Ne Möglichkeit wäre vielleicht ein Kompasssensor, den du statt waagerecht, senkrecht einbaust. Einziges Problem ist, dass der den winkel nur in Nord-Süd-Richtung ausmessen kann. Gibt aber mit dem eingebauten Digital-Wandler, direkt verwertbare Werte raus und kein PWM-Signal.

Kannst ja mal auf einer der folgenden Links nach Kompass-Sensoren gucken:

https://www.roboternetz.de/wissen/index.php/Sensorarten

oder

http://www.robot-electronics.co.uk/htm/cmps3doc.shtml

Gruß Green Hell