Fabim, sem conhecer os detalhes mecânicos fica difícil sugerir, mas vou dar uma idéia que usei uma vez e ficou massa.
Eu precisava detectar a presença de água num cano de PVC (daquele mais fno que vaina parede, acho que é 3/4, ou 1/2 polegada, sei lá, aquele cano marrom que a gente compra no material de construção.
A máquina era muito semelhante a uma máquina de lavar de roupa (mas o objetivo era completamente diferente.). Eu precisava detectar quando estivesse meio cheia, completamente cheia, quase vazia (ela tinha uma resistência no fundo, e quase vazia era com água cobrindo a resistência completamente), e completamente vazia.
A máquina tinha um cano desses que corria verticalmente ao lado dela, ligada lá embaixo, e por vaso comunicante, o nível de água no cano era o mesmo nível da máquina. Então eu tinha que detectar a presença de água em determinados pontos deste cano.
As limitações eram óbvias: tinha que funcionar com componentes do mercado (ou seja, comprável nas malditas lojas da 24 de maio de Curitiba), tinha que ser ridiculamente barato e tinha que funcionar.
Minha ideia foi fazer um sensor capacitivo. E deu certo. A permissividade relativa do ar é 1, enquanto da água é 80. Ou seja, um capacitor com água como dielétrico tem 80 vezes o valor do mesmo capacitor com ar.
O capacitor eu fiz com uma placa, onde fiz duas trilhas correrem paralelas, mas em espiral. Ficou lindo de se ver, pena que não tenho mais o projeto, fiz ele há uns 9 anos atrás. Essas trilhas formavam um capacitor, e no centro da espiral tinha um furo de uns 3mm. Assim, eu fazia um corte horizontal no cano e colocava essa placa. A água vinha enchendo por baixo, e passava por esse furo e continuava enchendo.
O capacitor tinha metade o fenolite como dielétrico (sei lá que permissividade ele tem), e metade o ar acima da placa. Quando a água enchia o sensor, a metade de cima era substituída por água, e a capacitância aumentava.
Esse capacitor ficava num circuitinho jaguara de oscilador com um operacional, tem uma simulação do circuito quase igual aqui:
http://www.falstad.com/circuit/e-relaxosc.html (a diferença pro meu é que eu usava alimentação simples, e o schidt trigger tinha então três resistores).
O sinal do oscilador passava por um bufferzinho prá aguentar a viagem, e ia até um pino do PIC, e esse analisava o período, se aumentava a partir de um determinado valor, pimbo: tinha água ali.
Provavelmente tua situação seja com dimensões muito menores, mas ainda assim é possível usar esse princípio.
Se funcionar, não esqueça dos meus 10 purça.
98% das vezes estou certo, e não estou nem aí pros outros 3%.