Un sensor fotoeléctrico es un dispositivo que convierte señales ópticas en señales eléctricas. Su principio de funcionamiento se basa en el efecto fotoeléctrico. El efecto fotoeléctrico se refiere al fenómeno en el que, cuando la luz incide en ciertos materiales, los electrones dentro del material absorben la energía de los fotones, lo que produce los correspondientes efectos eléctricos. Según la naturaleza específica de estos fenómenos, el efecto fotoeléctrico se clasifica en tres tipos: el efecto fotoeléctrico externo, el efecto fotoeléctrico interno y el efecto fotovoltaico. Los dispositivos fotoeléctricos incluyen fotocélulas, tubos fotomultiplicadores, fotorresistores, fotodiodos, fototransistores y células solares. En este documento se analizan el rendimiento y las curvas características de estos dispositivos fotoeléctricos.
Un sensor fotoeléctrico normalmente consta de dos partes principales: una ruta de procesamiento y un elemento sensor. Su principio fundamental tiene sus raíces en el efecto fotoeléctrico: convierte los cambios en la variable medida en cambios en una señal óptica y luego, utilizando componentes fotoeléctricos, convierte aún más esta señal no-eléctrica en una señal eléctrica. El efecto fotoeléctrico se puede visualizar como una corriente de fotones-cada uno con una cantidad específica de energía-bombardeando un objeto. En este proceso, la energía de los fotones se transfiere a los electrones; específicamente, toda la energía de un solo fotón es absorbida por un solo electrón en un solo evento. Al recibir esta energía transferida, el electrón sufre un cambio de estado, induciendo así un efecto eléctrico correspondiente dentro del objeto iluminado por la luz. Generalmente, el efecto fotoeléctrico se clasifica en tres categorías: (1) El fenómeno en el que la luz hace que se emitan electrones desde la superficie de un objeto se denomina *efecto fotoeléctrico externo* (por ejemplo, en fotocélulas y tubos fotomultiplicadores); (2) El fenómeno en el que la luz provoca un cambio en la resistividad de un objeto se denomina *efecto fotoeléctrico interno* (por ejemplo, en fotorresistores y fototransistores); y (3) El fenómeno en el que la luz genera una fuerza electromotriz (voltaje) en una dirección específica dentro de un objeto se denomina *efecto fotovoltaico* (por ejemplo, en las células solares).
Los métodos de detección fotoeléctrica ofrecen numerosas ventajas, incluida una alta precisión, tiempos de respuesta rápidos y funcionamiento sin-contacto. Además, son capaces de medir una amplia variedad de parámetros y los propios sensores presentan estructuras simples y configuraciones diversas y muy flexibles. En consecuencia, los sensores fotoeléctricos se utilizan ampliamente en diversas aplicaciones de detección y control.
Los sensores fotoeléctricos sirven como componentes fundamentales para lograr la conversión fotoeléctrica dentro de varios sistemas de detección fotoeléctrica; son los dispositivos responsables de transformar las señales ópticas-incluidas la luz visible y la luz láser ultravioleta-en señales eléctricas.
Un sensor fotoeléctrico es, por definición, un sensor que emplea un dispositivo fotoeléctrico como elemento principal de detección o conversión. Se puede utilizar para detectar cantidades físicas no-eléctricas que inducen directamente cambios en los niveles de luz-como la intensidad de la luz, la iluminancia, la temperatura radiométrica y la composición del gas-así como otras cantidades no-eléctricas que se pueden convertir en variaciones de la luz, incluido el diámetro de la pieza, la rugosidad de la superficie, la tensión, el desplazamiento, la vibración, la velocidad, la aceleración y el reconocimiento de formas de objetos y estados operativos. Caracterizados por su funcionamiento sin-contacto, respuesta rápida y rendimiento confiable, los sensores fotoeléctricos han encontrado una amplia aplicación en sistemas de automatización industrial y robótica. Siguen surgiendo nuevos dispositivos fotoeléctricos; en particular, la llegada de los sensores de imagen CCD ha abierto un nuevo capítulo en la aplicación futura de la tecnología de detección fotoeléctrica.