Den fotoelektriske sensoren består vanligvis av to deler: en behandlingsbane og et behandlingselement. Grunnprinsippet er basert på den fotoelektriske effekten, som konverterer de målte endringene til optiske signalendringer, og deretter konverterer ytterligere ikke-elektriske signaler til elektriske signaler ved hjelp av fotoelektriske elementer. Den fotoelektriske effekten refererer til å belyse et objekt med lys, som kan ses på som en serie fotoner med en viss energi som bombarderer objektet. På dette tidspunktet overføres fotonens energi til elektronen, og hele energien til en foton er alt på en gang. Når elektronen absorberes, vil elektronens tilstand endres etter at den får energien overført av fotonen, slik at objektet som bestråles av lyset, vil produsere den tilsvarende elektriske effekten. Den fotoelektriske effekten er vanligvis delt inn i 3 kategorier:

(1) Fenomenet som elektroner kan unnslippe fra overflaten av et objekt under lysets virkning kalles ekstern fotoelektrisk effekt, for eksempel fotoelektrisk rør, fotomultiplierrør, etc.;

(2) Fenomenet at resistiviteten til et objekt kan endres under lysets virkning kalles den interne fotoelektriske effekten, for eksempel fotoresistorer, fototransistorer, etc.;

(3) Under lysets virkning kalles fenomenet som et objekt genererer en viss retningselektriske kraft, den fotovoltaiske effekten. Fotoelektriske sensorer som fotoceller realiserer kontroll ved å konvertere endringer i lysintensitet til endringer i elektriske signaler.

Generelt består den fotoelektriske sensoren av tre deler, som er delt inn i: sender, mottaker og deteksjonskrets.

Senderen er rettet mot målet for å avgi en lysstråle, og den avgitte lysstrålen kommer vanligvis fra en halvlederlyskilde, en lysdiode (LED), en laserdiode og en infrarød avgir diode. Strålen avgis uavbrutt, eller pulsbredden endres. Mottakeren består av en fotodiode, en fototransistor og en fotocelle. Foran mottakeren er det installert optiske komponenter som linse og blenderåpning. Bak det er deteksjonskretsen, som kan filtrere ut det effektive signalet og bruke signalet.