Фотоелектричний датчик, як правило, складається з двох частин: тракту обробки та обробного елемента. Основний принцип заснований на фотоефекті, який перетворює виміряні зміни в зміни оптичного сигналу, а потім за допомогою фотоелементів перетворює неелектричні сигнали в електричні. Фотоефект відноситься до освітлення об'єкта світлом, яке можна розглядати як серію фотонів з певною енергією, що бомбардують об'єкт. У цей час енергія фотона передається електрону, і вся енергія фотона одночасно. Коли електрон поглинається, стан електрона зміниться після того, як він отримає енергію, передану фотоном, так що об’єкт, опромінений світлом, викличе відповідний електричний ефект. Фотоефект зазвичай поділяють на 3 категорії:

(1) Явище, що електрони можуть вирватися з поверхні об’єкта під дією світла, називається зовнішнім фотоефектом, таким як фотоелектрична трубка, фотопомножувач тощо;

(2) Явище, що питомий опір об'єкта може змінюватися під дією світла, називається внутрішнім фотоефектом, таким як фоторезистори, фототранзистори тощо;

(3) Під дією світла явище, коли об’єкт створює певну спрямовану електрорушійну силу, називається фотоелектричним ефектом. Фотоелектричні датчики, такі як фотоелементи, реалізують управління, перетворюючи зміни інтенсивності світла в зміни електричних сигналів.

Загалом фотоелектричний датчик складається з трьох частин, які поділяються на: передавач, приймач і ланцюг виявлення.

Передавач спрямований на ціль, щоб випромінювати світловий промінь, а випромінюваний світловий промінь зазвичай надходить від напівпровідникового джерела світла, світлодіода (LED), лазерного діода та інфрачервоного випромінювального діода. Промінь випромінюється безперервно, або змінюється ширина імпульсу. Приймач складається з фотодіода, фототранзистора і фотоелемента. Перед приймачем встановлені такі оптичні компоненти, як об'єктив і діафрагма. За ним знаходиться схема виявлення, яка може відфільтрувати ефективний сигнал і застосувати сигнал.