Функции элементов автоматики и контрольно-измерительной аппаратуры. 
Определения

Функции, выполняемые элементами автоматики, весьма разнообразны. С их помощью осуществляются измерительные, управляющие, исполнительные и воспроизводящие органы автоматических систем. Подразделяя элементы по характеру выполняемых функций, можно выделить следующие их основные виды: датчики, усилители, стабилизаторы, реле, распределители, двигатели.

Датчик служит для преобразования контролируемой или регулируемой величины в величину другого вида, более удобную для воздействия на управляющий орган системы автоматики.

Усилитель служит для количественного преобразования (усиления) входной величины.

Назначение стабилизатора заключается в поддержании постоянства выходной величины при изменении в заданных пределах входной величины.

Двигатель преобразует энергию того или иного вида в механическое движение.

Функции распределителя заключаются в поочередном подключении одной цепи к ряду других цепей.

Реле могут выполнять весьма различные функции: быть в качестве чувствительных элементов, усилителей и т. д.

По физическим принципам, лежащим в основе действия элементов, их можно подразделить на следующие элементы: электромеханические, ферромагнитные, электротепловые, электронные, радиоактивные.

Один и тот же физический принцип может быть применен для осуществления различных функций, выполняемых элементами.

Электромеханические элементы основаны на взаимном преобразовании электрических и механических величин и играют в автоматике весьма большую роль. Многие системы строятся полностью на электромеханических элементах.

Электромеханические элементы могут выполнять многообразные функции в системах автоматики: служить датчиками, исполнительными органами, реле, распределителями, стабилизаторами, усилителями и т. д.

Датчики, например, преобразуют механические величины (перемещение, давление, скорость и т. п.) в электрические (ЭДС, сопротивление).

В электромеханическом исполнительном органе, наоборот, электрическая величина (ток, напряжение) преобразуется в механическую (перемещение клапана, поворот вала и т. п.).

В реле электрическая величина (ток) преобразуется в замыкание или размыкание электрических контактов.

Таким образом, входные и выходные величины электромеханических элементов могут быть как механическими, так и электрическими, причем эти элементы обязательно содержат взаимное преобразование электрических и механических величин.

Недостатком электромеханических элементов является то, что вследствие наличия в них подвижных частей они подвержены износу и требуют за собой известного ухода.

Увеличение надежности и долговечности систем автоматики достигается путем применения элементов, не содержащих подвижных частей. К таким элементам относятся, в частности, ферромагнитные элементы.

Ферромагнитными элементами автоматики называются дроссели и трансформаторы с ферромагнитными сердечниками.

Вследствие явления насыщения индукция в ферромагнитном сердечнике нс пропорциональна напряженности поля, а зависит от нес нелинейным образом. Это обстоятельство используется в автоматике для построения элементов, выполняющих различные функции: магнитных усилителей, бесконтактных реле, стабилизаторов напряжения и др.

Отсутствие износа и старения являются важным преимуществом ферромагнитных элементов и причиной широкого применения. В то же время необходимо отметить их значительную инерционность.

Электротетовые элементы автоматики основаны на непосредственном преобразовании тепловой энергии в изменение электрической величины — ЭДС или сопротивления. При этом тепловая энергия получается или извне, или путем преобразования электрической энергии.

В зависимости от вида выходной электрической величины электротепловые элементы можно подразделить на термопары и терморезисторы. Термопары являются датчиками температуры. Они преобразуют тепловую энергию в ЭДС. Терморезисторы преобразуют изменение температуры в изменение сопротивления. Кроме того, они применяются в качестве нелинейных сопротивлений для построения стабилизаторов, реле и т. д. В этом случае используется зависимость сопротивления от величины тока, нагревающего его.

С помощью электронно-ионных и полупроводниковых приборов в системах автоматики выполняются, в частности, такие распространенные узлы, как выпрямители и усилители, стабилизаторы напряжения и тока, схемы релейного действия и т. д.

Радиоактивные элементы. В ряде автоматических устройств используется проникающая способность радиоактивного излучения и степень его поглощения веществом. Другая группа автоматических устройств основана на использовании явления рассеянного излучения. Ряд устройств автоматического контроля основан на ионизирующей способности радиоактивного излучения. Достоинствами автоматических устройств с радиоактивными элементами являются, прежде всего, осуществление контроля без непосредственного контакта с объектом и малая инерционность.