بخشی از مقاله
تحلیل مدار پنهان یک ابزار تحلیل نسبتاً جدید براي طراحان است که بهطور فزایندهاي در سازمان هاي تکنولوژیک پیشرفته بهکار گرفته میشود. مدار پنهان در واقع یک جریان منطقی - لاجیک - در مسیر پیشبینینشده درون سیستم است که تحت شرایط خاصی میتواند یک عمل نامطلوب را سبب شده یا از یک عمل مطلوب جلوگیري کند. مسیر ممکن است شامل سختافزار، نرمافزار، اعمال کاربر یا ترکیبی از این موارد باشد. مدار پنهان نتیجه خرابی سختافزار نیست اما شرایط نهفتهاي است که سهواً در سیستم طراحی یا در برنامه نرمافزاري کد شده است و میتواند تحت شرایطی خاص سبب بد عمل کردن سیستم شود.
مقدمه
میزان قابلیت اطمینان سیستمها با میزان تحلیلهاي انجامشده براي کشف عیوب احتمالی و هر رویداد بالقوه و ناخواسته در سیستم ارتباط مستقیم دارد. از آنجا که اتفاقات بسیاري بهواسطه جاري شدن ناخواسته انرژي الکتریکی در یک مسیر پیشبینینشده بهوجود آمده و صدمات و لطمات فراوانی را به سیستم، کاربر و محیط وارد میکند، تحلیل مدارهاي پنهان بهعنوان یک ابزار تحلیلی بسیار مؤثر در کشف مسیرهاي ناخواسته انرژي مورد توجه است زیرا مدارهاي پنهان نه تنها قابلیت اطمینان بلکه ایمنی سیستم را نیز تحتالشعاع خود قرار میدهند.
مسیرهاي انرژي منحصر به انرژي الکتریکی نبوده و کلیه مسیرها در سایر صورتهاي آن مانند مسیرهاي هواي فشرده و روغن در سیستمهاي نیوماتیکی و هیدرولیکی را نیز در بر میگیرد. مقاله حاضر به معرفی اجمالی این ابزار پرداخته و ضمن معرفی انواع مدارهاي پنهان، به الگوهاي مطرح در ایجاد مسیرهاي پنهان و توپولوژيهاي تعریفشده که در نوع خود یک مدار معادل براي این مسیرها هستند اشاره دارد. با مطالعه و بررسی وقایع بهوجود آمده در فرایندهاي طراحی، ساخت، تولید و بهرهبرداري سیستمها، میتوان به جایگاه و اهمیت این ابزار در پیشگیري از این حوادث پی برد.
در سال 1382 در حین انجام تست میدانی درخصوص یک پرتابه یکمرحلهاي، یک مدار پنهان باعث شلیک ناخواسته پرتابه شد و بر اثر آن متأسفانه یک نفر شهید و تعدادي مجروح یا مصدوم شدند. این حادثه در حالی اتفاق افتاد که پرتابه در حال بارگذاري در لانچر بود، و یک مدار پنهان موجب برقدار شدن سوزن شلیک لانچر شده بود و به محض رسیدن قسمت انتهایی پرتابه به سوزن، عمل شلیک ناخواسته اتفاق افتاد. این در حالی است که با انجام تحلیل مدار پنهان در سیستم پرتابه و لانچر، این مدار پنهان قابل کشف و پیشگیري بود.
دستهبنديهاي مدارهاي پنهان
مدارهاي پنهان در دستهبنديهاي مختلفی بررسی میشوند که عبارتند از:
1. مسیرهاي پنهان
2. زمانبنديهاي پنهان
3. علائم پنهان
4. برچسبهاي پنهان
5. روالهاي پنهان
که به ترتیب به آنها میپردازیم.
مسیرهاي پنهان1
سبب جاري شدن جریان، انرژي با توالی منطقی در طول یک مسیر پیشبینینشده یا در یک جهت ناخواسته میشوند.
زمانبنديهاي پنهان2
در آن پیشامدها در یک ترتیب غیرمنتظره یا ناسازگار رخ میدهند.
علائم پنهان3
باعث یک نمایش نامفهوم یا اشتباه از شرایط کاري سیستم میشوند و بدین ترتیب ممکن است منجر به یک عمل نامطلوب از جانب یک اپراتور شوند.
برچسبهاي پنهان4
وظایف سیستم را بهطور نادرست یا مبهم برچسبگذاري میکنند براي مثال، وروديها، کنترلها، نمایشها و باسهاي سیستم و ... و بدین ترتیب ممکن است یک کاربر را بهواسطه اعمال یک محرك نادرست به سیستم گمراه کند.
روالهاي پنهان5
شامل ابهامات نوشتاري و دستوري، دستورالعملها یا توصیههاي ناقص یا غلط، فقدان تذکرات نوشتاري لازم یا کاستیهایی از این دست است که باعث یک عملکرد نادرست در شرایط عملیاتی تصادفی از سوي کاربر میگردد.
انواع ابزارهاي تحلیلی مدار پنهان
تحلیل مدار پنهان عبارتی است که به گروهی از تکنیکهاي تحلیل که براي شناسایی مدارهاي پنهان در سیستم بهطور نظاممند، مدنظر هستند اطلاق شده است. تکنیکهاي Aهح6 ممکن است با توجه به پیچیدگی سیستم، بهصورت دستی یا به کمک کامپیوتر انجام شود. تکنیکهاي Aهح کنونی که کارایی آنها در شناسایی مدارهاي پنهان در سیستم به اثبات رسیده است عبارتند از:
تحلیل مسیر پنهان
یک بررسی نظاممند از همه مسیرهاي الکتریکی ممکن در یک سیستم سختافزاري است. تحلیل مسیر پنهان تکنیکی است که براي یافتن مدارهاي پنهان در سیستمهاي سختافزاري، توزیع قدرت اولیه، کنترل، شبکههاي کلیدزنی و مدارهاي آنالوگ استفاده میشود. این تکنیک بر مبناي شباهتهاي توپولوژیکی مدارهاي پنهان در این نوع سیستمهاي سختافزاري استوار است. این توپولوژيها در واقع یک مدار معادل از مدار پنهان تشکیلشده ارائه میدهد - در ادامه به توپولوژيهاي مختلف مسیرهاي پنهان خواهیم پرداخت - .
تحلیل مدار پنهان دیجیتال
تحلیل شبکههاي سختافزاري براي شرایط پنهان، مدهاي کاري، رقابتهاي زمانی7، خطاهاي منطقی - لاجیک - و ناهماهنگیهاست. با توجه به پیچیدگی سیستم، Aهح دیجیتال ممکن است شامل استفاده از تکنیکهاي تحلیل مسیر پنهان، تحلیل دستی یا گرافیکی، شبیه سازهاي منطقی رایانهاي یا تحلیل طراحی مدار به کمک کامپیوتر8 باشد.
تحلیل مسیر پنهان نرمافزار
یک انطباق تحلیلی مسیر پنهان با جریانهاي منطقی9 برنامه کامپیوتري است. این تکنیک براي تحلیل جریان هاي منطقی نرمافزار بهوسیله مقایسه توپولوژيهاي آنها با شرایط مسیر پنهان شناختهشدة آنهاست.
دیگر تکنیکهاي تحلیل مدار پنهان
از آنجایی که فناوري سیستمهاي سختافزاري و نرمافزاري با نرخ سریعی رشد میکند، تکنیکهاي Aهح جدید نیز بدون شک شکل خواهد یافت. این تکنیک در تحلیل سیستمهاي دیگر بجز سیستمهاي الکتریکی و الکترونیکی - مانند سیستمهاي مکانیکی، هیدرولیکی، نیوماتیکی و ... - در جایی که موقعیتهاي همتراز جریان انرژي، زمانبندي لاجیک، و ... برخورد میکنند کاربرد خواهد یافت. این مقاله بیشتر به تکنیک تحلیل مسیرهاي پنهان خواهد پرداخت و با ارائه مثالها و توپولوژيهاي مختلف بر این بخش تأکید خواهد کرد.
براي روشنتر شدن مفهوم مدارهاي پنهان به مثالهاي زیر توجه کنید:
مدار اتصال کوتاه در اسیلوسکوپ
اگر در هنگام تست و سیگنالگیري از مدار الکترونیکی، اتصالات پرابهاي اسیلوسکوپ مانند شکل 1 متصل شود، چه اتفاقی ممکن است رخ دهد؟ در نگاه اول ممکن است این طور بهنظر بیاید که هیچ اتفاقی نخواهد افتاد اما اگر دقت کنیم در صورتی که دو شاخه تغذیه برق شهر این دو دستگاه - یا یک دستگاه دوکاناله - از نوع قابل اتصال به زمین - ارتدار - باشد، با توجه با اینکه پراب منفی هر دو دستگاه - یا هر دو کانال در یک دستگاه - از طریق شاسی به زمین متصل میشود، لذا باعث اتصال کوتاه شدن دو طرف منبع تغذیه ذب در شکل 1 خواهد شد. این مثال ساده نمونهاي از یک مدار پنهان در حین فرایند تست است.
مثال برچسب پنهان - تغذیه رادار -
برچسب پنهان همانطور که قبلاً نیز اشاره شد یک برچسب بر روي کلید یا وسیله کنترل است که سبب سر زدن عمل نادرست از اپراتور میشود. شکل 3 شمایی از تغذیه یک سیستم رادار هواپیما را نشان میدهد. این مدار شامل یک کلید اصلی - قطعکن - است که تغذیه دو سیستم متفاوت را فراهم میکند ولی بر روي برچسب نصبشده تنها به یکی از سیستمها اشاره شده است - پمپ خنککنندة مایع - . در این حالت وقتی کاربر سعی میکند تغذیه را از پمپ خنککنندة مایع قطع کند سهواً کل رادار را غیرفعال میکند.
