O sensor fotoelétrico é geralmente composto de duas partes: um caminho de processamento e um elemento de processamento. O princípio básico é baseado no efeito fotoelétrico, que converte as alterações medidas em alterações de sinal óptico e, em seguida, converte sinais não elétricos em sinais elétricos com a ajuda de elementos fotoelétricos. O efeito fotoelétrico refere-se a iluminar um objeto com luz, que pode ser vista como uma série de fótons com certa energia bombardeando o objeto. Neste momento, a energia do fóton é transferida para o elétron, e toda a energia de um fóton é de uma só vez. Quando o elétron é absorvido, o estado do elétron mudará após receber a energia transferida pelo fóton, de modo que o objeto irradiado pela luz produzirá o efeito elétrico correspondente. O efeito fotoelétrico é geralmente dividido em 3 categorias:
(1) O fenômeno que os elétrons podem escapar da superfície de um objeto sob a ação da luz é chamado de efeito fotoelétrico externo, como tubo fotoelétrico, tubo fotomultiplicador, etc.;
(2) O fenômeno de que a resistividade de um objeto pode ser alterada sob a ação da luz é chamado de efeito fotoelétrico interno, como fotorresistores, fototransistores, etc.;
(3) Sob a ação da luz, o fenômeno de um objeto gerar uma certa força eletromotriz direcional é chamado de efeito fotovoltaico. Sensores fotoelétricos, como as fotocélulas, realizam o controle convertendo as mudanças na intensidade da luz em mudanças nos sinais elétricos.
Em geral, o sensor fotoelétrico é composto por três partes, que se dividem em: transmissor, receptor e circuito de detecção.
O transmissor é direcionado ao alvo para emitir um feixe de luz, e o feixe de luz emitido geralmente vem de uma fonte de luz semicondutora, um diodo emissor de luz (LED), um diodo laser e um diodo emissor de infravermelho. O feixe é emitido ininterruptamente ou a largura do pulso é alterada. O receptor é composto por um fotodiodo, um fototransistor e uma fotocélula. Na frente do receptor, são instalados componentes ópticos, como lente e abertura. Atrás dele está o circuito de detecção, que pode filtrar o sinal efetivo e aplicar o sinal.