Die 20-40 mV sind etwas wenig. Vermutluch liegt das an einer falschen beschaltung auf der Empfängerseite. Normal gehört der eine Anschluß an Masse und der andere mit etwa 10 KOhm an +5 V. Dann sollte das sowas wie 0,5 V / 4,8 V als Signal rauskommen.
Diese Signal kann man dann direkt mit einem µC auswerten, es sei denn die Scheibe dreht sich sehr schnell ( > 100 kHz). Bei hoher Geschwindigkeit wird man auch nicht mehr mit jeder Lichtschranke auskommen und eine extra Verstärker dazwischen brauchen. Als IC zum Zählen ginge sowas wie 74HC192.