Οι πνευματικοί χρονοδιακόπτες χρησιμοποιούνται σε περιοχές όπου η χρήση ηλεκτρικού ρεύματος είναι ανεπιθύμητη ή επικίνδυνη. (Πολλά διυλιστήρια πετρελαίου χρησιμοποιούν χρονοδιακόπτες αντί για ηλεκτρικά ρολόγια. Ένας ηλεκτρικός σπινθήρας σε μια τέτοια κατασκευαστική εγκατάσταση μπορεί εύκολα να πυροδοτήσει φωτιά.)
Ο τρόπος λειτουργίας αυτών των συσκευών μπορεί να είναι λίγο συγκεχυμένος, αλλά ο πιο βασικός χρονοδιακόπτης πνευματικού περιλαμβάνει ένα έμβολο και μια βαλβίδα ελέγχου. Είναι απαραίτητο να συνδέσετε όλο τον πνευματικό εξοπλισμό με παροχή αέρα για σωστή λειτουργία.
Μια παροχή αέρα ωθεί αργά το έμβολο προς το άκρο του θαλάμου. Μια μικρή βαλβίδα στο άλλο άκρο ελέγχει τη ροή του αέρα. Το έμβολο θα φτάσει τελικά στον προορισμό του. Ωστόσο, θα πάρει το έμβολο λίγο πριν ολοκληρώσει αυτήν την εργασία. Υπάρχουν και άλλοι τύποι χρονομέτρων αέρα που χρησιμοποιούν διαφορετικό μηχανισμό ελέγχου, αλλά ο θάλαμος εμβόλου χρησιμοποιείται πιο συχνά. (Η δημιουργία ή η πλήρωση ενός κενού είναι μια άλλη κοινή τεχνική ελέγχου χρονοδιακόπτη.)
Ορισμένες πόρτες περιέχουν έναν μηχανισμό που αποτρέπει την πρόσκρουση μιας πόρτας. Όταν συσσωρεύεται πολύς αέρας πίσω από την πόρτα, η πόρτα θα επιβραδυνθεί μέχρι και να κλείσει με πιο εύχρηστο ρυθμό. Ο τρόπος λειτουργίας του εμβόλου είναι παρόμοιος. Η βαλβίδα στο άκρο του θαλάμου εμβόλου εμποδίζει τον αέρα να διαφύγει πολύ γρήγορα και έτσι επιτρέπει τον καθορισμό ενός ακριβούς χρόνου από τον χρήστη ενός χρονοδιακόπτη πνευματικού
Τα χειριστήρια του χρονοδιακόπτη επιτρέπουν στον χρήστη να ρυθμίσει τον χρόνο που θα περάσει πριν το έμβολο ανοίξει το θάλαμο. Ο επιλογέας, ουσιαστικά, ελέγχει πόσο μακριά ανοίγει η βαλβίδα όταν λειτουργεί το χρονόμετρο. Έτσι, οι βιομηχανίες μπορούν να λάβουν ακριβή χρονισμό χωρίς να βασίζονται σε ηλεκτρικές συσκευές χρονισμού.