștințe sporesc capacitatea controlorului de a anticipa răspunsul viitor al sistemului.