Расположи датчики не друг над другом, а в одной плоскости, это тоже должно помочь, как и перечисленные тобой два варианта. Думаю, что просто не хватает "здоровья" у магнита на второй датчик - датчик дальше, поле слабже.
Я собирал макет подобной схемы, работало очень хорошо, но я собирал "плоскостной" датчик(на датчиках ss49*, для них схема Сокола не нужна), типа оптическая мышь на холлах и в моём варианте вращающиеся оси джоя, как таковые, вообще не нужны.
В твоём случае будет гораздо проще поставить датчики на оси, хотя и интересно что у тебя получится в итоге.
А сам механизм, по сути "киборг Ева Голд", только выполнено более миниатюрно и в металле, насколько я понял.