No.96 デジアナ式VU計

1.はじめに

アナログからデジタルの移行期に流行った製品に「デジアナ・・」がありました。確か腕時計だったと思いますが、両方の特徴を生かそうというものでした。

本来VUメータはアナログの針を振らせるもので、人間の感覚に合った音の平均値を表示します。針の立上り時間などが、決められているものです。しかし、電子回路にとっては平均値よりもピークが問題となるケースが多くあります。当然送信機のマイクレベルもです。今のデジタル式のレベル表示にはVUメータと、ピークをホールドするピークメータがあります。アマチュア無線の場合には、マイクレベルの管理に両方の表示があると便利です。No.75のスタンドマイクではこのようなユニットを使っています。これはなかなか便利ですので更に進化させてみようと思い、写真1のような「デジアナ式VU計」をユニットで作ってみましたので紹介します。この写真のように、ラジケータ(以下ラジケと略す)の表示部分にLED表示を加えたもので、今のところ単なるメータに過ぎません。

写真1. アナログのラジケの中にデジタルのLED表示を入れた、デジアナ式VU計です。

フト気が付いてみると、前回、前々回と音楽シリーズが続いてしまいました。今回の題名だとそんな雰囲気もありますが、目的は完全に無線機用を想定しています。もちろん、VU計だけではなく、Sメータや電圧計にも応用はできますが、やはり一番気になるのはマイクの入力レベルかと思います。

2.スタイル

今回の場合は、先ず最初にスタイルありきです。デジアナにしても、ラジケとLEDを別々に表示したのでは普通です。そこで表示の一体化を進めようと考え、ラジケのVU表示目盛の裏からLED表示をする事にしました。つまり同一枠内での表示になりますので、たぶん見やすくなるだろうという思惑です。

当然ですが、いろいろな方法を考えました。まず、写真2のようにラジケの目盛を透明の板で作り直し、裏からLEDをあててみました。これはラジケの白いプラスチックによって光が拡散されてしまい、見難くなって完全にNGでした。まるでクリスマスイルミネーション・・のようでした。ラジケの上側の隙間からLEDを出してみましたが、構造上難しくNGでした。そこで、写真3のようにラジケの目盛板から裏側まで一気に穴を開け、裏にLEDを置く事にしました。これを試すと、なかなか見やすそうです。ただ点灯しないとただの黒い穴ですので、何となく目障りになってしまいます。そこでスモークのアクリル板をラジケの中に入れました。

写真2. ラジケのVU目盛を透明板で作り直しました。

写真3. 目盛板に穴を開けてしまいました。

3.回路

LEDはミドリ5個、アンバー3個、アカ2個の写真4のようなLEDです。これをLM3916で駆動させます。このICはVU計用ですので、そのままVU目盛になります。この他にログ表示やリニア表示用のICもありますので、用途に合わせて選んで下さい。写真5のようなLEDでは、長すぎてラジケの裏に入りません。

写真4. このようなDIPサイズの3色LEDを使いました。

写真5. 昔はこのようなLEDも使っていましたが、これでは入りません。

さて、このICですが基準電圧、つまりフルスケールの電圧が2.5V程度と高くなっています。抵抗で調整ができますが1.25〜12V程度の幅で、あまり低くなりません。本来ゼロVUは+4dBmですので、フルスケールが+3VUとすると+7dBmになります。この場合の電圧を600Ωで計算すると1.73Vとなります。このピークを整流すると2.45Vになりますので、ICの設定としてはその位なのかと思います。しかし、将来的にマイク入力のレベルに使おうとした場合、これでは基準レベルが高過ぎて使い難くなります。元々VU表示をマイクレベルの位置に使うのは、レベル的に食い違っているので仕方ありません。LOCAL基準を勝手に作ろうとする、私が悪いのです。しかし、音声のレベルを表示する場合はVU目盛も捨てがたく、何とか誤魔化して使う事を考えました。そこで、前段にマイクコンプレッサーのTA2011Sを使う事を想定し、0.5V程度でフルスケールにする事を目標にしました。

まず0.5V入力をそのまま使う事とし、基準電圧を強引に0.3V程度に下げる事でデジタル表示をさせ、アナログ表示はICの消費電流を使う方法を進めていました。これが図1の回路になります。これでデジタル表示は動作したのですが、LEDがドット表示にできない事と、アナログ表示に段差ができてしまいました。

図1. 失敗した回路。これでもデジタル表示は動きました。 （クリックすると拡大します）

そこで、0.5VをOPアンプで3V程度に増幅しました。これを検波してアナログメータを振らせる事ができますし、デジタル表示もそのまま十分に余裕をもって表示できます。このように作ったのが図2の回路になります。写真6が、このような実験をしていた時のブレッドボードです。

図2. 結局はオーソドックスに入力レベルをOPアンプで増幅する事にしました。 （クリックすると拡大します）

写真6. ブレッドボードで実験中の様子です。

4.作成

ラジケにはNo.75と同様に、スズキデザイン(http://suzudes10.shop-pro.jp/)で購入したものを使いました。一般的なラジケは表示部分が36×21mmですが、これは44×25mmと一回り大きくなっています。実はラジケの裏に背負わせる基板の大きさの都合があり、このサイズが良かったのです。あまり大き過ぎると実装した時に邪魔になるのですが、これは見やすく使いやすいサイズです。No.75で使った時は、一回り大きい事に全く気が付きませんでした。その程度ですが、僅かな違いでも見やすさは全く違います。写真7の左が一般的なラジケで、右が今回使ったラジケです。

写真7. 左がよくあるタイプのラジケです。右が今回使った少々大きめのラジケです。

図3のような実装図を作って作成しました。少しだけラジケよりも、大き目の基板になってしまいました。写真8がハンダ前の基板になります。写真9が基板の完成したところです。LEDは部品面ではなく、写真10のように足を曲げてハンダ面に取り付けます。ラジケと仮組みして点灯状態を見ます。

逆のようですが、次にラジケのカバーを外して穴を開けます。この位置が微妙ですので、まっすぐになるように、慎重に作業をします。再び仮組みをして動作と位置を確認し、ラジケの端子をハンダ付けします。そしてホットボンド等で軽く基板を固定しておきます。写真11のようになります。

図3. このような実装図を作ってから、基板を作成しました。 （クリックすると拡大します）

写真8. ジャノメ基板をこのようにカットします。

写真9. 部品をハンダ付けしたところです。

写真10. LEDはハンダ面側に付けます。

写真11. このようにホットボンドで固定しました。

5.使用感

このユニットだけで使用感もないのですが、写真12のように2個のユニットを試作して特性を測ってみました。No.92で作ったバーストSGで測ってみると、デジタル表示は1msの長さがあれば、正しく表示します。これはアナログでは全く追いつけません。1N60後の1μFを調整する事で調整はできますが、大体この程度で良いかと思います。

写真12. このように2台作りました。

アナログ表示のやや上に光るデジタル表示はとても見やすく、初めて見たパターンですが違和感はありません。どちらもVU表示ですので、普通の話し声では同じように表示します。ただ、手を叩いたりすると、デジタル表示だけが高く表示をします。BAR表示でもDOT表示でも好みはあると思いますが、アナログメータでは読めない瞬間的な値も表示できますので、便利です。最近のVU表示は全てデジタルで、アナログ的に表示して更にピークも保持するのが主流のようです。しかし、完全アナログのメータも捨てがたい見やすさ、味わいを持っています。その上、同時にピークも見られるので楽しいです。

これだけのユニットですが、構造的、工作的、回路的にあまりに試行錯誤が多く、想像以上の時間がかかってしまいました。それほどのビックリ箱ではありませんが、その割には苦労した作品です。今ではCPUチップを用いてもこのような表示は可能と思います。その方が制約も少なく作れるのかもしれません。