Будь-яке автоматичний пристрій складається з пов'язаних між собою елементів, завданням яких є якісне або кількісне перетворення отриманого ними сигналу.
Залежно від функцій, які виконуються елементами автоматики, їх можна розділити на датчики, підсилювачі, стабілізатори, реле, розподільники, двигуни та ін.
Датчик (вимірювальний орган, чутливий елемент) - елемент, що перетворює одну фізичну величину в іншу, більш зручну для використання в автоматичному пристрої.
Найбільш поширені датчики, що перетворюють неелектричні величини (температуру, тиск, витрата рідини і т. Д.) В електричні. Серед них розрізняють датчики параметричні й генераторні.
Параметричними називають такі датчики, які перетворять вимірювану величину в параметр електричного кола - струм, напруга, опір і т. Д.
Наприклад, температурний контактний датчик перетворює зміна температури в зміну опору електричного кола від мінімального при замкнутих до нескінченно великого при розімкнутих контактах. Таким елементом є датчик температури, установлюваний в побутових праски.
Мал. 1. Схема регулювання температури нагріву термоконтакт
У холодному прасці термоконтакт, чутливий до зміни температури замкнутий, і при включенні праски в мережу через нагрівальний елемент проходить струм, що нагріває його. При досягненні підошвою праски температури спрацьовування контакту він розмикається і відключає нагрівальний елемент від мережі.
Генераторним називають такий датчик, який перетворює вимірювану величину в ЕРС, наприклад термопара, що застосовується спільно з вольтметром для вимірювання температури. Едс на кінцях такої термопари пропорційна різниці температур холодного і нагрітого спаю.
Мал. 2. Пристрій термопари
Пристрій і принцип дії термопари. Робочим органом термопари є чутливий елемент, що складається з двох різнорідних термоелектродів 9, зварених між собою на кінці 11, який становить гарячий спай. Термоелектроди ізольовані по всій довжині за допомогою ізоляторів 1 і поміщені в захисну арматуру 10. Вільні кінці елемента підключені до контактів термопари 7, розташованим в голівці 4, яка закривається кришкою 6, що має прокладку 5. Позитивний термоелектроди підключають до контакту зі знаком "+".
Герметизація вводів термоелектродів 9 здійснюється за допомогою епоксидного компаунда 8. Робочий кінець термопари ізолюють від захисної арматури керамічним наконечником, який в деяких конструкціях для зменшення теплової інерційності, може бути відсутнім. Термопари можуть мати штуцер 2 для кріплення за місцем і штуцер 3 для введення сполучних проводів вимірювальних приладів.
Відмінності параметричних датчиків від генераторних
У параметричних датчиках під впливом вхідного сигналу змінюється який-небудь параметр датчика (опір, ємність, індуктивність) і відповідно його вихідний сигнал. Для їх роботи потрібне зовнішнє джерело енергії. Генераторні датчики під дією вхідного сигналу генерують ЕРС і не вимагають додаткового джерела енергії.
Інші елементи автоматики
Підсилювач - елемент, в якому вхідна і вихідна величини мають однакову фізичну природу, але перетворюються в кількісному відношенні. Ефект посилення виходить в результаті використання енергії джерела живлення. В електричних підсилювачах розрізняють коефіцієнт посилення по напрузі ku = U вих / U вх, коефіцієнт посилення по току ki = I вих / I вх і коефіцієнт посилення за проектною потужністю k p = k u ki.
Підсилювачем може служити будь-який електромашинний генератор. Невелика зміна збудження призводить в ньому до значної зміни вихідного сигналу - струму або напруги навантаження. Джерелом енергії служить двигун, що приводить генератор в обертання.
Приклади підсилювачів, раніше активно використовувалися в електроприводі: електромашинні підсилювачі. магнітні підсилювачі. В даний час для цих цілей активно використовуються підсилювачі і перетворювачі на тиристорах і транзисторах з великою частотою комутації.
Стабілізатор - елемент автоматики, що забезпечує практично незмінне значення вихідної величини при зміні вхідної величини в заданих межах. Основною характеристикою стабілізатора є коефіцієнт стабілізації, що показує, у скільки разів відносна зміна вхідної величини більше відносного зміни вихідної величини. В електротехнічних пристроях використовують стабілізатори струму і напруги.
Реле - елемент, в якому при досягненні певної вхідної величини вихідна величина змінюється стрибком. Реле прнменяют для фіксації певних значень вхідної величини, посилення сигналу, одночасної передачі сигналу в кілька електрично пов'язаних кіл. Найбільш поширені різні конструкції електромагнітних реле управління.
Розподільник - елемент автоматики, що забезпечує послідовну комутацію ланцюгів для передачі сигналу. Розподіл найчастіше використовують в електричних ланцюгах. Прикладом розподільника служить кроковий шукач.
Двигун - механізм, що перетворює енергію якогось виду в механічну. Найбільш часто в пристроях автоматики використовують електричні двигуни, але застосовують і пневматичні. В автоматиці найпоширенішими пристроями такого типу є крокові двигуни.
Передавач - пристрій, призначений для перетворення однієї величини в іншу, зручну для передачі по каналу зв'язку. Крім основної функції передавач зазвичай здійснює кодування перетвореної величини, що дозволяє раціонально використовувати канали зв'язку і зменшити вплив перешкод на переданий сигнал.
Приймач - пристрій, що перетворює сигнал, отриманий але каналу зв'язку, в величину, зручну для сприйняття елементами системи автоматики. Якщо при передачі сигнал кодують, в приймач входить декодер. Приймачі і передавачі активно використовуються в системах телекерування і телесигналізації.