光电传感器是在各种光电检测系统中获得光电转换的小型电子产品和关键部件。它主要利用光的各种特性来测试物体的存在和表面状态的变化。光电传感器广泛应用于工业自动化设备和机器人，因为它具有非接触、响应速度快、性能可靠的特点。
光电传感器。
光电传感器通常由光源、光路和光电元件三部分组成。将检测到的变化转换为光信号的变化，然后借助光电元件将光信号进一步转换为电信号。
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，光由光速运动光子组成。当物体被光照射时，其内部电子吸收光子的能量并改变其状态，其电气特性也会发生变化。这种情况被称为光电效应。
光电效应根据电气特性状态的不同变化分为以下三类：
外部光电效应。
在光线作用下逃离材料表面的情况称为外部光电效应。光电元件基于外部光电效应包括光电管、光电倍增管等。
二是光电导向效应。
吸收光子后，半导体中的电子不能跳出半导体，从而改变物体的电导率，或者产生光电势的现象称为内部光电效应。根据其工作原理，内部光电效应可分为光电导率效应和光伏效应。光电元件基于光电导率效应包括光敏电阻和光敏晶体管。
三是光生伏特效。
在光线的作用下，物体在一定方向上产生电动势称为光伏效应。基于光伏效应的光电元件包括光电池和光敏二极管。三极管等。
电力元件的工作原理。
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。
光电器件是利用物质在光照下发射电子的外部光电效应制成的，一般是真空或充气的光电器件，如光电管和光电多管。
以光电管为例。当入射光直接射向负极时，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时，它可以克服金属表面的束缚，产生电子发射，这就是所谓的光电子。只有当入射光频率高于极限频率时，才会产生光电子。
光电产生后，它们被真空管中的阳极吸收，然后产生电流。如果此时光强度增加，更多的光子会照射到负极材料上，从而产生更多的光电子，光电流也会相应增加。当确定电阻R值时，电路中的光电流与入射光的光强度成为函数关系，从而实现光电转换。光强可以通过测量电路读取的电流来计算。
内部光电效应器件。
光电效应设备被称为内部光电效应设备，它利用光照下物质的电导能量进行变化或产生电动势，常见的有光敏电阻、光电池和光敏晶体管等。
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。禁止和导带。电子可以在导带中流动，而不是在价格带中流动。在外部影响下，电子可以通过价格带的间隙通过价格带进入导带，从而改变导体的电阻。
不同导体的缝隙厚度不同，绝缘物体的缝隙较宽，使得电子很难从价格带变成导带，所以电阻很大;金属导体没有缝隙，价格带与导带连接，导电性能好。
电子吸收光子能量后，导体电阻从价格带转移到导带，称为内部光电效应。利用这种效果，检测的光量可以通过观察电阻的变化来决定。
光生伏特效器件。
光伏效应，简称光伏效应，是指光照后物体产生电动势的情况。光电池是一种自发光电元件。当它暴露在光下时，它可以在某个方向产生电动势。没有电源，只要打开外部电路，电流就会通过。具体工作原理如下:
光伏电池是一个大面积的PN结，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。当光照射到P区表面时，如果光子能量大于硅的严禁总宽度，P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，刺激的电子空穴就越多，PN结区就越少。由于PN结内电场的方向是由N区指向P区，所以会扩散到PN结周围的电子-空穴对分离，生电子被推到N区，光生空穴留在P区。因此，如果N区有负电，P区就会产生电。
光电传感器的分类。
光电传感器按检测方法分为漫反射型、反射型。
根据相应的检测方法，光电传感器的结构如下：
槽型光电传感器(1)。
一个光发射器和一个接收器零距离安装在一个凹槽的两侧。发光器可以传输红外线或看到光线，光接收器可以接收光线而不受阻碍。然而，当检测到的物体通过凹槽时，光线被阻挡，光电开关移动。导出开关控制信号，切断或连接负载电流，完成一个控制动作。由于整体结构的限制，槽开关的检测距离一般只有几厘米。
对射光电传感器(2)。
如果发光器与接收器分离，可以增加检查距离。由发光器和接收器组成的光电开关称为对射分离光电开关，称为对射光电开关。它的检查距离可以达到几米甚至几十米。在使用过程中，发光器和接收器安装在检测器通过路径的两侧。当检测器通过时，光路被阻挡，接收器将导出开关控制信号。
反光板型光电开关。
发光器和集光器安装在同一设备中，反射器安装在前面，光电控制按反射原理完成，称为反射反射(或反射反射)光电开关。一般情况下，发光器发出的光被反射器反射，被集光器接收;一旦光路被检测物体堵塞，集光器无法接收光线，光电开关就会移动并导出开关控制信号。
(4)扩散反射光电开关。它的检测头也配备了发光器和光收集器，但是前面没有反射器。一般情况下，发光器发出的光收集器是找不到的。当检测器通过并折射光部时，光收集器接收光信号并导出开关信号。光电传感器的基本特征包括输出电流和接收器两端电压之间的关系曲线。输出电流和发射器输入电流之间的关系曲线。输出电流的关系曲线随着温度的变化而变化。脉冲响应特性曲线等。
光电传感器的特点。
具有下列特点的工业生产应用：
检测距离长。
若在对射型中保持超过10m的检测距离等，则可实现其他检测方法(磁性、超声等)无法进行长距离检测。
对检测目标的限制较少。
由于检测对象造成的阴影和反射是检测原理，它能检测出玻璃、塑料、木材、液体等大部分物体，而非靠近传感器，将检测对象控制在金属上。
响应时间短。
光线本身是高速的，而且传感器电路是由电子元件组成的，因此不包括机械工作时间，响应时间短。
4.高分辨率。
高分辨率可以通过先进的设计技术将投射光束集中在小光斑上，并通过生成特殊的接收光学系统来实现。它还可以检查小物体和高精度位置。
能实现非接触检查。
无需机械地触摸检测对象，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。
可以实现色彩判别。
根据投射光的光波长和检验对象的颜色组合，检验对象形成的光的折射率和吸收率是不同的。利用这种性质，我们可以检测测试对象的颜色。
方便调整。
可视光投射类型中，双眼可以看到投射光束，便于调整检测对象的位置。
