光电传感器是各种光电检测系统中用于光电转换的小型电子器件和关键元件。它是利用光的各种特性来检测物体的存在和表面状态的变化的传感器。光电传感器具有非接触、响应速度快、性能可靠的特点，因此在工业自动化装置和机器人中得到广泛的应用。
光电传感器
光电传感器一般由光源、光路、光电元件三部分组成，将被测量的变化转换成光信号的变化，再借助光电元件将光信号进一步转换成电信号。
光电效应原理
光电元件是光电传感器最重要的部件，其核心工作原理是不同类型的光电效应。根据波粒二象性，光是由以光速运动的光子组成的。当物体受到光照射时，其内部的电子吸收光子的能量而发生状态改变，自身的电性质也会发生变化，这种现象称为光电效应。
根据电性质变化状态的不同，光电效应分为以下三种类型：
1）外光电效应
电子在光的作用下从物体表面逸出的现象称为外光电效应。基于外光电效应的光电元件有光电管、光电倍增管等。
2）光电导效应
半导体中的电子吸收光子后不能跳出半导体，导致物体电导率改变或产生光致电动势的现象称为内光电效应。内光电效应按其工作原理可分为光电导效应和光生伏特效应。基于光电导效应的光电元件有光敏电阻、光敏晶体管等。
3）光伏效应
物体在光的作用下，沿一定方向产生电动势的现象称为光生伏特效应。基于光生伏特效应的光电元件有光电池、光电二极管、三极管等。
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：
外光电效应装置
利用物质受光照射时发射电子的外光电效应制成的光电器件，一般是真空或充气的光电器件，例如光电管、光电倍增管等。
以光电管为例，当入射光照射到阴极时，单个光子将其全部能量让渡给阴极材料中的一个自由电子，从而使自由电子的能量增加。当电子所获得的能量大于阴极材料的功函数时，它就能克服金属表面的约束而逃逸，形成电子发射，这种电子发射称为光电子。只有当入射光的频率高于极限频率时，才会产生光电子。
光电子产生后，被真空管中的阳极吸收，从而产生电流。如果此时增加光强度，更多的光子就会照射到阴极材料上，从而产生更多的光电子，光电流也会相应增大。当电阻R值确定后，电路中的光电流就是入射光的光强的函数，从而实现光电转换。通过测量电路的电流读数，就可以计算出光强。
内部光电效应装置
利用材料受光照射时电导率变化或产生电动势的光电器件称为内光电效应器件，常见的有光敏电阻、光电池、光敏晶体管等。
能带理论认为，自由原子中电子的能态并不是任意的，电子只能存在于某些能级上。能带分为价带、禁带和导带。电子可以在导带中流动，但不能在价带中流动。在外界影响下，电子可以从价带跨越带隙进入导带，从而改变导体的电阻。
不同导体的带隙厚度不同，如下图所示，绝缘体的带隙较宽，电子很难从价带跃迁到导带，因此它的电阻较大；金属导体没有带隙，其价带与导带是相通的，因此导电性较好。
电子吸收光子能量后从价带跃迁到导带，从而改变导体电阻的现象称为内光电效应。利用此效应可制成光敏电阻，通过观察电阻的变化即可确定被测光量的多少。
光生伏特效应装置
光生伏特效应又称光伏效应，是指物体受到光照后，产生电动势的现象。光电池是一种自发电光电元件，受到光照后，能沿一定方向产生电动势。无需电源，只要接上外电路，就会有电流通过。具体工作原理如下：
光电池是在N型硅片上用扩散法掺杂一些P型杂质，形成大面积的PN结。P区中存在着大量的空穴，N区中存在着大量的电子。当光照射到P区表面时，如果光子能量大于硅的禁带宽度，则P型区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，激发出来的电子空穴就越多，而向PN结区域激发出来的电子空穴就越少。由于PN结内电场的方向是从N区到P区，所以它把扩散到PN结附近的电子空穴对分开，光生电子被推向N区，而光生空穴则留在P区。结果，N区带负电，P区带正电，形成光生电动势。 如果用导线连接P区和N区，电路中就会流过光电流。
光电传感器的分类
光电传感器按检测方式分为漫反射式、反射板式、对射式：
根据相应的检测方式，有以下不同结构的光电传感器：
1.槽型光电传感器
槽型光电开关是在槽的两侧面对面安装光发射器和接收器的设备。发射器可以发射红外光或可见光，光接收器可以在没有任何遮挡的情况下接收光线。但当被检测物体经过槽时英语作文，光线被遮挡，光电开关启动，输出开关控制信号，切断或接通负载电流，从而完成控制动作。槽型开关由于整体结构的限制，检测距离一般只有几厘米。
（2）对射型光电传感器
如果将发射器和光接收器分开，可以增加检测距离。由光发射器和光接收器组成的光电开关称为分束式光电开关，或简称为分束式光电开关。它的检测距离可达几米甚至几十米。使用时，将光发射器和光接收器分别安装在被检测物体经过的路径两侧。当物体通过时，光路被遮挡光电效应原理，光接收器启动，输出开关控制信号。
3.反射式光电开关
把发光器与受光器装在同一装置内，在其前方装一反射器光电效应原理，利用反射原理完成光电控制功能，称为反射器反射式（或镜面反射式）光电开关。正常情况下，发光器发出的光经反射器反射回来，被受光器接收；一旦光路被检测物体遮挡，受光器收不到光，光电开关就会动作，输出开关控制信号。
⑷漫反射型光电开关
它的检测头也是装有光发射器和光接收器，但前面没有反射器，正常情况下光发射器发出的光线不能被光接收器发现，当检测物体经过时，会遮挡光线，并将部分光线反射回来，光接收器接收到光信号，输出开关信号。
光电传感器的基本特性有输出电流与接收器两端电压的关系曲线、输出电流与发送器输入电流的关系曲线、输出电流与温度的关系曲线、脉冲响应特性曲线等。
F&C 传感器
光电传感器的特点
在工业生产应用中它有以下特点：
1.检测距离远
如果在对射型中保持10m以上的检测距离，则可以实现其他检测方式（磁式、超声波等）无法实现的长距离检测。
2.检测对象限制少
由于检测原理是基于检测物体引起的阴影和反射，因此它并不局限于金属（如接近传感器）。它可以检测几乎所有物体，例如玻璃、塑料、木材、液体等。
3.响应时间短
光本身速度很快，而且传感器电路是由电子元件构成的，因此除去机械动作时间，响应时间非常短。
4.高分辨率
通过先进的设计技术将投射光束聚焦成微小的光斑，或构建特殊的受光光学系统，可实现高分辨率，并可检测微小物体及进行高精度的位置检测。
5.可实现非接触检测
由于无需与检测物体进行机械接触即可进行检测，因此不会对检测物体和传感器造成损坏。因此，传感器可使用很长时间。
6.可实现颜色辨别
透过检测物体的光的反射率和吸收率，根据投射光的波长和检测物体的颜色的组合而变化，利用该性质，可以检测出检测物体的颜色。
7. 易于调整
在投射可见光的类型中，投射的光束是眼睛可见的，从而可以轻松调整检测物体的位置。