Senzorul fotoelectric este în general compus din două părți: o cale de procesare și un element de procesare. Principiul de bază se bazează pe efectul fotoelectric, care convertește modificările măsurate în modificări ale semnalului optic și apoi transformă în continuare semnalele neelectrice în semnale electrice cu ajutorul elementelor fotoelectrice. Efectul fotoelectric se referă la iluminarea unui obiect cu lumină, care poate fi văzută ca o serie de fotoni cu o anumită energie care bombardează obiectul. În acest moment, energia fotonului este transferată electronului, iar întreaga energie a unui foton este dintr-o dată. Când electronul este absorbit, starea electronului se va schimba după ce primește energia transferată de foton, astfel încât obiectul iradiat de lumină va produce efectul electric corespunzător. Efectul fotoelectric este de obicei împărțit în 3 categorii:
(1) Fenomenul prin care electronii pot scăpa de pe suprafața unui obiect sub acțiunea luminii se numește efect fotoelectric extern, cum ar fi tubul fotoelectric, tubul fotomultiplicator etc.;
(2) Fenomenul prin care rezistivitatea unui obiect poate fi modificată sub acțiunea luminii se numește efect fotoelectric intern, cum ar fi fotorezistoare, fototranzistoare etc.;
(3) Sub acțiunea luminii, fenomenul prin care un obiect generează o anumită forță electromotoare direcțională se numește efect fotovoltaic. Senzorii fotoelectrici, cum ar fi fotocelulele, realizează controlul prin conversia modificărilor intensității luminii în modificări ale semnalelor electrice.
În general, senzorul fotoelectric este compus din trei părți, care sunt împărțite în: emițător, receptor și circuit de detectare.
Emițătorul este îndreptat către ținta pentru a emite un fascicul de lumină, iar fasciculul de lumină emis provine, în general, de la o sursă de lumină semiconductoare, o diodă emițătoare de lumină (LED), o diodă cu laser și o diodă emițătoare de infraroșu. Fasciculul este emis neîntrerupt sau lățimea impulsului este modificată. Receptorul este compus dintr-o fotodiodă, un fototranzistor și o fotocelulă. În fața receptorului sunt instalate componente optice, cum ar fi obiectivul și diafragma. În spatele acestuia se află circuitul de detectare, care poate filtra semnalul efectiv și poate aplica semnalul.