Ein sehr exaktes Regelergebnis wird mit Temperaturreglern erreicht. Diese messen die Temperatur mit einem Temperatursensor und als PID-Regler regeln sie die Temperatur exakt auf den Sollwert. Im Fall einer binären Ansteuerung wird das genaue Ausregeln möglich, indem die relative Einschaltzeit des Aktors verändert wird. So kann die Heizleistung beispielsweise von 0 bis 10 kW variiert werden.

Demgegenüber sind Temperaturschalter den unstetigen Zweipunktreglern zugeordnet – die Prozesstemperatur schwankt mit ihnen um den Sollwert herum. In vielen Anwendungen sind solche Temperaturschwankungen akzeptabel, sodass mit Temperaturschaltern kostengünstig eine sehr robuste Temperaturregelung aufgebaut werden kann.

Wie es der Name bereits verrät, kommt in Bimetallschaltern ein Bimetall zum Einsatz. Die beiden aufeinander gewalzten Metalle (z. B. Kupfer und Nickel) verfügen über verschiedene Ausdehnungskoeffizienten. Mit steigender Temperatur dehnen sich die Metalle unterschiedlich stark aus, sodass eine Auslenkung geschieht und ein Kontakt geöffnet (NC) oder geschlossen (NO) wird.

Bimetallschalter im industriellen Umfeld sind sehr kompakt aufgebaut und werden in der Regel wie ein Sensor in den Prozess eingeschraubt. Ihr Schaltpunkt liegt mit der Produktion fest. Darüber hinaus sind sie sehr vibrationsbeständig – eine Schwingungsfestigkeit bis 10 g ist keine Seltenheit. Die Schalter werden in Richtung des Auswertesystems über eine Anschlussleitung angebunden. Zum Einsatz kommen Temperaturschalter mit einem Bimetall beispielsweise in Kompressoren – sie schalten den Kompressor bei Übertemperatur ab oder starten eine aktive Kühlung (z. B. Ventilator).

Diese Art der Temperaturschalter wird üblicherweise als Thermostat bezeichnet und besteht aus einem mit einem Gas oder einer Flüssigkeit gefüllten Fühler, der im Prozess platziert wird. Steigt die Temperatur am Fühler an, erhöht sich der Systemdruck. Da die Membran mit dem Sensor über die Kapillarleitung verbunden ist, stellt sich in dieser der gleiche Druck ein. Es kommt zur Ausdehnung der Membran und ein Schnappschalter wird ausgelöst. Der Innendurchmesser der Kapillarleitung beträgt mit beispielhaft 0,2 mm gerade den doppelten Wert eines Menschenhaares (bis zu 0,1 mm).

Der Fühler und das Thermostatgehäuse sind über die Kapillarleitung miteinander verbunden. Maximale Kapillarleitungslängen bis 5 m sind dabei als praxistauglich zu betrachten. Der Schaltpunkt kann in der Regel am Gehäuse eingestellt werden.