El sensor fotoeléctrico generalmente se compone de dos partes: una ruta de procesamiento y un elemento de procesamiento. El principio básico se basa en el efecto fotoeléctrico, que convierte los cambios medidos en cambios de señal óptica y luego convierte señales no eléctricas en señales eléctricas con la ayuda de elementos fotoeléctricos. El efecto fotoeléctrico se refiere a iluminar un objeto con luz, que se puede ver como una serie de fotones con cierta energía bombardeando el objeto. En este momento, la energía del fotón se transfiere al electrón, y toda la energía de un fotón es toda a la vez. Cuando se absorbe el electrón, el estado del electrón cambiará después de recibir la energía transferida por el fotón, de modo que el objeto irradiado por la luz producirá el efecto eléctrico correspondiente. El efecto fotoeléctrico se suele dividir en 3 categorías:
(1) El fenómeno por el cual los electrones pueden escapar de la superficie de un objeto bajo la acción de la luz se denomina efecto fotoeléctrico externo, como el tubo fotoeléctrico, el tubo fotomultiplicador, etc.;
(2) El fenómeno de que la resistividad de un objeto puede cambiar bajo la acción de la luz se denomina efecto fotoeléctrico interno, como fotorresistores, fototransistores, etc.;
(3) Bajo la acción de la luz, el fenómeno de que un objeto genera una determinada fuerza electromotriz direccional se denomina efecto fotovoltaico. Los sensores fotoeléctricos, como las fotocélulas, realizan el control convirtiendo los cambios en la intensidad de la luz en cambios en las señales eléctricas.
En general, el sensor fotoeléctrico se compone de tres partes, las cuales se dividen en: transmisor, receptor y circuito de detección.
El transmisor apunta al objetivo para emitir un haz de luz, y el haz de luz emitido generalmente proviene de una fuente de luz semiconductora, un diodo emisor de luz (LED), un diodo láser y un diodo emisor de infrarrojos. El haz se emite ininterrumpidamente o se cambia el ancho del pulso. El receptor está compuesto por un fotodiodo, un fototransistor y una fotocélula. Delante del receptor, se instalan componentes ópticos como la lente y la apertura. Detrás está el circuito de detección, que puede filtrar la señal efectiva y aplicar la señal.