Fotoelektrični senzor općenito se sastoji od dva dijela: procesnog puta i procesnog elementa. Osnovni princip temelji se na fotoelektričnom efektu, koji pretvara izmjerene promjene u promjene optičkog signala, a zatim dalje pretvara neelektrične signale u električne uz pomoć fotoelektričnih elemenata. Fotoelektrični efekt odnosi se na osvjetljavanje objekta svjetlom, što se može vidjeti kao niz fotona s određenom energijom koji bombardiraju objekt. U to vrijeme, energija fotona se prenosi na elektron, a cjelokupna energija fotona je odjednom. Kada se elektron apsorbira, stanje elektrona će se promijeniti nakon što dobije energiju koju prenosi foton, tako da će objekt ozračen svjetlom proizvesti odgovarajući električni učinak. Fotoelektrični efekt se obično dijeli u 3 kategorije:
(1) Pojava da elektroni mogu pobjeći s površine objekta pod djelovanjem svjetlosti naziva se vanjski fotoelektrični učinak, kao što je fotoelektrična cijev, fotomultiplikatorska cijev itd.;
(2) Pojava da se otpornost objekta može promijeniti pod djelovanjem svjetlosti naziva se unutarnji fotoelektrični efekt, kao što su fotootpornici, fototranzistori itd.;
(3) Pod djelovanjem svjetlosti, pojava da neki objekt stvara određenu usmjerenu elektromotornu silu naziva se fotonaponski efekt. Fotoelektrični senzori kao što su fotoćelije ostvaruju kontrolu pretvaranjem promjena intenziteta svjetlosti u promjene električnih signala.
Općenito, fotoelektrični senzor se sastoji od tri dijela, koji su podijeljeni na: odašiljač, prijemnik i krug detekcije.
Odašiljač je usmjeren prema meti kako bi emitirao svjetlosnu zraku, a emitirana svjetlosna zraka općenito dolazi iz poluvodičkog izvora svjetlosti, diode koja emitira svjetlost (LED), laserske diode i diode koja emitira infracrveno svjetlo. Zraka se emitira bez prekida ili se mijenja širina impulsa. Prijemnik se sastoji od fotodiode, fototranzistora i fotoćelije. Ispred prijemnika ugrađene su optičke komponente kao što su leća i otvor blende. Iza njega je krug detekcije, koji može filtrirati efektivni signal i primijeniti signal.