VUメーター
2023/12更新
仕様概要

１．外観

◆改造前のSWRはこちらを参照。
◆各部の機能説明はこちらを参照。

２．VUメーター機能
正規のVUメータ機能では無く、 線形レベルメータ機能ですが、以下の説明ではVUメーターと記載しています。
VUメーターの詳しい解説はこちらのサイトを参照すると良いでしょう。
３．メータードライバー
1)ゲインは6db 〜 17db(2倍〜7倍）。
2)10Hz〜20kHzまでフラットな両波整流機能。
3)ピーク・チャージ機能。
4)針の戻り遅延時間の可変機能。(10ms〜1010ms)

・OPアンプ：NJM4565DD　定番のオーディオ用アンプ。

４．筐体、メーター
不要になった手持ちのSWR計を改造する。 SWR計とはこの様な機能です。
このメーターの針の振れ動作は緩やかで規格の遅延300msよりもやや長い。
５．信号の繋ぎ先
1)パソコンのLINE出力端子(PHONE出力端子)
2)オーディオインターフェースのLINE出力端子。
3)オーディオ変換アダプターのLINE出力端子。
4)オーディオ・コンポのLINE出力端子。
5)オーディオ・メインアンプのスピーカー端子も可能。

パソコン音響構成
下図はオーディオ変換アダプターを使った構成の一例ですが、
パソコンにPHONE出力端子が付いていれば、オーディオ変換アダプターは不要です。(ノートPCでは無いのが殆ど)

VUメーターのゲイン調整
1kHz、0dbの正弦波信号を出力してVUメーターの針が0dbの位置になる様にゲインを設定するが、 テスト・トーンをダウンロードして、これをメディアプレーヤーで再生すると簡単に出来ます。

【手順】
以下の手順でVUメーターのゲインを設定するが、要は1KHz、0dbの正弦波音源を出力してVUメーターの針が0db表示になる様にゲイン設定を行う。

1)スピーカー本体のの音量調整VRを最小(無音)に設定する。
2)VUメーター本体のゲインVRを最小に設定する。
3)パソコンのスピーカー出力音量調整を50%位に設定する。

4)ダウンロードした『　1kHz[0db].wav　』を再生する。
5)スピ−カー本体の音量を適度に上げて『1kHzのピー』と言う音が出ている事を確認する。
6)VUメーターの針が「0db」の位置になる様にパソコンのスピーカー出力音量を調整する。

以上の設定後はゲイン変更はしません。
そして、CD再生やYouTube等の音量は0db以下の音量なので、信号源に対応するdb表示ならば VUメーターは最小db〜0dbの範囲の振れ幅であり、 0db以上には振れません。 その一例がこの音量データ で、0db以下である事が分かります。

尚、上記0db調整の際に、以下のフリーソフト（VU/RMS/PeakLevel）を起動して置くと、 これも0db表示になります。


VUメーターの振れ幅検証ツール
パソコンでVUメーターを表示するフリーソフト(VU/RMS/PeakLevel) は音源に対応するdb表なので、このVUメーターの振れと比較してみましたが、このVUメーターはやや振れが大きい様に思います。

各種設定出来るが表示は「VU(db)」でdb表示を選択する。

このフリーソフトVUメーターは、どれ程正規VUメーター仕様に準拠しているのかが不明ですが、 正規のVUメーターを持って無いので、何が正解なのかが分かりません。


VUメーターの振れ確認
音の強弱が大きい演奏をVUメーターの振れで確認ですが、同時に安価な市販品のVUメーターも振らしてます。
遅延調整VRは中央位の位置にしてるので、戻り遅延は時定数で510ms=10uF×51KΩです。
また、オシロスコープで波形も同時に表示してますが、以下の印加波形です。

ピーク・チャージした平滑で、非常に短い音も針が振れる様にしたメーター・ドライバー（回路）にしてありますが、 それでもフリーソフトのVUメーターの方が針の振れが大きいです。

尚、オシロスコープの赤線で記載したレベルは1vで、この1v時にVUメーターが0db表示する様にしてます。
つまり、このメーター・ドライバーは０db／１ｖ表示の設定にしてます。
例えば、この音量データの 0dbの音量はオシロスコープの１ｖの波形表示になります。

以下の動画は3つ動画と合成していますが、針の動きと音が若干ずれてます。
　　

１）【リモート共演】コーヒールンバ ：　YouTube
２）コーヒールンバ（ホセ・マンソ・ペローニ）パコ・デ・ルシア版 ：　YouTube
３）アルパ　コーヒールンバ　河瀬歩佳 ：　YouTube
４）ギターラ・アズール「セニョリータ」 ：　YouTube
５）ギターラ・アズール「三つの涙」 ：　YouTube
６）ブーメの恋人
７）Guitarra Azul - Oasis ：　YouTube
８）Me Siento de Aqui - LIVE cover version ：　YouTube
９）津軽じょんがら節　曲弾き掛け合い ：　YouTube
10）八重〜会津の花一輪〜　♪島津亜矢さん ：　YouTube

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11）Love Is Love/Culture Club ：　YouTube

Love Is Love　はYouTube動画のVUメーターと比較ですが、 これはスタジオでレコーディングに使っているVUメーター「NISHIZAWA R-65」だそうです。
この「NISHIZAWA R-65」の振れは音量データの波形 に対してはやや大き目な感がします。

また、このLove Is Loveの動画のみ、改造VUメーターの遅延設定は最大(時定数で1.01sec)にして緩やかな振れにする事で似たような振れに近づけましたが、 プロが使っているVUメーターは、こんなに緩やかな振れなのでしょうか？。


オーディオ・コンポの構成
ONKYO　CR-N755
曲名は日本語表示して、LINE出力もあるコスパの良いコンポです。
最近の安価なコンポにはLINE出力が付いてないので残念ですね。

下図の様にケーブルで繋ぐだけの構成なのでシンプルです。
ONKYOのCR-N755はLINE出力端子が付いているので、この出力でVUメーターを振らせますが、LINE出力端子の信号はスピーカーの音量に依存しないのがメリットです。

先ず、LINE出力仕様は2ｖ(rms)なので減衰スイッチを減衰側に切り替えます。

次に、上記でダウンロードしたテスト・トーンの『　1kHz[0db].wav　』をCDに焼き、 これを再生してVUメーターの針が0db表示になる様に本装置のゲインVRを調整しますが、 ゲインVRの目盛りは30付近になります。

この後は音楽CDを再生するのみですが、その再生したCDの録音レベルをこのVUメーターで概ね知る事が出来ます。


スピーカー端子に接続する構成
パナソニック ミニコンポ　SC-PMX90-S
FM/AM 2バンド Bluetooth対応 ハイレゾ音源対応。

最近の安価なミニコンポにはLINE出力端子が無いので、この場合は嫌でもこの構成になります。
規格仕様のVUメーターはこの構成で、+4dbm(1.288v)時に0db表示をするが、業界ではこの限りでは無い様です。

業界の理屈は置いといて、CDに焼いたテスト・トーンの『　1kHz[0db].wav　』を再生して、スピーカー端子をACテスターで測定して1.288v(rms)の音量にすると、 かなり煩いです。一般家庭の部屋では騒音レベルです。ご近所迷惑です。

市販品の音楽CDは0db以下の音量なので、このテトス・トーンよりも小さい音量ですが、 テスト・トーンを0.548v(rms)位の音量に調整した後に音楽CDを再生すると程良い音量です。
つまり、を0.548v(rms)/0dbの音量が程よい音量です。

0.548v(rms)時は本体の減衰スイッチOFFで、VUメーター本体のゲイン調整をして0db表示に出来ますが、ACテスター等を使わずに好みの音量にして、 VUメーター本体のゲイン調整をするのも良いでしょう。

　
回路概要説明
ネットで紹介されているのを参考にした回路であるが、詳しい動作解説はネットで検索して、そちらを見て下さい。

ここでは簡単に補足事項を説明する。

１．仮想GND電源回路

非力ではあるが仮想GND方式の２電源にする事で、VUメータードライブ回路には汎用OPアンプが使用出来る様にした。

仮想GNDのためのレールスプリッタ専用のICで TLE2426があるが、手持ちのOPアンプで代用した。
TLE2426は千石電子 や共立エレショップなどから購入出来ます。（2023年現在）
他の代用回路はこちらを参考にして最適な回路にすると良いでしょう。

２．減衰回路

1)減衰スイッチOFF時
入力抵抗の　5.1KΩと10KΩで　10/(10＋5.1)≒0.662　減衰する。

2)減衰スイッチON時
入力抵抗の　5.1KΩと1KΩ、10KΩの並列抵抗≒0.909KΩで　0.909/(0.909+5.1)≒0.1513　減衰する。
(コンデンサーのインピーダンスは無視する)

上記したコンポCR-N755のLINE出力の実測開放端子電圧は1.95v(rms)ですが、
本装置に繋いだ時の実測端子電圧は　1.75(rms)　です。
従い、減衰電圧は　1.75v×1.41×0.1513≒0.373(peak)　になる。

３．プリアンプ回路

ゲイン調整用では6db 〜 17db(2倍〜7倍）の増幅をしてます。
以下の入力時に1v(peak)の出力電圧になり、針が0db表示をさせる仕様です。

1)減衰スイッチOFF時(減衰：0.662

出力電圧1v(peak)に必要な入力電圧はゲインVR最小時(2倍)で　1v/(0.662×2)≒0.755v(peak)　である。

2)減衰スイッチON時：0.1513
上記したコンポCR-N755のLINE出力は減衰して　0.373v(peak)　であり、
出力電圧1v(peak)に必要な入力電圧はゲインは 1v/0.373v×2≒2.68　である。
ゲインVRの目盛りは0〜100なので、(2.68-2）/(7-2)*100≒13.6　であり目盛りの14付近で微調整する事になる。

しかし、このSWR計のVR特性は非線形なので、この特性上から目盛りの30付近で微調整する事になる。

４．両波整流回路

半波整流よりも忠実な結果が得られる両波整流にしてます。10Hz〜20KHzまでフラットな両波整流が得られています。
この実測波形の黄色は両波整流波形。 青は次段のピーク・チャージ＆遅延出力波形で、遅延VR最小時の平滑波形です。
５．ピーク・チャージ＆遅延回路

ﾋﾟｰｸﾁｬｰｼﾞをして、放電を遅延する事で短い音源に対しても針の振れを良くしてます。
ﾋﾟｰｸﾁｬｰｼﾞ用に「積層ｾﾗﾐｯｸ・ｺﾝﾃﾞﾝｻｰ」を使ってますが、 電解ｺﾝﾃﾞﾝｻｰよりもﾋﾟｰｸ・ﾁｬｰｼﾞ効率が良いです。
また、オペアンプ出力によりバッファー機能を兼ねています。
　
まとめ

　対数特性でメーターを振らしてないので線形レベルメーター機能であるが、メーターの機械的遅延の違いでも 針の振れは方は大きく変わり、何方の機能なのかは見分けは付かないでしょう。
また、対数特性の回路でメーターを振らせても見ましたが大差は無く、音の強弱をメーターで楽しむ分にはこれでも必要十分な機能だと思います。

　回路構成は贅沢にオペアンプを４個使ってますが、１個30円なので基板上の素子の費用は安価ですし、SWR計を流用する事で製作費用は非常に安価に済んでます。 現在もヤフオクで中古のSWR計が安価に出品されているので自作派にお勧めです。

　こちらVUメーター付マイクアンプもご覧下さい。