光电传感器是一种小型电子产品，是各种光电检测系统中光电转换的关键部件。它主要是利用光的各种特性来检验物体的存在和表面状态的变化。光电传感器具有非接触、响应快、性能可靠等特点，因此广泛应用于工业自动化设备和机器人中。
光电传感器
光电传感器一般由三部分组成:光源、光学通道和光电元件。将测量的变化转化为光信号的变化，然后借助光电元件将光信号进一步转化为电信号。
光效应原理
光电元件是光电传感器最重要的组成部分，其核心工作原理是不同类型的光电效应。根据波粒的二象性，光是由光速运动光子组成的。当物体受到光源照射时，其内部电子吸收光子的能量并改变其状态，其电特性也会发生变化。这种现象被称为光电效应。
光电效应根据电属性状态的不同变化分为以下三类：
1)外部光电效应
在光的影响下，使电子逸出材料表面的情况称为外部光电效应。光电元件包括光电管、光电倍增管等。
二是光电导向效应
半导体中的电子吸收光子后不能跳出半导体，使物体的电导率发生变化，或者产生光电动势称为内光电效应。根据其工作原理，内光电效应可分为光电导向效应和光生伏特效应。光电元件基于光电导向效应，包括光敏电阻、光敏晶体管等。
三是光生伏特效
在光的影响下，物体产生一定方向的电动势称为光生伏特效。光电元件包括光电池、光敏二极管、三极管等。基于光生伏特效的
光电元件的工作原理
基于不同的光电效应，我们来看看它们是如何工作的：
外部光电效应器件
光电器件是由物质在光的照射下发射电子的外部光电效应制成的，通常是真空或充气的光电器件，如光电管和光电倍增管。
以光电管为例。当入射光直接照射在负极上时，单个光子将其所有能量传递给负极材料中的自由电荷，从而增加自由电子的能量。当电子获得的能量大于负极材料的逸出功时，它可以克服金属表面的束缚，产生电子发射。这种电子被称为光电子。光电子只有在入射光频率高于极限频率时才会产生。
光电产生后，被真空管中的阳极吸收，然后产生电流。如果此时光照度增加，更多的光子会照射到负极材料上，从而产生更多的光电子，光电流也会增加。当电阻R值确定时，电路中的光电流与入射光的光照度成为函数关系，从而实现光电转换。光照度可以通过测量电路读取电流数来计算。
内光效应器件
光敏电阻、光电池和光敏晶体管等都是使用物质在光照下改变电导性能或产生电动势的光电器件，称为内光电效应器件。
根据能带理论，电子在自由原子中的能量状态并不是任意的，电子只能存在于一定的能量水平。可以分为价格带、禁止带和导带。电子可以在导带中流动，但不能在价格带中流动。在外部影响下，电子可以通过价格带的间隙进入导带，从而改变导体的电阻。
不同导体的皮带间隙厚度不同。如图所示，绝缘物体的皮带间隙较宽，电子很难从价带转移到皮带，所以电阻很大。金属导体没有皮带间隙，价带与皮带连接，所以导电性能好。
电子吸收光子能量后，导体电阻由价带转移到导带，改变称为内光电效应。光敏电阻可以通过观察电阻的变化来制造，被测光量可以通过观察电阻的变化来确定。
光生伏特效器件
光伏特效应简称光伏效应，是指物体在受到光照后产生电动势的情况。光电池是一种自发电光电元件。当它受到光照时，它可以产生一定角度的电动势。如果没有电源，只要外部电路连接，就会有电流通过。具体工作原理如下:
光伏电池通过扩散方式将一些P型杂质混合在一个N型硅片上形成的大规模PN结。P区有大量的空穴，N区有大量的电子。当光照射在P区表面时，如果光子能量大于硅的禁带宽度，在P区内每吸收一个光子就会产生一个电子-空穴对。P区表面吸收的光子越多，激发的电子空穴就越多，向PN结区的光子就越少。因为PN结内电场的方向是从N区指向P区，使得扩散到PN结周围的电子-空穴分离，光生电子被推向N区，光生空穴留在P区。因此，使电流连接到P区。
分类光电传感器
根据检测方法，光电传感器分为漫反射型、反射型和对射型：
这些不同结构的光电传感器按照相应的检测方法进行：
⑴槽型光电传感器
槽形光电是将光发射器和接收器面对面安装在槽的两侧。发光器可以发出红外线或可见光，光接收器在无障碍的前提下会收到光。但是当被测物体通过槽时，光线被遮挡，光电开关就会移动。导出开关控制信号，切断或连接负载电流，从而完成一个控制动作。由于整体结构的限制，槽形开关的检查距离一般只有几厘米。
⑵对射光电传感器
如果发光器和照明器分开，可以增加检测距离。由发光器和照明器组成的光电开关称为对射分体光电开关，简称对射光电开关。它的检查距离可以达到几米甚至几十米。在使用过程中，将发光器和照明器分别安装在检查对象通过路径的两侧。当检查对象通过时，光路被阻挡，照明器会动作导出开关控制信号。
⑶反光板型光电开关
将发光器和照明器放入同一设备中，在其前面安装一个反光板。利用反射原理完成光电控制的光电开关称为反射板反射(或反射镜反射)光电开关。通常，发光器发出的光被反射板反射回来，被照明器收到;一旦光路被检查对象挡住，照明器无法接收光线，光电开关就会动作，导出开关控制信号。
⑷扩散反射光电开关
它的检查头还配有发光器和照明器，但是前面没有反光板。通常，发光器发出的光收集器是找不到的。当检查对象通过时，光被挡住，光部分被反射回来，光收集器收到光信号，导出开关信号。
光电传感器的基本特征包括输出电流与接收器两端电压之间的关系曲线、输出电流与发射器输入电流之间的关系曲线、输出电流随温度变化的关系曲线、脉冲响应特性曲线等。
光电传感器的特点
工业化生产应用包含以下特点：
1、检测距离长
若在对射型中保持超过10m的检测距离等，则可实现其它检测方法(磁性、超声等)不能进行长距离检测。
2、对于检验对象的限制很少
由于检测对象造成的挡光和反射是检测原理，因此不像靠近传感器等将检测对象限制在金属上，它可以检测到玻璃.塑料.木材.液体等绝大多数物体。
3、响应时间短
光线本身就是高速的，而且传感器电路都是由电子部件组成的，因此不包括反射工作时间，响应时间很短。
4、分辨率高
投光光束可以通过先进的设计技术集中在小光点上，也可以通过形成特殊的光学系统来实现高分辨率。还可以检测细小物体和高精度位置。
5、可以实现非接触检测
可以在不反射的情况下接触检测对象进行检测，因此不会对检测对象和传感器造成伤害。所以传感器可以长期使用。
6、可以实现色彩判别
根据投射光的光波长和检测物体的颜色组合，检测物体形成的光的折射率和吸收率略有不同。利用这一特性，可以检测物体的颜色。
