Un capteur photoélectrique est un appareil qui convertit les signaux optiques en signaux électriques. Son principe de fonctionnement est basé sur l'effet photoélectrique. L'effet photoélectrique fait référence au phénomène dans lequel, lorsque la lumière frappe certains matériaux, les électrons contenus dans le matériau absorbent l'énergie des photons, entraînant des effets électriques correspondants. En fonction de la nature spécifique de ces phénomènes, l'effet photoélectrique est classé en trois types : l'effet photoélectrique externe, l'effet photoélectrique interne et l'effet photovoltaïque. Les dispositifs photoélectriques comprennent les photocellules, les tubes photomultiplicateurs, les photorésistances, les photodiodes, les phototransistors et les cellules solaires. Les performances et les courbes caractéristiques de ces dispositifs photoélectriques sont analysées ici.
Un capteur photoélectrique se compose généralement de deux parties principales : un chemin de traitement et un élément de détection. Son principe fondamental est ancré dans l'effet photoélectrique : il convertit les modifications de la variable mesurée en modifications d'un signal optique, puis, à l'aide de composants photoélectriques, convertit davantage ce signal non électrique - en un signal électrique. L'effet photoélectrique peut être visualisé comme un flux de photons-chacun transportant une quantité spécifique d'énergie-bombardant un objet. Dans ce processus, l’énergie des photons est transférée aux électrons ; plus précisément, toute l’énergie d’un seul photon est absorbée par un seul électron en un seul événement. Lors de la réception de cette énergie transférée, l'électron subit un changement d'état, induisant ainsi un effet électrique correspondant au sein de l'objet éclairé par la lumière. Généralement, l'effet photoélectrique est classé en trois catégories : (1) Le phénomène dans lequel la lumière provoque l'émission d'électrons depuis la surface d'un objet est appelé *effet photoélectrique externe* (par exemple, dans les photocellules et les tubes photomultiplicateurs) ; (2) Le phénomène dans lequel la lumière provoque un changement dans la résistivité d'un objet est appelé *effet photoélectrique interne* (par exemple, dans les photorésistances et les phototransistors) ; et (3) Le phénomène dans lequel la lumière génère une force électromotrice (tension) dans une direction spécifique à l'intérieur d'un objet est appelé *effet photovoltaïque* (par exemple, dans les cellules solaires).
Les méthodes de détection photoélectrique offrent de nombreux avantages, notamment une haute précision, des temps de réponse rapides et un fonctionnement sans-contact. De plus, ils sont capables de mesurer une grande variété de paramètres et les capteurs eux-mêmes présentent des structures simples et des configurations très flexibles et diverses. Par conséquent, les capteurs photoélectriques sont largement utilisés dans diverses applications de détection et de contrôle.
Les capteurs photoélectriques servent de composants essentiels pour réaliser la conversion photoélectrique dans divers systèmes de détection photoélectrique ; ce sont les appareils chargés de transformer les signaux optiques-y compris la lumière visible et la lumière laser ultraviolette-en signaux électriques.
Un capteur photoélectrique est, par définition, un capteur qui utilise un dispositif photoélectrique comme élément de détection ou de conversion principal. Il peut être utilisé pour détecter des -quantités physiques non électriques qui induisent directement des changements dans les niveaux de lumière-telles que l'intensité lumineuse, l'éclairement, la température radiométrique et la composition des gaz-ainsi que d'autres grandeurs non-électriques qui peuvent être converties en variations de lumière, notamment le diamètre d'une pièce, la rugosité de la surface, la déformation, le déplacement, la vibration, la vitesse, l'accélération et la reconnaissance des formes d'objets et des états de fonctionnement. Caractérisés par leur fonctionnement sans contact, leur réponse rapide et leurs performances fiables, les capteurs photoélectriques ont trouvé une application généralisée dans les systèmes d'automatisation industrielle et la robotique. De nouveaux dispositifs photoélectriques continuent d'apparaître ; en particulier, l'avènement des capteurs d'image CCD a ouvert un nouveau chapitre dans l'application ultérieure de la technologie de détection photoélectrique.