Wie der Name schon sagt, handelt es sich bei einem Temperaturregler um ein Instrument der Regeltechnik, das zur Temperaturregelung eingesetzt wird, und zwar meist ohne großes Zutun des Bedieners. Der Regler in einem Temperaturregelsystem empfängt von einem Temperatursensor – zum Beispiel einem Thermoelement oder einem Thermowiderstand – den aktuell gemessenen Wert und vergleicht diesen mit der gewünschten Regeltemperatur oder dem Sollwert. Anschließend gibt er ein Ausgangssignal an ein Steuerelement ab. Ein gutes Beispiel wäre eine Anwendung zur Steuerung der Heizung oder eines Ventilators.

Die einfachste Form dieses Kombigeräts aus Messtechnik und Regelungstechnik ist der Ein/Aus-Temperaturregler. Der Ausgang des Geräts ist entweder ein- oder ausgeschaltet, wobei es keinen Zwischenzustand gibt. Ein Ein/Aus-Regler schaltet den Ausgang nur dann, wenn die Temperatur den Sollwert überschreitet. Bei der Heizungsregelung ist der Ausgang eingeschaltet, wenn der Temperaturwert unter dem Sollwert liegt, und ausgeschaltet, wenn er über dem Sollwert liegt.

Proportionalregler sind dagegen so konzipiert, dass die mit der Ein/Aus-Regelung verbundenen Zyklen vermieden werden. Ein Proportionalregler verringert die durchschnittliche Leistung für das Heizgerät, wenn sich die Umgebungs- oder Anlagentemperatur dem Sollwert nähert. Dadurch wird das Heizgerät verlangsamt, so dass es nicht über den Sollwert hinausschießt, sondern sich dem Sollwert nähert und einen stabilen Temperaturwert beibehält. Es gibt auch Proportionalregler mit Integral- und Differentialregelung, kurz PID-Regler. Dieser Regler kombiniert die Proportionalregelung mit zwei zusätzlichen Einstellungen, die dem Gerät helfen, Änderungen im System automatisch zu kompensieren.

Ein als Sensor in der Messtechnik verwendetes Thermoelement besteht in der Regel aus zwei Leitern ungleicher Metalle oder Legierungen, die nur an einem Ende miteinander verbunden sind. Bei Wärmeeinwirkung auf diesen Endpunkt entsteht durch den Seebeck-Effekt eine kleine Spannung in den Leitern, die direkt mit dem Temperaturunterschied zwischen den Enden in Verbindung gebracht werden kann: Ist die Temperatur an einem Ende bekannt, lässt sie sich am anderen Ende bestimmen.

Für den Anschluss des Thermoelements an das Mess- oder Regelgerät wird ein Thermodraht oder ein spezielles Verlängerungskabel verwendet. Die Messbedingungen bestimmen den Typ des zu verwendenden Thermodrahts und der Isolierung. Temperaturbereich, Umgebung, Isolationsanforderungen, Ansprechverhalten und Lebensdauer sind die wichtigsten Parameter. Es gibt zwei gängige Typen von Thermodrähten, Typ J und Typ K. Der Typ J besteht aus Eisen und einer Kupfer-Nickel-Legierung. Das Thermoelement des Typs K besitzt einen positiven Leiter aus Nickel-Chrom und einen negativen Leiter aus Nickel-Aluminium.

Der Temperaturmessumformer wandelt die thermische Energie in eine physikalische Größe um, zum Beispiel in ein elektrisches Signal. Es handelt sich um ein Gerät der Messtechnik, das Wärme misst und die Informationen nach der Umwandlung in eine lesbare Form überträgt. Der Eingang ist dabei immer eine thermische Größe. Das eigentliche Sensorelement muss daher seine Eigenschaften mit der Temperaturänderung ebenfalls verändern können. Das ist zum Beispiel bei einem Widerstandsthermometer der Fall.

Beim Kontakt-Temperatursensor ist das Sensorelement unmittelbar mit der Wärmequelle verbunden. Die Wärme wird durch Konduktion übertragen: Die Wärmeleitung erfolgt durch die Energieabgabe von einer Substanz auf eine andere, ohne dass sich die Substanz bewegt.

Berührungslose Temperatursensoren sind dagegen nicht direkt mit der Wärmequelle in Kontakt. Sie nutzen die Konvektion für die Übertragung von Wärme durch die Bewegung einer Substanz, beispielsweise Luft oder Flüssigkeit.

Statische Druckmessumformer messen den Druck einer Flüssigkeit im Ruhezustand. Übt eine Flüssigkeit Druck auf den Umformer aus, wird der als Sensor fungierende Dehnungsmessstreifen darin verformt. Diese Verformung führt zu Spannungsschwankungen, deren Größe der Stärke des Drucks entspricht. Sobald der Druck nachlässt, kehrt der Dehnungsmessstreifen in seine ursprüngliche Form zurück.

Piezoelektrische Druckmessumformer messen keinen statischen, sondern einen dynamischen Druck, und zwar in Echtzeit. Ein typischer piezoresistiver Druckmessumformer verwendet speziell für die Messtechnik entwickelte Dehnungsmessstreifen, die mit einer flexiblen Membran verbunden sind. Jede Druckänderung verursacht eine kleine Verformung oder Dehnung im Membranmaterial. Durch die Verformung ändert sich der Widerstand der Messstreifen, die in der Regel in Form einer sogenannten Wheatstone-Brücke angeordnet sind. Die Druckmessung lässt sich damit in ein brauchbares elektrisches Signal umwandeln.

Ein Druckmessumformer mit variabler Kapazität besteht aus einer kapazitiven Membran und einer kapazitiven Elektrode. Beide Elemente sind auf einer drucklosen Oberfläche mit einem bestimmten Abstand zueinander befestigt. Diese Anordnung ist mit einem Kondensator zu vergleichen. Eine Druckänderung bewirkt eine Änderung des Abstands zwischen Membran und Elektrode, wodurch sich die Kapazität ändert. Der Wert wird dann in ein Signal umgewandelt und lässt sich zur Anzeige auf einem Display oder zu Steuerung von Anlagen verwenden.

Die Bezeichnung I/O steht sowohl in der Messtechnik als auch in der Regelungstechnik für Input/Output, also für Eingang/Ausgang. Das I/O-Modul ist ein Vermittler zwischen dem Steuerungscomputer und einem oder mehreren Geräten, die ebenfalls Ein- und Ausgänge besitzen. Das Modul steuert den Datenaustausch zwischen den externen Geräten und dem Hauptspeicher beziehungsweise den externen Geräten und den CPU-Registern. Daher bietet ein solches Modul eine computerinterne Schnittstelle, die es mit der CPU und dem Hauptspeicher verbindet. Vorhanden ist außerdem eine computerexterne Schnittstelle für die Verbindung mit Peripheriegeräten.

Ein I/O-Modul sollte aber nicht nur die Informationen von der CPU an andere Geräte weiterleiten, sondern diese auch koordinieren. Da es außerdem meist Geschwindigkeitsunterschiede zwischen CPU und den Geräten gibt, sollte das Modul über Einrichtungen wie Daten-Puffer und Fehlererkennungsmechanismen verfügen.

Einfache Module, die eine detaillierte Steuerung durch einen Computer erfordern, werden als I/O-Controller oder Gerätesteuerung bezeichnet. Sie sind in der Regel für den Betrieb mit Mikrocomputern gedacht, während große und komplexe I/O-Module hauptsächlich für Großrechner verwendet werden. Grund: Bei Mikrocomputern ist die Ein- und Ausgabeleistung in der Regel auf eine einzige Aufgabe beschränkt.