Элементами автоматики называются конструктивно законченные устройства, выполняющие определенные самостоятельные функции преобразования сигнала (информации) в системах автоматического управления.
В системах автоматического управления в качестве сигналов обычно используются электрические и механические величины (например, постоянный ток, напряжение, давление сжатого газа или жидкости, усилие и т.п.), так как они позволяют легко осуществлять преобразование, сравнение, передачу на расстояние и хранение информации. В одних случаях сигналы возникают непосредственно вследствие протекающих при управлении процессов (изменения тока, напряжения, температуры, давления, наличия механических перемещений и т.д.), в других случаях они вырабатываются чувствительными элементами или датчиками.
Соответственно операциям, производимым с сигналами информации в автоматических устройствах, можно выделить функциональные ячейки — элементы. Элемент — простейшая в функциональном отношении ячейка (устройство, схема), предназначенная для выполнения одной из следующих основных операций с сигналом:
преобразование контролируемой величины в сигнал, функционально связанный с информацией об этой величине (чувствительные элементы, датчики);
преобразование сигнала одного рода энергии в сигнал другого рода энергии: электрической в неэлектрическую, неэлектрической в электрическую, неэлектрической в неэлектрическую (электромеханические, термоэлектрические, электропневматические, фотоэлектрические и другие преобразователи);
преобразование сигнала по значению энергии (усилители);
преобразование сигнала по виду, т. е. непрерывного в дискретный или обратно (аналогоцифровые, цифроаналоговые и другие преобразователи);
преобразование сигнала по форме, т.е. сигнала постоянного тока в сигнал переменного тока и наоборот (модуляторы, демодуляторы);
функциональное преобразование сигналов (счетно-решающие элементы, функциональные элементы);
сравнение сигналов и создание командного управляющего сигнала (элементы сравнения, нуль-органы);
выполнение логических операций с сигналами (логические элементы);
распределение сигналов по различным цепям (распределители, коммутаторы);
хранение сигналов (элементы памяти, накопители);
использование сигналов для воздействия на управляемый процесс (исполнительные элементы).
Таким образом, под элементом следует понимать самую простую часть системы, где выполняется одна функциональная операция с сигналом.
Несмотря на простоту понятия элемента и происходящих в нем процессов, до сих пор во многих случаях существуют трудности не только в формировании понятия элемента, но и в терминологии.
Часто элементы отождествляются с устройствами, в состав которых входят несколько элементов. Например, некоторые датчики, называемые элементами, в действительности являются совокупностью элементов, объединенных единой схемой соединения, обеспечивающих воспроизведение контролируемой величины и преобразование ее в другую величину, более удобную для передачи по линиям связи.
Современная теория элементов автоматики стремится к наиболее полному раскрытию физической и математической сущности элементов. Одновременно с разработкой физики элементов автоматики рассматриваются и развиваются их классификация, методы расчета и конструирования.