与和低阻抗元件并联的单线器件以及相关的系统和器件的交互的制作方法

与和低阻抗元件并联的单线器件以及相关的系统和器件的交互
1.优先权声明
2.本技术依据35 u.s.c.
§
119(e)要求2019年10月10日提交的名称为
″
interfacing with a one-wire device in parallel with a low-impedance element，and related systems and devices
″
的美国临时专利申请序列号62/913,283的权益，该美国临时专利申请的公开内容全文据此通过该引用并入本文中。


背景技术：

3.单线器件通信协议可以允许单线器件使用单个引脚作为该器件的输入端并作为该器件的输出端来进行通信(使用数字信令)。
附图说明
4.为了容易地识别对任何特定元素或动作的讨论，参考标记中最重要的一个或多个数字是指首次介绍该元素的图号。
5.图1示出了根据一个或多个实施方案的系统的功能框图。
6.图2示出了根据一个或多个实施方案的可替换模块的功能框图。
7.图3示出了根据一个或多个实施方案的可替换模块的功能框图，并且示出了可替换模块处的信号的概念性传输。
8.图4示出了根据一个或多个实施方案的信号调节流的功能框图。
9.图5示出了根据一个或多个实施方案的电路。
10.图6a示出了根据一个或多个实施方案的电路。
11.图6b示出了根据一个或多个实施方案的电路的示意图。
12.图7a和图7b示出了根据一个或多个实施方案的与认证过程相关联的波形图。
13.图8示出了根据一个或多个实施方案的可替换单元的功能框图。
14.图9示出了根据一个或多个实施方案的系统的功能框图。
15.图10示出了根据一个或多个实施方案的系统。
16.图11示出了根据一个或多个实施方案的认证流的流程图。
17.图12示出了电路的框图，在一些实施方案中，该电路可用于实现本文所公开的各种功能、操作、动作、过程和/或方法。
具体实施方式
18.在以下详细描述中，参考了形成其一部分的附图，并且在附图中以举例的方式示出了可实践本公开的具体示例性实施方案。充分详细地描述了这些实施方案，以使本领域的普通技术人员能够实践本公开。然而，可利用其他实施方案，并且可在不脱离本公开的范围的情况下进行结构、材料和过程的变化。
19.本文所呈现的图示并不旨在为任何特定方法、系统、设备或结构的实际视图，而仅
仅是用于描述本公开的实施方案的理想化表示。本文所呈现的附图未必按比例绘制。为了读者的方便，各附图中的类似结构或部件可保持相同或相似的编号；然而，编号的相似性并不意味着该结构或部件在尺寸、组成、配置或任何其他属性方面必须是相同的。
20.容易理解的是，如本文整体描述的和附图中示出的实施方案的部件可以各种不同的配置来布置和设计。因此，对各种实施方案的以下描述并不旨在限制本公开的范围，而是仅代表各种实施方案。
21.以下描述可包括示例以帮助本领域的普通技术人员实践本发明所公开的实施方案。使用术语
″
示例性的
″
、
″
通过示例
″
和
″
例如
″
是指相关描述是说明性的，虽然本公开的范围旨在涵盖示例和法律等同形式，但使用此类术语并不旨在将实施方案或本公开的范围限制于指定的部件、步骤、特征或功能等。
22.因此，除非本文另有说明，否则所示出和描述的特定实施方式仅是示例，并且不应被解释为是实施本公开的唯一方式。元件、电路和功能可以框图形式示出，以便不以不必要的细节模糊本公开。相反，所示出和描述的特定实施方式仅为示例性的，并且不应理解为实施本公开的唯一方式，除非本文另外指明。另外，块定义和各个块之间逻辑的分区是特定实施方式的示例。对于本领域的普通技术人员将显而易见的是，本公开可通过许多其他分区解决方案来实践。在大多数情况下，已省略了关于定时考虑等的细节，其中此类细节不需要获得本公开的完全理解，并且在相关领域的普通技术人员的能力范围内。
23.本文所述的信息和信号可使用各种不同技术和技艺中的任何一种来表示。例如，可在整个说明书中参考的数据、指令、命令、信息、信号、比特和符号可由电压、电流、电磁波、磁场、光场或粒子或者它们的任何组合来表示。为了清晰地呈现和描述，一些附图可以将信号示出为单个信号。本领域普通技术人员应当理解，信号可表示信号的总线，其中该总线可具有各种位宽度，并且本公开可在任何数量的包括单个数据信号的数据信号上实现。
24.如本文所用，关于给定参数、属性或条件的术语
″
基本上
″
和
″
约
″
是指并且包括本领域普通技术人员将理解给定参数、属性或条件满足方差程度(诸如，在可接受的制造公差范围内)的程度。例如，基本上或约为指定值的参数可以为指定值的至少约90％、指定值的至少约95％、指定值的至少约99％或甚至指定值的至少约99.9％。
25.应当理解，本文中使用名称诸如
″
第一
″
、
″
第二
″
等对元件的任何提及不限制这些元件的数量或顺序，除非明确说明此类限制。相反，这些名称在本文中用作区分两个或更多个元件或者一个元件的两个或更多个实例的便利方法。因此，对第一元件和第二元件的提及并不意味着只能使用两个元件，或者第一元件必须以某种方式在第二元件之前。而且，除非另有说明，否则一组元件可包括一个或多个元件。同样地，有时以单数形式提及的元件也可包括元件的一个或多个实例。
26.结合本文所公开的实施方案描述的各种例示性逻辑块、模块和电路可使用通用处理器、专用处理器、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)或者被设计成执行本文所述的功能的其他可编程逻辑器件、离散栅极或晶体管逻辑部件、离散硬件部件或它们的任何组合来实现或执行。通用处理器(在本文中也可称为主机处理器或仅称为主机)可以是微处理器，但在替代方案中，处理器可以是任何常规处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可实现为计算设备的组合，诸如dsp和微处理器的组合、多个微处理器、与dsp核结合的一个或多个微处理器或任何其他此类配置。在通用计算机被配
置为执行与本公开的实施方案相关的计算指令(例如，软件代码)时，包括处理器的通用计算机被认为是专用计算机。
27.而且，应当指出的是，可根据被描绘为流程图、流程图示、结构图或框图的过程来描述实施方案。尽管流程图可将操作行为描述为顺序过程，但是许多这些行为可按另一顺序、并行或基本上同时执行。此外，可重新安排动作的顺序。过程可非限制地对应于方法、线程、函数、规程、子例程或子程序。此外，本文公开的方法可通过硬件、软件或这两者来实施。如果在软件中实现，这些函数可作为一个或多个指令或代码存储或传输到计算机可读介质上。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质两者，该通信介质包括有利于将计算机程序从一个位置传递到另一个位置的任何介质。
28.如本文所用，
″
单线元件
″
或
″
单线器件
″
是指结合了使用单个引脚进行的数字输入/输出和电力传送的器件。作为非限制性示例，这种元件可被配置为检测单线元件的单个引脚处的电压(相对于单线元件的另一引脚)，并使用检测到的电压作为输入。作为非限制性示例，单线元件可以布置在第一电压线与第二电压线之间(该第二电压线连接至电路接地)。另一器件可被配置为改变电压线上的电压和/或电流(其中该电压改变是相对于其他电压线而言的)。单线元件可以检测电压和/或电流的改变，并且基于这些改变来解译信号，同时当其输入功率减小到零时继续在内部操作。单线元件可以基于第一电压线上的电压和/或电流的改变来接收数字消息。
29.另外，单线元件可被配置为改变单个引脚处的电压和/或电流以提供输出。作为非限制性示例，单线元件可以布置在第一电压线与第二电压线之间。在设想的操作期间，单线元件可以防止(即，防止或基本上阻碍)电流流过单线元件，从而以参考电压离开第一电压线，或者单线元件可以允许电流(即，允许电流或允许增加量的电流)流过单线元件，从而将第一电压线拉到第二电压线的电压附近。单线元件可以通过改变或不改变电压线的电压和/或电流来发射信号(非限制地例如一次一比特)。被布置成测量第一电压线处的电压和/或电流的另一器件可以检测电压和/或电流中的变化并接收和/或解译单线元件的信号。作为非限制性示例，其它器件可以布置在第一电压线与第二电压线之间，并且可以测量第一电压线相对于第二电压线的电压，并由此基于第一电压线的电压中的改变从单线元件接收信号。作为另一非限制性示例，其它器件可以被布置成测量另一个点或线的电流或电压，并且基于所测量的其他点或线的电流或电压从单线元件接收数字信号。
30.在一些用例中，具有与低阻抗元件并联的单线器件可能是有利的。当单线器件与低阻抗元件并联时，由于单线器件的操作，电压和/或电流中的变化可能不足以进行通信。作为非限制性示例，电压和/或电流的变化可能低于对应于通信协议的范围，或者可能不在接收通信信号的另一器件的数字输入的运行域内。
31.考虑这样的非限制性示例，其中单线元件与低阻抗元件并联(形成并联电路)，并且单线元件的阻抗(当允许电流(或增加的电流)从单个引脚流到接地引脚时)为低阻抗元件的阻抗的十倍大(或更大)。当单线元件尝试生成数字信号时，其可以汲取小至十分之一(或更小)的低阻抗元件的电流。因此，在3安培静态电流向并联电路供电的情况下，单线器件将3a静态电流调制为具有300ma数据信号。这种电流变化的量可能不足以产生在接收信号的数字器件的运行域内的足够大的信号。
32.本公开的一个或多个实施方案可以包括与低阻抗元件并联的单线元件。一个或多
个实施方案可以提供至和/或自与低阻抗元件并联的单线元件的通信。一个或多个实施方案可以包括接口，该接口包括信号调节元件，该信号调节元件被配置为接收由与低阻抗器件并联的单线元件生成的信号，并且复原和放大由单线元件使用以进行通信的数字信号。
33.实施方案可以总体涉及一种系统，该系统包括可替换模块和用户设备，该用户设备被配置用于与该可替换模块可操作地耦合。可替换模块可以包括低阻抗元件和与该低阻抗元件并联的单线认证元件。用户设备可以包括电源和/或可以包括用于可操作地耦合至电源的装置。如下文所详述，用于可操作地耦合的该装置可以包括电耦合和机械耦合中的一者或多者。电耦合可以包括被配置为在用户设备与电源之间传输电力的电触点。作为非限制性示例，机械耦合可以包括狭槽、空隙、间隙、夹具、弹簧或螺纹，其被配置为相对于用户设备保持电源。用户设备可被配置为向可替换模块(包括低阻抗元件和单线认证元件)提供电力。用户设备可被配置为执行用于验证可替换模块的真实性的验证过程。
34.图1示出了根据一个或多个实施方案的系统100的功能框图。系统100可以包括电源102、电力切换装置104、可替换模块106、信号调节单元108、认证单元110和电力控制单元112。
35.系统100可被配置为向可替换模块106提供电力。另外，系统100可被配置为认证可替换模块106。电源102可以向系统100供应电力。电源102可以包括直流(dc)电压源，非限制地例如可替换电池、可再充电电池、太阳能电池或变压器。
36.电力切换装置104可被配置为将电源102与系统100的各种其它元件连接或断开连接。电力切换装置104可被配置为使电源102、系统100的各种元件和相对电路接地之间的电路完整。
37.电力切换装置104可以包括用于交替地形成和断开电连接的任何合适的装置，非限制地例如物理开关、二极管或晶体管。电力切换装置104可以包括用于交替地形成和断开连接的任何数量的装置。作为非限制性示例，电力切换装置104可以包括用于交替地形成和断开电源102与可替换模块106、信号调节单元108和认证单元110中的每一者之间的电连接的装置。在一些实施方案中，电力切换装置104可以包括用于交替地形成和断开电源102与其它元件中的任一个元件之间的连接的多个装置。作为具体的非限制性示例，电力切换装置104可以包括电源102与可替换模块106之间的两个开关，使得为了使电力从电源102流到可替换模块106，这两个开关两者都必须被切换到某个状态。
38.在系统100用于用户设备中的情况下，电力切换装置104可以包括外部按钮(非限制地例如开/关按钮或开关)，该外部按钮可以与电源102和系统100的其它元件之间的一个或多个电连接相连系。作为具体的非限制性示例，外部按钮可被配置为形成或断开电源102与可替换模块106之间的电连接。另外，如上所述，电力切换装置104可以包括附加开关，该附加开关可被配置为交替地使将为可替换模块106供电的电路完整或断开该电路。
39.电力控制单元112通常可被配置为控制电力切换装置104以将电源102与系统100的其它元件以各种方式连接，包括但不限于响应于来自认证单元110的控制信号(非限制地例如由认证单元110响应于成功地认证如本文所述的可替换模块106而生成的启用信号)。作为具体的非限制性示例，电力控制单元112可以包括逻辑电路(未示出)，该逻辑电路用于确定何时启用和禁用从电源102到信号调节单元108、认证单元110和可替换模块106中的一者或多者的电力供应。电源102和电力切换装置104由图1描绘为电力控制单元112的元件，
以说明电力控制单元112可被配置为至少部分地控制来自电源102的电力供应(即，直接地和/或间接地控制其操作)，并且更具体地，参照电源102控制电力切换装置104。电力控制单元112可以是和/或包括被配置为执行本文所述的电力控制单元112的实施方案的特征和功能的一个或多个模块、电路、处理器、控制器和/或状态机。作为非限制性示例，微处理器和/或微控制器可被配置为执行本文所述的电力控制单元112的实施方案的特征或功能中的一个或多个特征或功能(例如，由图6a和图6b描绘的微处理器114)。
40.可替换模块106可被配置为提供质询-响应认证过程的认证响应并执行一个或多个其它功能。作为非限制性示例，其它功能可以包括加热、照明和/或感测。在一个或多个实施方案中，可替换模块106可以包括与单线元件并联的低阻抗元件。下文参照图2的可替换模块200描述可替换模块106的实施方案。在一些实施方案中，可替换模块106可以包括与集成电路(ic)并联的加热元件，该ic被配置为提供认证响应。在一些实施方案中，可替换模块106可被配置为提供对认证质询(包括由认证单元110提供的认证质询)的认证响应。
41.信号调节单元108可被配置为接收和调节携带通信消息(包括但不限于由可替换模块106提供的认证响应)的信号，并且提供对认证单元110的经调节的认证响应。在设想的操作中，可替换模块106可以生成用于携带认证响应的数字信号，并且信号调节单元108可以检测、接收、复原和/或放大该数字信号，使得其可由认证单元110解译(非限制地例如在数字输入的操作范围内)。作为非限制性示例，信号调节单元108可被配置为执行操作以执行以下各项中的一项或多项：从信号中移除电压偏置、对信号进行滤波(以移除噪声)、放大信号以及整形信号。信号调节单元108可被配置为执行的信号调节流的示例性设想操作在图4中描绘为信号调节流400。
42.在一些情况下，信号调节单元108可被配置为在一定的时间段期间调节信号(非限制地例如，当期望可替换模块106生成信号时和/或在认证质询已被发送之后)而在其它时间段期间不进行操作。因此，如本文所讨论的，信号调节单元108可以包含一个或多个任选输入端，该一个或多个任选输入端可以由系统100使用以确定和/或控制信号调节单元108何时进行操作。附加地或另选地，电力控制单元112可被配置为控制电力切换装置104以在一定的时间段期间而不在其他时间段期间向信号调节单元108提供电力。作为非限制性示例，使信号调节单元108在一定的时间段期间操作而不在其他时间段期间操作可节省系统100消耗的功率。
43.认证单元110可被配置为非限制地通过提供认证质询和/或验证认证响应来认证可替换模块106。认证单元110可被配置为向可替换模块106提供认证质询。认证单元110可被配置为(通过信号调节单元108)接收来自可替换模块106的认证响应，以确定认证响应是否有效或无效，并且响应于认证响应有效或无效而验证可替换模块106。
44.认证单元110可以是和/或包括被配置为执行本文所述的认证单元110的实施方案的特征和功能的一个或多个模块、电路、处理器、控制器和/或状态机。作为非限制性示例，微处理器和/或微控制器可被配置为执行本文所述的认证单元110的实施方案的特征或功能中的一个或多个特征或功能。在各种实施方案中，一个或多个微处理器和/或微控制器可被配置为执行认证单元110和电力控制单元112两者的实施方案的特征或功能。
45.在系统100的各种设想操作中，通过经由电力控制单元112引导电力切换装置104的操作，认证单元110可以间接控制到可替换模块106和其部件的电流。更具体地，认证单元
110可被配置为向电力控制单元112发送信号(在图1中描绘为
″
启用
″
)。作为非限制性示例，
″
启用
″
可以指示电力控制单元112允许电流流过可替换模块106，或向电力控制单元112通知允许(或抑制)电流流过可替换模块106的条件。电力控制单元112可被配置为使用电力切换装置104的开关(非限制地例如可替换模块106与相对接地之间的开关)作为执行机制，该执行机制响应于认证响应有效的指示(非限制地例如，如由认证单元110生成的启用信号所指示的)(或检测到与认证响应有效相关联的条件)而允许电流流过可替换模块106，并且响应于接收到无效认证响应的指示(或检测到与无效认证响应相关联的条件)而防止电流流过可替换模块106。接收无效认证响应的非限制性示例包括不接收或检测认证响应、不在发送认证质询的指定时间段内接收认证响应以及接收包含不正确的认证信息的认证响应。本领域普通技术人员将理解，在不超过本公开的范围的情况下，信号(诸如图1所描绘的
″
启用
″
)可以被固定(例如，被固定为
″
启用
″
)。
46.图1所描绘的在系统100的各个元件之间的线非限制地表示物理连接、电连接、逻辑连接和/或通信连接中的一者或多者。用文字和箭头注释的线示出了本文所述的实施方案的特征和/或功能的附加的通信和/或操作。另一个实施方案一般涉及可替换模块，该可替换模块包括低阻抗元件和与该低阻抗元件并联的单线认证元件。单线认证元件可以包括用于提供质询-响应对的响应的单线器件。低阻抗元件可以具有相对于单线认证元件的阻抗较低的阻抗。可替换模块可以具有用于与可替换模块外部的元件交互的两个外部引脚(第一外部引脚和第二外部引脚)。第一外部引脚可以操作地耦合至：低阻抗元件；和单线认证元件的输入/输出引脚。第二外部引脚可以操作地耦合至：低阻抗元件；和单线认证元件的接地引脚。低阻抗元件和单线认证元件可以并联布置为可替换模块中的并联电路。
47.图2示出了根据一个或多个实施方案的可替换模块200的功能框图。可替换模块200是图1的可替换模块106的一个实施方案的示例。如图2所描绘，可替换模块200可以包括低阻抗元件202和单线认证元件204。可替换模块200可以包括低阻抗元件202的第一侧与单线认证元件204的输入/输出引脚220之间的第一连接。第一连接被描绘为顶部线206，其可以包括一个或多个电连接。可替换模块200可以包括低阻抗元件202的第二侧与单线认证元件204的接地引脚222之间的第二连接。第二连接被描绘为底部线208，其可以包括一个或多个电连接。
48.通过顶部线206和底部线208连接的低阻抗元件202和单线认证元件204形成并联电路218(即，低阻抗元件202可以与单线认证元件204电并联布置)。并联电路218可以在并联电流路径之间分配第一电流210(即，第二电流212可以流过通过低阻抗元件202的电流路径，并且第三电流214可以流过通过单线认证元件204的电流路径)。
49.低阻抗元件202可以包括一个或多个元件，该一个或多个元件具有相对于单线认证元件204的阻抗小的阻抗。低阻抗元件202可以包括作为非限制性示例的加热元件、光源或传感器。在一个实施方案中，低阻抗元件202的阻抗小于或等于单线认证元件204的阻抗的1/10。
50.单线认证元件204可被配置为提供输出(即，用于携带消息的输出信号)，该输出可以用于认证单线认证元件204，以及通过延伸用于认证可替换模块200。图1的认证单元110可被配置为在通过信号调节单元108进行调节之后接收单线认证元件204的输出，并且认证单线认证元件204和/或可替换模块200。单线认证元件204可以包括单线器件，非限制地例
如单线集成电路(ic)。单线认证元件204可以包括加密ic(未示出)，其可被配置为执行一个或多个加密操作以生成对认证质询的认证响应。单线认证元件204的非限制性示例包括：基于安全散列算法(sha)的加密认证加密元件(非限制地诸如可从microchip technology incorporated商购获得的atsha204、atsha206和atsha256)；或基于椭圆曲线密码学(ecc)的加密认证加密元件(非限制地诸如microchip technology incorporated的atecc108、atecc508和ecc608以及类似器件)。
51.在一些情况下，单线认证元件204可被配置为在尚未首先接收到认证质询的情况下提供输出(认证信号)。作为非限制性示例，单线认证元件204可被配置为通电，然后等待预先确定的持续时间，然后提供认证信号。作为另一非限制性示例，单线认证元件204可被配置为以规则的间隔提供认证信号。
52.单线认证元件204可被配置为接收输入(例如，在输入/输出引脚220处)。单线认证元件204可被配置为检测顶部线206与底部线208之间的电压差。单线认证元件204可被配置为解译该电压差中的变化作为输入。作为非限制性示例，满足第一阈值的第一电压差可以被处理为
″
高
″
输入或逻辑
″1″
(非限制地例如，当顶部线206和底部线208的电压之间的差大于2伏特时，单线认证元件204可以将此解译为
″1″
输入)，并且满足第二阈值的第二电压差可以被处理为
″
低
″
输入或逻辑
″0″
(非限制地例如，当顶部线206和底部线208的电压之间的差小于2伏特时，单线认证元件204可以将此解译为
″0″
输入)。
53.单线认证元件204可被配置为在输入/输出引脚220处提供输出信号。单线认证元件204可被配置为以可检测和解译为输出信号的方式改变输入/输出引脚220处的电压和/或电流。作为非限制性示例，单线认证元件204可被配置为通过在增大和减小从顶部线206流到底部线208的第三电流214之间交替来改变输入/输出引脚220处的电压和/或电流。
54.通过单线认证元件对第三电流214进行的这种增大和减小可被建模为单线认证元件204在低阻抗操作模式与高阻抗操作模式之间交替。低阻抗操作模式可被建模为允许大量的第三电流214流过单线认证元件204(例如，通过设定单线认证元件204的内阻为低(例如，100欧姆))。高阻抗操作模式可被建模为防止或限制第三电流214流过单线认证元件204(例如，通过设定单线认证元件204的内阻为高(例如，10千欧姆或更高))。因此，在一些情况下，单线认证元件204可被建模为电阻开关。
55.电阻开关模型的具体的非限制性示例由图2和图3描绘为电阻开关模型216。当开关闭合时，单线认证元件204的电阻r2为约10倍r1(r1是低阻抗元件202的阻抗)。当开关断开时，单线认证元件204的电阻r2为1000倍或更多倍r1。
56.在可替换模块200中，单线认证元件204具有比低阻抗元件202的阻抗大得多的阻抗(即使当单线认证元件204允许最大量的第三电流214的流在输入/输出引脚220与接地引脚222之间流动时)(例如，通过处于低阻抗操作模式)。在由图2和图3描绘的具体的非限制性示例中，单线认证元件204具有低阻抗元件202的阻抗的十倍的阻抗。当单线认证元件204不允许最大量的第三电流214流动时(例如，通过处于高阻抗操作模式)，单线认证元件204的阻抗是当其在由图2所描绘的具体的非限制性示例中处于低阻抗模式时的阻抗的1000倍或更多倍。
57.因为低阻抗元件202与单线认证元件204并联，并且单线认证元件204具有比低阻抗元件202的阻抗大的阻抗，所以第一电流210(和第二电流212)可以靠近相同的量值，而不
管单线认证元件204是否处于低阻抗操作模式(例如，允许最大量的第三电流214流动)或高阻抗操作模式(例如，限制第三电流214的流动)。
58.作为非限制性示例，考虑这样的情况，其中：顶部线206保持处于比底部线208大3伏特的电压(非限制地例如，通过图1的电源102)；低阻抗元件202具有1欧姆的阻抗(即，r1＝1欧姆)；单线认证元件204在处于低阻抗操作模式时具有100欧姆的阻抗(即，r2＝100欧姆)；并且处于高阻抗操作模式的单线认证元件204具有10千欧姆的阻抗(即，r2＝10，000欧姆)。因此，当单线认证元件204处于高阻抗模式时，并联电路218将具有0.9999欧姆的净阻抗，导致第一电流210为3.0003安培，第二电流212为3.0安培，并且第三电流214为0.3毫安培。当单线认证元件204处于低阻抗模式时，并联电路218将具有约0.99欧姆的净阻抗，导致第一电流210为3.030安培，第二电流212为约3安培，并且第三电流214为约30毫安培。
59.因此，在一些情况下，对于另一器件而言可能难以或不可能检测和/或解译单线认证元件204的输出信号，因为该输出信号可能以其总量值的仅小百分比(非限制地例如1％或更小)来调制系统100的电流和/或电压，并且变化可以低于用于检测信号的阈值。图1的系统100整体可被配置为允许与低阻抗元件并联的单线认证(诸如图2和图3中所描绘的电路)与外部设备通信，尽管由单线认证元件204的操作引起的电流和/或电压中的差异相对小。
60.图3示出了根据一个或多个实施方案的可替换模块300的功能框图。图3示出了图2的可替换模块200处的信号的概念性传输。可替换模块200包括低阻抗元件202、单线认证元件204、顶部线206、底部线208、电阻开关模型216、输入/输出引脚220和接地引脚222。
61.功率信号302可以表示由具有非零输出阻抗的电源(非限制地例如，图1的电源102)供应的输入功率(非限制地例如，dc电压)。数字输出信号306可以表示通过单线认证元件204的操作生成的数字信号(非限制地例如，因单线认证元件204改变电流的流动产生的电流和/或电压中的改变)。
62.尽管被描绘为从可替换模块200中流出向右，但是经调制的功率信号304可以将功率信号302表示为被数字输出信号306修改。经调制的功率信号304可以表示通过单线认证元件204的操作改变的在顶部线206处的电压中的变化或在一些其它点处的电压或电流中的变化。
63.功率信号302(由电源102供应的电压)可以相对于数字输出信号306(因单线认证元件204的操作产生的电压和/或电流变化的量值)为大。因此，经调制的功率信号304可以包含功率信号302(来自电源102的功率)和数字输出信号306。数字输出信号306可能难以在经调制的功率信号304中进行检测和/或解译。
64.数字输入信号308可以表示待用作单线认证元件204的输入的数字信号。可以通过改变底部线208处的电压来生成数字输入信号308，非限制地例如通过断开电路。作为非限制性示例，再次返回到图1，认证单元110可被配置为断开电力切换装置104的开关，这可以防止所有电流在可替换模块200中流动。开关的断开和闭合可以由单线认证元件204解译为数字输入信号308。
65.图4示出了根据一个或多个实施方案的可以由图1的信号调节单元108执行的信号调节流400的功能框图。信号调节流400可以包括偏移移除框402、滤波框404、放大框406和波形整形框408。尽管以具体的顺序描绘，但是本领域普通技术人员将理解，信号调节流400
的功能框可以以任何顺序出现。另外，尽管示出为单个的框，但是可以存在信号调节流400的框中的任何框的多个实例，并且多个实例可以按任何顺序布置，并且一些功能框可以以比所描绘的那些功能框更少的功能框实现。实际上，在不脱离本说明书的一般性的情况下，可以在信号调节流400中添加功能框以及从该信号调节流中移除功能框。作为非限制性示例，信号调节流400可以包括偏移移除框402，然后是第一滤波框404，然后是第一放大框406，然后是第二滤波框404，然后是第二放大框406，然后是波形整形框408。附加地或另选地，这些框中的一个或多个框可以同时地和/或在同一位置和/或通过同一元件的操作出现。
66.在偏移移除框402处，可以通过移除偏移来改变信号(非限制地例如，图3的经调制的功率信号304)。作为非限制性示例，当经调制的功率信号由通过30毫安培电流(例如，图3的数字输出信号306)调制的3安培电流(例如，图3的功率信号302)表征时，偏移移除框402可以偏移经调制的功率信号。作为另一非限制性示例，偏移移除框402可以测量因单线认证元件204的操作产生的电流变化(其可以包括由单线认证元件204生成的信号)而不是通过系统100的任何特定部分的电流。出于描述信号调节流400的目的，偏移移除框402可以接收经调制的功率信号并且响应于该经调制的功率信号而输出电平信号。
67.在滤波框404处，可以对电平信号进行滤波以移除噪声(非限制地例如时钟噪声)。可以使用任何合适的方式来实现滤波框404处的滤波，作为非限制性示例包括：无源滤波器、反相器和/或放大器。出于描述信号调节流400的目的，滤波框404可以响应于电平信号而输出滤波的信号。
68.在放大框406处，可以放大滤波的信号。可以使用本领域普通技术人员已知的用于放大信号的任何合适的电子部件来实现放大框406处的放大，包括但不限于：运算放大器或反相器。出于描述信号调节流400的目的，放大框406可以响应于滤波的信号而输出放大的信号。
69.在波形整形框408处，放大的信号可以被整形为与数字信号更高度相似。可以使用任何合适的方式来实现整形，作为非限制性示例包括：模拟比较器。出于描述信号调节流400的目的，波形整形框408可以响应于放大框406的放大的信号而输出数字信号。
70.再次参考图1，信号调节流400的由信号调节单元108输出的数字信号可被配置为被认证单元110接收和解译。因此，信号调节流400可被配置为提供具有满足认证单元110的输入要求的电压和/或定时特性的数字信号。
71.图5示出了根据一个或多个实施方案的电路500的示意图，该电路包含与认证单元110交互的可替换模块106。如图5中所描绘的，电路500可以包含电源102、电源开关104a、电源开关104b、可替换模块106、信号调节单元108、认证单元110、电力控制单元112和微处理器114。
72.电源102可被配置为向电路500的其余部分提供电力。如图5中所描绘的，电源102包含内阻为70毫欧姆的3伏特电池。
73.在图5中所描绘的具体的示例性实施方案中，电源开关104a和电源开关104b可被配置为交替地将电源102连接(即，电耦合)至电路500的其余部分和将电源102与电路500的其余部分断开连接。电源开关104a可以由用户控制，非限制地例如通过开关或按钮。电源开关104a可以包含阻抗远小于1欧姆的晶体管，例如但不限于此处示出为具有50毫欧姆的接
通阻抗。
74.在其它实施方案中，可以存在附加的电源开关(例如，如关于图1的电力切换装置104所描述)，其可被配置为将电源102电连接至其它电路元件(例如，与电源102和可替换模块106之间的连接无关)。作为具体示例，可以存在电源102与信号调节单元108和/或微处理器114之间的电连接(其可以包括开关)。因此，在一些实施方案中，信号调节单元108可以独立于可替换模块106被供电。这可以允许信号调节单元108在可替换模块106未尝试与认证单元110通信时的时间段期间被关闭。附加地或另选地，微处理器114可以独立于可替换模块106被供电。这可以允许认证单元110上电并传达认证质询，即使可替换模块106没有接收到电力(例如，由于外部开启/关闭开关转向电力至可替换模块106关闭)。
75.在图5中所描绘的具体的示例性实施方案中，电源开关104b可被配置为通过断开和闭合来允许电流流过可替换模块106或防止电流流过该可替换模块。电源开关104b可以包含晶体管。晶体管的栅极可以连接至微处理器的引脚(其可被配置为实现电力控制单元112)，使得电力控制单元112可被配置为控制电源开关104b。电源开关104b可以具有比低阻抗元件的阻抗低得多的内阻，作为非限制性示例，电源开关104b可以具有200毫欧姆的内阻。
76.可替换模块106可被配置为响应于认证质询而提供认证响应。可替换模块106可以包含单线认证元件，诸如可从microchip technology inc.商购获得的sha206a。另外，可替换模块106可被配置为执行另一功能(非限制地例如，加热、感测或照明)。可替换模块106可以包含充当加热器的低阻抗元件，非限制地例如1欧姆电阻元件，其与电源102额定以处理3a的电流。作为非限制性示例，低阻抗元件可以包括加热元件、感测元件和/或照明元件。低阻抗元件可以与单线认证元件并联布置，如图5所示。作为非限制性示例，可替换模块106可被配置为可替换模块200，如参照图2和图3所描述的。
77.信号调节单元108可被配置为从可替换模块106接收信号，并且调节该信号用于由认证单元110接收。作为非限制性示例，信号调节单元108可被配置为执行参照图4的信号调节流400描述的操作中的一个或多个操作。
78.信号调节单元108可以包含用于从经调制的功率信号中移除偏移的一个或多个元件。作为非限制性示例，信号调节单元108可以包含放大器的电容器和/或输入引脚。放大器的电容器和/或输入引脚可以操作以移除经调制的功率信号的偏移，使得由放大器放大的信号是电平信号(无电源102的dc偏移)。
79.信号调节单元108可以包含用于放大电平信号的一个或多个元件。作为非限制性示例，信号调节单元108可以包含第一放大器，该第一放大器可以将电平信号放大20倍以提供放大的信号。
80.信号调节单元108可以包含用于对放大的信号滤波的一个或多个元件。作为非限制性示例，信号调节单元108可以包含第一低通滤波器，该第一低通滤波器包含电阻元件和与接地相连系的电容元件。第一低通滤波器可被配置为从放大的信号中移除噪声(包括时钟噪声)以提供滤波的信号。在一个实施方案中，第一低通滤波器是2mhz低通滤波器。
81.任选地，信号调节单元108可以包含用于进一步放大滤波的信号的第二放大器。第二放大器可以将电平信号放大20倍。另外，任选地，信号调节单元108可以包含用于进一步从放大的信号中移除噪声的第二低通滤波器。在一个实施方案中，第二低通滤波器是2mhz
低通滤波器。
82.信号调节单元108可以包含用于整形滤波的信号和/或放大的信号的一个或多个元件。作为非限制性示例，信号调节单元108可以包含用于整形模拟信号(非限制地例如，滤波的信号和/或放大的信号)以与数字信号更高度相似的比较器。比较器可以接收作为输入的滤波的信号和/或放大的信号，并且将其与参考电压进行比较。然后，比较器可以输出数字信号，这可以基于放大的/滤波的信号是否大于参考电压。作为非限制性示例，当放大的/滤波的信号大于参考电压时，数字信号可以由第一预先确定的电压电平(非限制地例如，2.8伏特，其可以被解译为
″
高
″
或逻辑
″1″
)来表征，并且当放大的/滤波的信号小于参考电压时，数字信号可以是第二预先确定的电压电平(非限制地例如，0.2伏特，其可以被解译为
″
低
″
或逻辑
″0″
)。
83.图5的具体的实施方案包括微处理器114，该微处理器可被配置为实现认证单元110和/或电力控制单元112。
84.认证单元110可被配置为认证可替换模块106。认证单元110可以向可替换模块106提供认证质询，并且可以从可替换模块106接收认证响应，并由此确定是否认证可替换模块106。认证单元110可以是和/或可以包含被配置为执行本文所述的认证单元110的实施方案的特征和功能的一个或多个模块和/或电路。
85.任选地，电力控制单元112可被配置为向信号调节单元108的比较器提供参考电压。任选地，认证单元110或电力控制单元112可被配置为向信号调节单元108提供管控何时进行操作(以接收和调节来自可替换模块106的信号)的信号。任选地，认证单元110可被配置为控制(或直接电力控制单元112控制)电源开关104b以调整可替换模块106。作为非限制性示例，电力控制单元112可通过经由断开和闭合电源开关104b控制通过可替换模块106的电流来控制可替换模块106中的加热元件的温度。
86.作为电路500的设想操作的非限制性示例，可替换模块106可以被插入到电路500中，并且电源开关104a可以被
″
开启
″
。接收电力的认证单元110可以上电。当认证单元110上电时，认证单元110可以通过断开和闭合(或引导电力控制单元112断开和闭合)电源开关104b来提供认证质询。可替换模块106的单线认证元件(例如，图2的单线认证元件204)(接收电力之后也已上电)可以基于其输入/输出引脚处基于电源开关104b的断开和闭合的电压变化来接收和解译认证质询。已经接收到认证质询的单线认证元件204可以提供认证响应。可以在单线认证元件的输入/输出引脚上提供认证响应。认证响应可以由单线元件分流。认证响应此时可以被表征为经调制的功率信号，因为认证响应调制由电源102提供的功率信号。
87.由于单线认证元件204的分流效应，信号调节单元108可被配置为复原认证响应。作为非限制性示例，电容器和第一放大器可以放大输入/输出引脚处的来自经调制的功率信号(例如，图3的经调制的功率信号304)的电压中的改变(其可能是单线元件的操作的结果，即认证响应)。为此，电容器可以移除电源102的dc偏移，并且第一放大器可以放大经调制的功率信号的电压中的改变(其中dc偏移被移除)以提供放大的信号。然后，第一低通滤波器可以对来自放大的信号的噪声进行滤波，并且因此提供滤波的信号。然后，第二放大器可以进一步放大滤波的信号以生成第二放大的信号，并且第二低通滤波器可以对第二放大的信号进行滤波以生成第二滤波的信号。然后，比较器可以将第二滤波的信号与参考电压
进行比较，并且基于该比较来提供数字信号。然后可以将数字信号(其可以包含复原的和/或放大的格式的认证响应)提供给可以认证可替换模块106的认证单元110。
88.响应于认证单元110从可替换模块106接收有效认证响应，认证单元110可被配置为通过控制(或引导电力控制单元112控制)电源开关104b保持闭合来允许可替换模块106继续接收电力。响应于认证单元110未接收到来自可替换模块106的有效认证响应，认证单元110可被配置为通过断开(或引导电力控制单元112断开)电源开关104b来防止可替换模块106接收电力。
89.图6a示出了根据一个或多个实施方案的电路600a的示意图，其中可替换模块106经由信号调节单元108和电源开关104b与认证单元110交互。为简单起见，将不参考图6a描述图6a的电路600a中与图5的电路500中的元件相同或类似的各种元件。出于描述的目的，在可替换模块106与电源开关104b之间设置位于底部线208处的参考点。
90.电路600a的信号调节单元108可被配置为使用不同的元件来执行与电路500中的信号调节单元108相同的操作。作为非限制性示例，电路600a的信号调节单元108可以包含第一反相器602，其中该第一反相器的输入端通过具有非限制性值680千欧姆的阻抗的电阻器连接到该第一反相器的输出端。另外，第一反相器可以通过具有非限制性值300皮法拉的输入电容器来ac耦合至经调制的电源信号。第一反相器可以放大电平信号。然后可以通过第一系列电阻元件和接地的第一电容器对电平信号进行滤波，以便提供滤波的信号。出于描述的目的，在第一滤波器(第一系列电阻元件和接地的第一电容器)与第二反相器之间设置参考点604。电路600a的信号调节单元108可以包含可以放大滤波的信号的第二反相器(其后是第二系列电阻元件和接地的第二电容器)，以便提供放大且滤波的信号。
91.认证单元110向比较器的反相输入端提供切换的电压作为参考电压，该参考电压由比较器通过分压器接收。在一个实施方案中，由比较器接收的参考电压可以为1伏特以便使数据能够从单线认证元件204传送，或者可以为0伏特以便将比较器的输出设置为固定的高水平。例如，当数字比较器允许信号为高时，负比较器电压(inm)可以为约1v。当输入比较器信号超过1v水平时，可以生成数字数据输出信号。并且，当数字比较器允许信号为低时，比较器inm网络处于0v，并且数据输出信号保持固定(高)。在一些实施方案中，可以在认证之后关闭汲取到信号调节单元108的电力。
92.在由图6a所描绘的具体的非限制性示例中，认证单元110和电力控制单元112在被配置为执行本文所述的认证单元110和电力控制单元112的特征和功能的微处理器中被实现。
93.图6b示出了根据一个或多个实施方案的电路600b的示意图。电路600b是上文参照图1、图5和图6a描述的信号调节单元108的实施方案的又另一示例。电路600b包含四个运算放大器(
″
op amp
″
)(其可以被包含在单个ic上)。电路600b可以执行与上文参照图4描述的操作相同或类似的操作。电路600b可以包含：低通滤波器；ac耦合；两个增益级；和比较器。电路600b与上文参照图6a的电路600a描述的信号调节单元108之间的一个差异是电路600b使用单位增益运算放大器来产生电平信号(例如，如上文参照图4所述)，而图6a的电路600a的信号调节单元108使用在反相器的输入端和输出端之间具有680千欧姆电阻器的反相器。在由图6所描绘的具体的非限制性示例中，电路600b使用单位增益运算放大器来提供参考电压，该参考电压用于将输入信号电平移位到供应范围的中心。
94.应当理解，图5的电路500、图6a的电路600a和图6b的电路600b仅是可以作为根据本公开的实施方案的电路的三个非限制性示例。所提供的元件、布置和值是根据本公开的电路的元件、布置和值的非限制性示例。
95.作为非限制性示例，图7a描绘了根据一个或多个实施方案的在认证过程的第一阶段(sha206a上电)和第二阶段(对sha206a的命令)期间的波形图700a。波形图700a包括模拟的系统或电路(非限制地例如图6a的电路600a)中在系统的操作期间的各个时间在各个点处的模拟的电压。最左边的阶段表示在系统100(包含可替换模块106(非限制地例如包含ic)和认证单元110(非限制地其可以由微处理器来实现))上电期间的时间段。第二阶段(从左边开始)表示在可替换模块106(包含ic)(非限制地例如从认证单元110)接收命令(非限制地例如认证质询)期间的时间段。图7b描绘了在第三阶段(sha206a响应)期间的波形图700b。第三阶段表示在可替换模块106(包含ic)作出响应(非限制地例如，提供对认证质询的认证响应)期间的时间段。并且，在图7b中的第三阶段的右侧所描绘的时间段表示在信号调节单元108可以被掉电期间的时间段。
96.最顶部的图包括电池电压702，其表示在图1的电源102与电源开关104a之间的某点处的模拟的电压。最顶部的图还包括i/o引脚电压704，其表示可替换模块106的输入/输出引脚220处的模拟的电压(图2和图3)。在第二阶段期间，当可替换模块106接收命令时，可以看出，对应于命令消息，i/o引脚电压704的电压发生改变。参考图1，可以通过电源开关104b的断开和闭合来改变可替换模块106的输入端处的电压，并且可以将该电压视为来自输入/输出引脚220和接地引脚222的电压。
97.由图7a描绘的第二个(从顶部起算)图包括表示底部线208处的电压的数字输入信号708。在第二阶段期间，可以看出，当电源开关104b被电力控制单元112断开时(例如，如被认证单元110引导以向可替换模块106传达)，底部线208处的电压变高。
98.由图7a描绘的第三个(从顶部起算)图包括ac耦合的信号710，其表示信号调节单元108的第一部分中的电压。更具体地，ac耦合的信号710可以表示图6a的电路600a的第一反相器602的输入端处(即，在第一电容器之后)的电压。
99.转向图7b，图7b描绘了根据一个或多个实施方案的在认证过程的由图7a描绘的第一阶段和第二阶段之后的第三阶段(sha206a响应)期间的波形图700b。
100.第一个图、第二个图和第三个图(从顶部起算)包括电池电压702、i/o引脚电压704、数字输入信号708和ac耦合的信号710。第四个(从顶部起算)图包括放大且滤波的信号712，其表示信号调节单元108中的电压(例如，在一个或多个操作(例如信号调节流400的框，非限制地例如滤波框和/或放大框)之后的某点(例如，图6a的参考点604)处)。在第三阶段期间，在时间720期间ac耦合的信号710上的电压中的变化(例如，因可替换模块106的操作产生)相对于ac耦合的信号710被放大。在对应的时间期间，在放大且滤波的信号712中可以看到电压中的放大的变化。另外，在放大且滤波的信号712中，可以看出电压已被反相(因为使用反相器放大电压)。
101.第五个(从顶部起算)图包括双倍放大且滤波的信号714，其表示信号调节单元108中的电压(例如，在两个或更多个操作(例如信号调节流400的框，非限制地例如滤波框和/或放大框)之后的某点处)。在第三阶段期间，电压中的变化(例如，因可替换模块106的操作产生)相对于放大且滤波的信号712被放大。另外，在双倍放大且滤波的信号714中，可以看
出，与ac耦合的放大且滤波的信号712相比，电压已被反相(因为使用反相器放大电压)。另外，第五个图包括参考电压716，该参考电压可以被提供给比较器作为参考电压。值得注意的是，如图7中所描绘的，当期望来自单线认证元件204的信号时，仅在第三阶段开始之后提供参考电压716。
102.第六个(并且是最底部的)图包括数字信号718，该数字信号表示信号调节单元108之后的电压(在信号调节单元108的输出端和认证单元110的输入端处)。在第三时段期间，已经将双倍放大且滤波的信号714的放大且滤波的信号与参考电压716进行了比较(非限制地例如通过比较器)；结果为数字信号718。可以看出，数字信号718被整形为比双倍放大且滤波的信号714更像数字信号。因此，数字信号718更适合用作ic(非限制地例如认证单元110的微处理器)的输入。具体地，数字信号718可以已被配置为具有可以满足认证单元110的微处理器的输入水平要求的振幅和脉冲宽度。
103.图8示出了根据一个或多个实施方案的可替换单元800的功能框图。可替换单元800可以包括加热元件802、ic 804、机械联接器812和包含第一引脚808、第二引脚810的可替换单元接口806。
104.加热元件802可以作为图2的低阻抗元件202的示例。加热元件802可被配置为在第一引脚808和第二引脚810上施加电力时加热。加热元件802可以包含导电材料，该导电材料被成形和布置成当电流通过其时提供热量。加热元件802可以具有低阻抗(非限制地例如，小于一百欧姆)。
105.ic 804可以作为图2的单线认证元件204的示例。ic 804可被配置为提供对认证质询的响应。ic 804可以为单线元件。ic 804可被配置为接收输入并且基于仅输入/输出引脚和接地引脚来提供输出。
106.第一引脚808和第二引脚810可以包含导电材料，该导电材料被配置为连接至附加的电子触点。因此，第一引脚808和第二引脚810可以被表征为可替换单元接口806，因为第一引脚808和第二引脚810允许与可替换单元800电连接。另外，可替换单元接口806可以允许与ic 804通信。
107.机械联接器812包括用于将可替换单元800机械联接至另一设备(非限制地例如，用户设备)的任何合适的装置。作为非限制性示例，机械联接器812可以包括夹具、接片或螺纹。
108.另一个实施方案一般可以涉及一种系统，该系统包括可替换模块、用户设备、认证单元和接口。可替换模块可以包括：催化元件；和与催化元件并联的认证元件。催化元件可以具有比认证元件的阻抗低的阻抗。催化元件的阻抗可以非限制地是认证元件的阻抗的大约1/10至1/100。认证元件可以包括用于通信和供电两者的单个接口(认证元件可以包括单线认证元件)。用户设备可被配置用于可操作地耦合至可替换模块。可替换模块和用户设备可以在可操作地耦合时形成被配置为执行将耗尽设置在用户设备的物品区域内的物品的至少一部分的过程的系统。认证模块可被配置为执行用于验证可替换模块的真实性的验证过程，并且响应于验证可替换模块的真实性而允许用户设备与可替换模块之间的可操作耦合。接口可被配置为促进认证模块与可替换模块的认证元件之间的通信。接口可以包括信号调节电路。
109.图9示出了根据一个或多个实施方案的系统900的功能框图。系统900可以包括用
户设备910，该用户设备包括认证单元110、通信接口916(包含信号调节单元914)和电力控制单元920。系统900还可以包括物品区域906(被配置为保持物品908)。系统900还可以包括电源918。系统900还可以包括可替换模块106，该可替换模块包含催化元件902和认证元件904。系统900的元件(包括：用户设备910、可替换模块106、物品区域906)可以以若干配置中的一个配置被布置在一起。作为非限制性示例，用户设备910可被配置为保持可替换模块106。作为非限制性示例，可替换模块106可以被插入用户设备910中。作为两个非限制性示例，电源918可以被保持在用户设备910内或可替换模块106内，使得将用户设备910与可替换模块106连接包括将电源918电连接到用户设备910和可替换模块106。任选地，用户设备910可被配置为保持物品区域906，并且当系统900被开启并向可替换模块106供应电力时有助于至少可替换模块106的催化元件902与物品区域906的物品908之间的热连接/耦合。作为另一非限制性示例，物品区域906可以被包含在可替换模块106中，使得用户设备910与可替换模块106之间的连接包括用户设备910与可替换模块106和物品区域906之间的连接。作为另一非限制性示例，物品区域906可以被包含在用户设备910中。
110.系统900的可替换模块106可以作为图1的可替换模块106和/或图2和图3的可替换模块200的示例。催化元件902可以作为图2和/或图3的低阻抗元件202的示例。认证元件904可以作为图2和/或图3的单线认证元件204的示例。
111.用户设备910的认证单元110可以作为图1的认证单元110的示例。认证单元110可被配置为通过将认证质询传达至认证元件904并从认证元件904接收认证响应来认证可替换模块106。认证单元110可被配置为通过通信接口916与可替换模块106进行往来通信。通信接口916可以包括信号调节单元914，其可以作为图1的信号调节单元108的示例。附加地或另选地，通信接口916可以包括开关(例如，作为非限制性示例的接地开关、图5的电源开关104b)以将消息传达至可替换模块106。用户设备910的电力控制单元920可以作为图1的认证单元110的示例。电力控制单元920可被配置为调整到系统900的各种元件(包括通信接口916、认证单元110和可替换模块106)的电力。在一些实施方案中，电力控制单元920可以在电力调整中与认证单元110配合和/或被该认证单元引导。例如，认证单元110可以响应于由验证单元110执行的验证过程而引导电力控制单元920以允许或防止电力流到可替换模块106。附加地或另选地，系统100可以通过调整提供给可替换模块106的电力来引导电力控制单元920以向可替换模块106发送认证质询。
112.物品区域906可以包括用于物品908的接收器。物品908可以包括任何合适的物品，作为非限制性示例包括：非限制地例如电子烟果汁、电子烟液或烟草。物品908可以为消耗品，非限制地例如，通过催化元件902而被汽化。物品区域906可以是用户设备910的一部分或并入到该用户设备中，和/或物品区域906可以是可替换的并且可以连接至用户设备910。物品区域906可被配置为促进可替换模块106的催化元件902与物品908之间的热连接。
113.系统900的各种元件之间所描绘的线可以非限制地表示物理连接、电连接、逻辑连接和/或通信连接中的一者或多者。用文字和箭头注释的线描绘了连接的某些方面。作为具体示例，电源918与可替换模块106之间的线指示电源918向可替换模块106提供电力。如上所述，可以控制由电源918向可替换模块106提供电力以控制或调整可替换模块106和/或与可替换模块106通信。通信接口916与认证元件904之间的线可以指示通信连接，例如，通信接口916可以促进认证元件904与认证单元110之间的通信。用户设备910与可替换模块106
之间的线、可替换模块106与物品区域906之间的线以及用户设备910与可替换模块106之间的线可以表示用户设备910、可替换模块106和物品区域906之间的物理连接，如上所述，这些物理连接可以以各种配置呈现。催化元件902与物品908之间的线可以示出催化元件902与物品908之间的热连接。通过热连接，物品908或物品908的一部分可以被加热、汽化、催化和/或耗尽。
114.图10示出了根据一个或多个实施方案的系统1000的功能框图。作为可以在其中使用本公开的实施方案的实例的示例，图1的系统100可以用于电子气溶胶设备中，非限制地例如图10的系统1000。系统1000包括用户设备1002(其可以包含电子气溶胶设备的电池组)、可替换模块1004(其可以包含电子气溶胶设备的加热元件)和物品区域1006(其可以包含用于电子气溶胶设备的盒)。
115.用户设备1002可以包括可以作为图1的电源102的示例的电池。用户设备1002可以包括可以作为图1的电力切换装置104的示例的开启/关闭开关或按钮(未示出)。用户设备1002可以包括微处理器(未示出)，该微处理器可以实现图1的认证单元110和/或电力控制单元112。微处理器可被配置为(除其它方面之外)认证可替换模块1004和/或控制通过用户设备1002的电力分布。用户设备1002可以包括脉冲宽度调制(pwm)开关(未示出)，其可以作为图1的电力切换装置104的开关的示例。用户设备1002可以包括电池的正端子与负端子之间的电路。因此，用户设备1002可以包括电路接地。用户设备1002的pwm开关可以用于控制由电子气溶胶设备的加热元件使用的电力，并由此控制加热元件的温度。
116.可替换模块1004可以包括加热元件。加热元件可以作为图2的低阻抗元件202的示例。可替换模块1004可被配置为可替换的，因为加热元件可被配置为加热至高温(非限制地例如，100摄氏度至500摄氏度)，这可能随时间推移引起降解。另外，加热元件可以与在物品区域1006中发现的消耗品(非限制地例如，电子烟果汁、电子烟液或烟草)接触，这可能引起加热元件随时间推移的性能降低。因此，可替换模块1004可被配置为在系统1000内可替换。
117.可替换模块1004可以包括ic(非限制地例如，加密认证ic)。ic可以作为图2的单线认证元件204的示例。ic可被配置为提供认证响应以认证可替换模块1004(响应于来自用户设备1002的认证质询)。
118.为了简单起见，可替换模块1004被示出为柱形。可替换模块1004可以是任何合适的形状，并且可以被插入用户设备1002或可替换模块1004中。可替换模块1004可以被插入用户设备1002和可替换模块1004两者中或两者之间。
119.物品区域1006可以包括用于保持消耗品(非限制地例如，电子烟果汁、电子烟液或烟草)的区域。物品区域1006可被配置为允许可替换模块1004的加热元件接触物品和/或加热物品。物品可以是消耗品，通过加热元件而被汽化。
120.作为系统1000的设想操作的非限制性示例，可替换模块1004(包括加热元件和单线认证元件)可以连接至电子气溶胶设备的用户设备1002(包括电池组)。作为非限制性示例，可替换模块1004可以被插入用户设备1002中。物品区域1006可以被附接到用户设备1002。电子气溶胶设备可以被激活(非限制地例如，通过外部按钮或开关)。随着电力被施加到加热元件并且加热元件加热，(用户设备1002的)微处理器可以通过pwm开关向可替换模块1004发送认证质询。可以通过断开和闭合pwm开关来传达认证质询。在不需要切换的情况下并且在电力被供应到加热元件的同时，可替换模块1004的ic可被配置为响应认证质询
(非限制地例如，通过改变流过ic的输入/输出引脚的电流)。
121.用户设备1002可以包括信号调节电路(其可以作为图1的信号调节单元108的示例)，其可以包括被配置为调节包含来自电池的电力和来自单线器件的数据信号的混合信号的一个或多个元件。信号调节电路可被配置为偏移、滤波、放大和/或整形混合信号。信号调节电路可以复原和放大数据信号并且向微处理器提供复原和放大的数据信号。
122.微处理器可被配置为确定响应是否有效，并由此确定ic(以及通过延伸确定可替换模块1004)是否有效。响应于可替换模块1004有效的确定，微处理器可以允许电子气溶胶设备继续操作。响应于单线器件(以及通过延伸可替换模块1004)无效的确定，微处理器可以防止电子气溶胶设备进一步操作，作为非限制性示例，通过断开电路，非限制地例如通过控制接地开关。
123.图11描绘了根据一个或多个实施方案的用于认证尝试与用户设备可操作地耦合的可替换模块的过程1100的流程图。由图11描绘的非限制性具体示例过程由系统900的部件执行，并且具体地由认证元件904、认证单元110、信号调节单元914和用户设备910(以及更具体地用户设备910的电力控制单元920)执行。
124.在操作1102处，过程1100将可替换模块连接至用户设备。
125.在任选操作1104处，过程1100任选地经由认证单元110的数据输出端将认证质询发送到可替换模块，这如上文所指示的那样可以由微处理器实现，并且数据输出端可以是其相应的通用输出端口。附加地或另选地，在认证单元110的启用输出端处使启用信号生效。启用输出端可以是认证单元110的相应通用输出端口，并且更一般地，可以是实现相同操作的微处理器。可以响应于检测到操作1102中的连接而发送认证质询。在另一个实施方案中，可以发送认证质询，并且响应于用户设备被
″
通电
″
同时存在连接至该用户设备的可替换模块而使启用信号能够生效。在一些实施方案中，可以发送认证质询，并且在认证单元通电期间的持续时间之后可以使启用信号能够生效。
126.在图11中未示出的一些实施方案中，在任选操作1104处，认证单元110可以引导电力控制单元920向认证元件904提供认证质询，并且电力控制单元920可被配置为通过调整对认证元件904的供电来提供认证质询。
127.任选操作1104是任选的，因为在一些实施方案中，认证元件(非限制地例如，单线认证元件204或认证元件904)可被配置为在尚未接收到质询的情况下发送认证响应(例如，发送操作1108的认证响应)。认证单元可被配置为接收和验证认证响应，尽管尚未发送认证质询。此外，在不超过范围的情况下，启用信号可以被固定为生效。在一些实施方案中，通过任选操作1104来执行启用信号的生效和认证质询的发送中的仅一者。
128.在操作1108处，过程1100响应于以下各项中的一项而发送认证响应：(i)接收到任选操作1104的认证质询，或(ii)检测到操作1102中可替换模块与用户设备的连接。操作1108的认证响应由认证元件904发送。
129.在操作1110处，过程1100在操作1106中对所发送的携带认证响应的信号进行调节，从而生成携带能够由认证单元检测的认证响应的信号(例如，来自由图4描绘的信号调节流400的波形整形框408的数字信号输出)，这可以由信号调节单元914实现。
130.在操作1112处，过程1100在认证单元110的数据输入端口处接收携带操作1110的认证响应的经调节的信号，这可以由认证单元110的相应通用输入端口并且更一般地由实
现相同操作的微处理器的相应通用输入端口来实现。
131.在操作1114处，过程1100使用由在操作1108中被调节的信号携带的认证响应在认证单元110处执行验证过程。
132.特别地，在操作1114处，过程1100确定认证是否成功(即，验证认证响应、认证元件和/或可替换模块)。如果验证不成功(即，认证响应、认证元件和/或可替换模块未通过验证)，则在操作1122中，过程1100避免将可替换模块可操作地耦合至用户设备，从而防止电流流过可替换模块。如果验证成功(即，认证响应、认证元件和/或可替换模块通过验证)，则在操作1116中，过程1100允许可替换模块和用户设备的可操作耦合，从而允许电流(电力电流)流过可替换模块和其中的任何催化元件并耗尽物品。
133.在任选操作1118处，过程1100可以调节进入可替换模块中的电流。参考作为非限制性示例的图1的系统100，在认证单元110的方向上的电力控制单元112(或另一模块)可以调节进入可替换模块106中的电流(例如，通过控制电力切换装置104)。可替换模块106中的电流的调节可以基于来自另一源的反馈或输入。
134.在任选操作1120处，过程1100可以调节可替换模块的温度。例如，可以通过调节可替换模块中的电流来控制可替换模块的低阻抗元件的温度。
135.本领域普通技术人员将理解，由于单线器件与较低阻抗元件之间的阻抗差而远离单线器件分流的电流的程度将基于具体的设计选择而变化，包括但不限于选定的单线器件和与该单线器件并联的选定元件的相对阻抗。此类选择也可能影响所需要的信号调节的程度。本公开不限于特定程度的电流分流、阻抗差异和/或信号调节，并且所有此类具体的变化都应被理解为被涵盖在本文中。
136.图12是电路1200的框图，在一些实施方案中，该电路可用于实现本文所公开的各种功能、操作、动作、过程和/或方法。电路1200包括可操作地耦合至一个或多个数据存储设备(在本文中有时称为
″
存储装置1204
″
)的一个或多个处理器1202(在本文中有时称为
″
处理器1202
″
)。存储装置1204包括存储在其上的机器可执行代码1206，并且处理器1202包括逻辑电路1208。机器可执行代码1206包括描述可由逻辑电路1208实现(例如，由该逻辑电路执行)的功能元件的信息。逻辑电路1208适于实现(例如，执行)由机器可执行代码1206描述的功能元件。当执行由机器可执行代码1206描述的功能元件时，电路1200应被视为被配置用于执行本文所公开的功能元件的专用硬件。在一些实施方案中，处理器1202可被配置为按顺序、同时地(例如，在一个或多个不同的硬件平台上)或在一个或多个并行过程流中执行由机器可执行代码1206描述的功能元件。
137.当由处理器1202的逻辑电路1208实现时，机器可执行代码1206被配置为调整处理器1202以执行本文所公开的实施方案的操作。例如，机器可执行代码1206可被配置为调整处理器1202以执行图11的过程1100和图4的信号调节流400的至少一部分或全部。又如，机器可执行代码1206可被配置为调整处理器1202以执行针对以下各项所讨论的操作的至少一部分或全部：图1、图5、图6a和图6b的认证单元110、电力控制单元112和/或信号调节单元108；图2和图3的单线认证元件204；图9的通信接口916、信号调节单元914、电力控制单元920和认证单元110。作为具体的非限制性示例，计算机可读指令可被配置为指示处理器1202认证可替换模块以用于与用户设备可操作地耦合。
138.处理器1202可包括通用处理器、专用处理器、中央处理单元(cpu)、微控制器、可编
程逻辑控制器(plc)、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)或其他可编程逻辑器件、分立栅极或晶体管逻辑部件、分立硬件部件、其他可编程器件或被设计成执行本文公开的功能的其任何组合。在通用计算机被配置为执行与本公开的实施方案相关的计算指令(例如，软件代码)时，包括处理器的通用计算机被认为是专用计算机。应注意，通用处理器(在本文还可称为主机处理器或简称主机)可以是微处理器，但在替代方案中，处理器1202可包括任何常规处理器、控制器、微控制器或状态机。还可将处理器1202实现为计算设备的组合，诸如dsp与微处理器的组合、多个微处理器、与dsp核心结合的一个或多个微处理器或任何其他此类配置。
139.在一些实施方案中，存储装置1204包括易失性数据存储装置(例如，随机存取存储器(ram))、非易失性数据存储装置(例如，闪存存储器、硬盘驱动器、固态驱动器、可擦可编程只读存储器(eprom)等)。在一些实施方案中，处理器1202和存储装置1204可被实现为单个器件(例如，半导体器件产品、片上系统(soc)等)。在一些实施方案中，处理器1202和存储装置1204可被实现为单独的设备。
140.在一些实施方案中，机器可执行代码1206可包括计算机可读指令(例如，软件代码、固件代码)。举非限制性示例，计算机可读指令可由存储装置1204存储，由处理器1202直接访问，并且由处理器1202使用至少逻辑电路1208来执行。同样举非限制性示例，计算机可读指令可被存储在存储装置1204上，被传输到存储器设备(未示出)以供执行，并且由处理器1202使用至少逻辑电路1208来执行。因此，在一些实施方案中，逻辑电路1208包括能够以电的方式配置的逻辑电路1208。
141.在一些实施方案中，机器可执行代码1206可描述要在逻辑电路1208中实现以执行功能元件的硬件(例如，电路)。该硬件可以从低级晶体管布局到高级描述语言的各种抽象级别中的任何一种进行描述。在高级抽象下，非限制地可以使用硬件描述语言(hdl)，诸如ieee标准硬件描述语言(hdl)。作为非限制性示例，可以使用verilog
tm
、systemverilog
tm
或超大规模集成(vlsi)硬件描述语言(vhdl
tm
)。
142.hdl描述可根据需要以多种其他抽象级别中的任一种转换成描述。作为非限制性示例，高级描述可被转换为逻辑级描述诸如寄存器传送语言(rtl)、栅极级(gl)描述、布局级描述或掩模级描述。作为非限制性示例，待由逻辑电路1208的硬件逻辑电路(非限制地例如，栅极、触发器、寄存器)执行的微操作可在rtl中描述并且然后通过合成工具转换成gl描述，并且gl描述可通过安置和路由工具转换成布局级描述，该布局级描述对应于可编程逻辑器件的集成电路、分立栅极或晶体管逻辑部件、分立硬件部件或它们的组合的物理布局。因此，在一些实施方案中，机器可执行代码1206可包括hdl、rtl、gl描述、掩模级描述、其他硬件描述或它们的任何组合。
143.在机器可执行代码1206包括硬件描述(以任何抽象级别)的实施方案中，系统(未示出，但包括存储装置1204)可被配置为实现由机器可执行代码1206描述的硬件描述。举非限制性示例，处理器1202可包括可编程逻辑器件(例如，fpga或plc)，并且逻辑电路1208可以被电控制以将对应于硬件描述的电路实现到逻辑电路1208中。同样举非限制性示例，逻辑电路1208可包括根据机器可执行代码1206的硬件描述由制造系统(未示出，但包括存储装置1204)制造的硬连线逻辑部件。
144.无论机器可执行代码1206是包括计算机可读指令还是硬件描述，逻辑电路1208都
适于在实现机器可执行代码1206的功能元件时执行由机器可执行代码1206描述的功能元件。需注意，虽然硬件描述可能不直接描述功能元件，但硬件描述间接描述了由硬件描述所描述的硬件元件能够执行的功能元件。
145.本公开中任何将某物表征为
″
典型
″
、
″
常规
″
或
″
已知
″
不一定意味着它在现有技术中公开或在现有技术中理解所讨论的方面。此类表征也不一定意味着在相关领域中它是众所周知的、充分理解的或常规使用的。
146.在本公开中使用的术语以及尤其在所附权利要求书(例如，所附权利要求书的主要部分)中使用的术语一般既定为
″
开放
″
术语(例如，术语
″
包括(including)
″
应被解译为
″
包括但不限于
″
，术语
″
具有
″
应被解译为
″
至少具有
″
，术语
″
包括(includes)
″
应被解译为
″
包括但不限于
″
等)。
147.另外，如果预期特定数量的引入的权利要求表述，则在权利要求中将明确叙述此类意图，并且在不进行此类表述的情况下，不存在此类意图。例如，作为对理解的辅助，所附权利要求书可包含对引入性短语
″
至少一个
″
和
″
一个或多个
″
的使用来引入权利要求叙述。然而，使用此类短语不应理解为暗示由不定冠词
″
一个
″
或
″
一种
″
引入的权利要求表述将包含此类引入的权利要求表述的任何特定权利要求限定于仅包含一个此类表述的实施方案，即使当相同的权利要求包括介绍性短语
″
一个或多个
″
或
″
至少一个
″
和不定冠词，诸如
″
一个
″
或
″
一种
″
(例如，
″
一个
″
和/或
″
一种
″
可被解释为指的是
″
至少一个
″
或
″
一个或多个
″
)；使用定冠词来引入权利要求叙述也是如此。
148.另外，即使明确叙述了具体数量的所引入的权利要求叙述，本领域技术人员也将认识到，此类叙述应被解释为意味着至少所叙述的数量(例如，无修饰的叙述
″
两项叙述
″
在没有其他修饰成分的情况下意味着至少两项叙述，或两项或更多项叙述)。此外，在使用类似于
″
a、b和c等中的至少一者
″
或
″
a、b和c等中的一者或多者
″
的惯例的那些情况下，通常此类构造旨在仅包括a、仅包括b、仅包括c、包括a和b两者、包括a和c两者、包括b和c两者或包括a、b和c三者等等。
149.此外，无论在说明书、权利要求书或附图中，呈现两个或更多个替代性术语的任何分离的词或措辞应当理解为考虑包括该术语中的一个术语、该术语中的任意一个术语或两个术语的可能性。例如，短语
″
a或b
″
应理解为包括
″a″
或
″b″
或
″
a和b
″
的可能性。
150.本公开的一个或多个非限制性实施方案包括：
151.在一些实施方案中，一种系统可以包括可替换模块和用户设备。该可替换模块可以包括元件和与该元件并联的单线认证元件。该用户设备可被配置用于与该可替换模块可操作地耦合。该用户设备可以包括：电源，该电源被配置为向该元件提供电力；认证单元，该认证单元被配置为执行用于验证该可替换模块的真实性的验证过程；以及信号调节单元，该信号调节单元布置在该单线认证元件与该认证单元之间的通信路径中。
152.在这些或其它实施方案中，该单线认证元件的阻抗可以为该元件的阻抗的至少十倍。
153.在这些或其它实施方案中，该元件和该单线认证元件可以并联布置，使得该元件和该单线认证元件分别形成第一电流路径和第二电流路径。在这些或其它实施方案中，该可替换模块可被配置为将第一电流分配成沿着该第一电流路径的第二电流和沿着该第二电流路径的第三电流，并且其中该第三电流能够由该单线认证元件使用以调制该第一电
流。
154.在这些或其它实施方案中，该可替换模块可以进一步包括第一线，该第一线可以电耦合至该元件的第一侧并且电耦合至该单线认证元件的输入/输出引脚。该可替换模块还可以包括第二线，该第二线电耦合至该元件的第二侧并且电耦合至该单线认证元件的接地引脚。在这些或其它实施方案中，该单线认证元件可被配置为在一个输入/输出端处发送和接收信号。
155.在这些或其它实施方案中，该单线认证元件可被配置为通过改变被允许流过该单线认证元件的第二电流来调制第一电流。
156.在这些或其它实施方案中，该单线认证元件可被配置为提供对认证质询的认证响应。
157.在这些或其它实施方案中，该信号调节单元可被配置为从该单线认证元件接收信号、调节该信号以及将经调节的信号提供给该认证单元。在这些或其它实施方案中，调节该信号可以包括以下各项中的至少一项：移除该信号的偏移电压、对该信号进行滤波、放大该信号以及整形该信号。
158.在这些或其它实施方案中，该用户设备可以包括由该认证单元控制的开关。该认证单元可被配置为响应于该可替换模块的真实性的验证而使用该开关以允许电流流过该可替换模块。该认证单元可被配置为响应于该可替换模块的真实性的验证失败而防止电流流过该可替换模块。
159.在这些或其它实施方案中，该系统可以包括开关，该开关被布置成当该开关闭合时允许电流流过该可替换模块，并且当该开关断开时防止电流流过该可替换模块。该开关可以由该认证单元控制。该认证单元可被配置为控制该开关以与该单线认证元件通信。在这些或其它实施方案中，该认证单元可被配置为通过控制该开关向该可替换模块传达认证质询。该单线认证元件可被配置为通过改变被允许流过该单线认证元件的电流来传达认证响应。在这些或其它实施方案中，该用户设备可以进一步包括信号调节电路，该信号调节电路被配置为：基于被允许流过该单线认证元件的经改变的电流从该单线认证元件接收信号，调节该信号以及向该认证单元提供经调节的信号。
160.在一些实施方案中，该系统可以包括可替换模块。该可替换模块可以包括催化元件和认证元件。该系统可以进一步包括用户设备，该用户设备被配置用于可操作地耦合至该可替换模块。该系统可以进一步包括认证单元，该认证单元被配置为执行用于验证该可替换模块的真实性的验证过程。该认证单元可以被进一步配置为响应于验证该可替换模块的真实性而允许该用户设备与该可替换模块之间的可操作耦合。该系统可以进一步包括通信接口，该通信接口布置在该认证单元与该可替换模块的该认证元件之间。
161.在这些或其它实施方案中，该可替换模块和该用户设备可以在可操作地耦合时形成被配置为执行将耗尽设置在物品区域内的物品的过程的系统。
162.在这些或其它实施方案中，该通信接口包括信号调节电路。
163.在这些或其它实施方案中，允许可操作耦合可以包括允许向该可替换模块的该催化元件供电。
164.在一些实施方案中，一种方法可以包括将可替换模块连接至用户设备。该可替换模块和该用户设备在可操作地耦合时可以形成执行用于耗尽物品的过程的系统。该方法还
可以包括接收认证响应。该方法还可以包括调节携带该认证响应的第一信号，从而生成携带能够由认证单元检测到的该认证响应的经调节的信号。该方法还可以包括使用由该经调节的信号携带的该认证响应执行验证过程。该方法还可以包括响应于执行该验证过程，响应于验证该认证响应而将该可替换模块可操作地耦合至该用户设备。另选地，该方法还可以包括响应于未能验证该认证响应而避免将该可替换模块可操作地耦合至该用户设备。
165.在这些或其它实施方案中，调节携带该认证响应的该第一信号可以包括移除存在于该第一信号中的偏移。
166.在这些或其它实施方案中，调节携带该认证响应的该第一信号可以包括：通过对该第一信号进行滤波来获得滤波的信号；通过放大该滤波的信号来获得放大的信号；以及通过对该放大的信号进行波形整形来获得数字信号。
167.虽然本文关于某些图示实施方案描述了本发明，但本领域的普通技术人员将认识到并理解本发明不受此限制。相反，在不脱离下文所要求保护的本发明的范围及其法律等同形式的情况下，可对图示实施方案和所述实施方案进行许多添加、删除和修改。此外，来自一个实施方案的特征可与另一个实施方案的特征组合，同时仍被涵盖在发明人所设想的本发明的范围内。