從頭打造一把電烏克麗麗

Penk Chen
Penk Chen
Sep 17, 2016 · 7 min read

3D 列印,內建喇叭、擴大機與不到兩千塊的成本

你的第一把電子樂器,是對抗這個沉悶世界的秘密武器

自己的樂器自己做

或許是未竟的搖滾夢、又或是童年補償心理的焦慮作祟,「在家就能做出一把真正的樂器」這個概念深深攫獲了我;加上大人的科學「迷你電吉他」(Vol.26 アンプ+スピーカー内蔵ミニエレキ) 啟發,「自己來做一把開源的 3D 列印電烏克吧」這樣的想法在心中醞釀。

設計概念

今年初和朋友在北京聊過以後就決意打造一把閃電造型的琴向 David Bowie 致敬,這位有著閃電妝容又出賣世界的男人。於是電烏克製作所 Ukulele.Design 和第一把琴,閃電麗麗 (Lightning Uke) 就這麼誕生了。

看得出喇叭承載了眼睛的意象嗎?

在草圖設計階段紙本筆記與 Paper by FiftyThree app 併用,稍微成形後就轉成 SVG 檔匯入 123D Design 直接拉成 STL 打樣。測試時的 3D 印表機使用了 Prusa i3 和 Replicator 2。

為了能夠自宅製造,3D 列印零件的長度受到熱床大小限制;結構上將一把標準尺寸 (soprano) 的烏克麗麗拆成兩段並以榫卯相接,搭配握把增加強度。確定音階長度 (scale length) 以後,琴格以 Fret position calculator 計算,並直接將指板繪製成一體成形的模型,成為琴頸的一部分。

12 格的指板,音階長度為 13 吋

零件清單

零件難得排整齊,後來才知道這種擺放風格叫做 knolling

3D 列印零件

(如果你只想做不插電的版本,琴身可以換成實心的 body-solid.stl)

樂器零件

  • 封閉式機械弦紐 x4
  • 21 inch 烏克麗麗弦 x4
  • 6.3mm 導線接頭 x1

電子零件

  • 洞洞板 x1
  • LM386 積體電路 x1
  • 10Ω 電阻 x1
  • 0.1μF (104) 電容 x1
  • 220μF 電容 x1
  • 10KΩ 可變電阻 x1
  • 旋鈕 x1
  • 1W 8Ω 40mm 內磁喇叭 x1
  • 一段式開關 x1
  • 9V 電池扣 x1
  • 27mm 壓電式蜂鳴器 x1

套件包

若你懶得四處採購或是沒有 3D 印表機,可以在電烏克製作所的網站上直接購買套件包 (或是組裝完成的琴),盈餘部分會捐贈給關注偏鄉與資訊教育的基金會,希望所有的搖滾夢都能夠有實現的一天。

組裝說明

1. 準備零件

首先把琴的零件印出來,建議的設定如下:

  • Infill: 20%
  • Layer height: 0.20 mm
  • Shells: 2
  • Support material and raft: No
若你的熱床比較小,可能需要將零件旋轉 45° 擺放

總列印時間在 Replicator 2 上大約需要 15.5 個小時。

2. 組合琴身

將握把滑入琴頸槽中,並將卡榫嵌合至琴身上,推到底扣緊即完成。

3. 安裝弦鈕

拿出四顆弦鈕 (注意有左右兩個方向),滑入琴身槽中,套上墊片並鎖緊。

4. 綁弦

準備 21 吋烏克麗麗琴弦一套四條。(烏克麗麗四條弦的粗細張力都不同,通常包裝上會有標示。這裡為了拍照好看先拆開了,實際製作時建議綁一條拆一條才不會搞混)

從第四弦開始,穿入琴頭最上端 (靠近身體) 的弦孔中。拉回繞兩圈後拉緊,讓弦卡進上弦枕。

繞過琴橋和琴身尖頭,穿進弦鈕後繞一圈,順時針旋轉弦鈕,直至琴弦稍微繃緊,卡進琴頭底部的溝槽中,待稍後調音。

依序把剩下 1 至 3 弦綁完,修剪多餘的長度,並確定琴弦都卡進正確的 (上弦枕、琴橋) 溝槽中。現在你有一把不插電的烏克麗麗了!

5. 焊接電路

雖然已經可以開始開心彈奏了,但是閃電麗麗與其他烏克麗麗最不一樣的特色在於內建喇叭與擴大機,可以不用音箱也能彈奏出電子樂器的聲音。

拾音器 (pickup) 選用壓電式蜂鳴器 (piezo) 來接收琴身的振動,並把它轉成電子訊號;擴大機電路則使用了 LM386 IC 做訊號放大。

準備電子零件、銲錫與多芯線,依照電路圖完成擴大器電路。喇叭、拾音器與導線接頭我壓製了杜邦頭方便插拔。網路上還有很多 LM386 擴大器的電路圖可以依照需求修改。

6. 連接電子元件

首先將喇叭從弦底下穿過,拉線穿進琴身後以快乾膠固定在凹槽處。壓電式蜂鳴器從琴底拉線,也用快乾固定在底部 (琴橋附近是收音最好的地方)。將開關鎖緊、可變電阻 (音量開關) 套上旋鈕,導線孔與電路板放進琴身預留的空間固定。

扣上電池、闔上蓋子後,你的閃電麗麗就可以開始搖滾了!

下一步

記得我提過這是一個開源的硬體專案嗎? 所有的 STL 模型檔案、零件清單、包含可編輯的設計圖,都能在 GitHub 專案上面找到,歡迎一起修改製作! 如果有任何組裝上的問題,也歡迎來到「電烏克製作所」粉絲頁詢問:

獻給所有大人心中的搖滾夢,happy hacking!

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