Keine Ahnung, wo man den KMZ 52 bekommt. Zwei der kmz 51 oder 10 machen es aber auch.

Du brauchst einen ADC! Und nicht einen I/O Port Expander.
Wenn du dich mal nen bisschen auf die Suche begibst, wirst du ein paar Portexpander finden. Wichtig ist aber, dass der mindestens 10 bit hat (bis 1024) oder gar 12 bit, was besser wäre und die Genauigkeit steigern würde.
Der PCF8591 hat z.B. nur 8 bit. Das ist für dich zu wenig.

Was für eine Verstärkung du dir bauen musst kriegst du raus, wenn du weißt, was für einen ADC du hast. Dann kannst du dir mal Tante Wiki zu Rate ziehen und nach Operationsverstärker suchen. Da ist bestimmt erklärt, wie man sich so einen Verstärker baut.

Viele Grüße,
jon