Optinės matavimo ir valdymo sistemos, sukurtos remiantis skirtingais šviesos srauto sąveikos su fotoelektriniais komponentais principais, yra labai įvairios. Atsižvelgiant į fotoelektrinių komponentų (arba visos sistemos) generuojamo išvesties signalo pobūdį, šias sistemas galima iš esmės suskirstyti į dvi kategorijas: analoginius fotoelektrinius jutiklius ir impulsinius (arba perjungiamus) fotoelektrinius jutiklius. Analoginis fotoelektrinis jutiklis paverčia išmatuotą kiekį į nuolat kintančią fotosrovę, sukurdamas unikalų, vienos vertės ryšį tarp išmatuoto kiekio ir išvesties signalo. Remiantis metodu, naudojamu tiksliniam objektui matuoti (arba aptikti), analoginius fotoelektrinius jutiklius galima toliau suskirstyti į tris pagrindinius tipus: perdavimo (sugerties) tipą, difuzinio atspindžio tipą ir šviesos -blokavimo (spindulio pertraukimo) tipą. „Perdavimo tipas“ reiškia konfigūraciją, kai matuojamas objektas yra optiniame kelyje; pastovaus šviesos šaltinio skleidžiama šviesos energija praeina per objektą-su dalis sugeriama-prieš perduodamai šviesai atsitrenkiant į fotoelektrinį komponentą. „Išsklaidyto atspindžio tipas“ apima nuolatinį šviesos šaltinį, skleidžiantį šviesą ant matuojamo objekto, po to šviesa išsklaidytai atsispindi nuo objekto paviršiaus ir vėliau atsitrenkia į fotoelektrinį komponentą. "Šviesos blokavimo tipas" apibūdina scenarijų, kai šviesos šaltinio skleidžiamą šviesos srautą iš dalies užstoja matuojamas objektas, todėl pakeičiamas šviesos srautas, patenkantis į fotoelektrinį komponentą; šio pokyčio dydis yra tiesiogiai susijęs su objekto padėtimi optiniame kelyje.
Fotodiodas yra labiausiai paplitęs optinio jutiklio tipas. Fiziškai fotodiodas primena standartinį diodą. Jei nėra apšvietimo, jis elgiasi kaip įprastas diodas, rodantis labai mažą atvirkštinę srovę, vadinamą „tamsiąja srove“. Kai veikia šviesa, krūvininkai sužadinami ir sukuria elektronų -skylių poras, vadinamas „fotonešikliais“. Veikiant išoriniam elektriniam laukui, šie fotonešikliai dalyvauja elektros laidyje, sukeldami atvirkštinę srovę, žymiai didesnę už tamsiąją srovę; ši gaunama srovė vadinama „fotosrove“. Fotosrovės dydis yra tiesiogiai proporcingas krintančios šviesos intensyvumui; todėl elektros signalas, kuris kinta priklausomai nuo šviesos intensyvumo pokyčių, gali būti gaunamas per apkrovos rezistorių.
Fototranzistorius ne tik gali konvertuoti optinius signalus į elektrinius signalus-Funkcija, bendra su fotodiodais-, fototranzistorius taip pat pasižymi išskirtine galimybe sustiprinti šiuos elektrinius signalus. Fototranzistoriaus fizinė išvaizda mažai skiriasi nuo standartinio tranzistoriaus. Paprastai fototranzistorius turi tik du išorinius laidus-spindulį ir kolektorius-, o pagrindinis laidas yra neprijungtas viduje. Prietaiso korpusas suprojektuotas su skaidriu langu, leidžiančiu patekti į šviesą. Siekiant maksimaliai padidinti šviesos sugertį, pagrindinės srities paviršiaus plotas yra žymiai didesnis nei emiterio srities; todėl krintanti šviesa pirmiausia absorbuojama bazinėje srityje. Veikimo metu kolektoriaus-bazinė jungtis yra atvirkštinė-, o emiterio{11}}bazinė jungtis yra nukreipta į priekį{12}}. Jei nėra šviesos, per įrenginį tekanti srovė vadinama „tamsiąja srove“ (Iceo=(1 + ) Icbo); ši srovė yra labai maža{16}}netgi mažesnė už standartinių tranzistorių nuotėkio srovę. Veikiant šviesai susidaro daug elektronų -skylių porų, todėl padidėja bazinė srovė (Ib). Srovė, tekanti per įrenginį tokiomis sąlygomis, vadinama „fotosrove“, o emiterio srovę nurodo Ie=(1 + ) Ib. Taigi akivaizdu, kad fototranzistorius turi didesnį jautrumą nei fotodiodas.
Veikimo principas
Fotoelektrinis jutiklis valdo paverčiant šviesos intensyvumo pokyčius į atitinkamus elektros signalų pokyčius.
Paprastai fotoelektrinį jutiklį sudaro trys pagrindiniai komponentai: siųstuvas, imtuvas ir aptikimo grandinė.
Siųstuvas skleidžia šviesos spindulį, nukreiptą į tikslinį objektą. Šį šviesos spindulį paprastai generuoja puslaidininkinis šviesos šaltinis-, pvz., šviesos-diodas (LED), lazerinis diodas arba infraraudonųjų spindulių diodas. Šviesos spindulys gali būti skleidžiamas nuolat arba moduliuojamas keičiant impulsų{4}}pločio pokyčius. Imtuvo mazgą paprastai sudaro komponentai, tokie kaip fotodiodai, fototranzistoriai arba fotoelementai. Optiniai elementai-, tokie kaip lęšiai ir diafragmos-, yra išdėstyti prieš imtuvą, kad būtų reguliuojama gaunama šviesa. Už imtuvo yra aptikimo grandinė, kuri išfiltruoja atitinkamą signalą ir apdoroja jį praktiniam pritaikymui.