Um die Drehzahl zu bestimmen könnte ich mir Vorstellen einen Optokoppler an eine der Wicklungen ( 2 Phasen ) des Generators anzuzapfen.
Wenn Du da einen mit integriertem Schmitt Trigger nimmst kommen da am Ausgang schöne Rechteckimpulse an, die Du wunderbar an einen Interrupteingang eines Controllers anschalten kannst.
Damit wäre schon mal die Drehzahlmessung erschlagen.
Du müsstest halt nur für die Berechnung der Drehzahl rauskriegen wie viele Impulse die Phase pro Umdrehung rausgibt.
Die Belastung, die dabei der Optokoppler darstellt, sollte bei einer Drehstromlichtmaschine keine Rolle spielen.
Eventuell wäre eine Diode die antiparallel zur LED des Optokopplers geschaltet ist sinnvoll, damit die LED nicht durch zu hohe Sperrspannung zerstört wird- Es liegt ja Wechselspannung an.

Spannungsmessung:
Ich denk mal, das Dich nicht die Spannung der einzelnen Phasen interessiert, sondern die Summenspannung nach dem Gleichrichter.
Die würde ich mir Einfacherweise nach dem Drehstromgleichrichter abgreifen - über einen Spannungsteiler schicken - RC filtern und dann an einen A/D Wandler des ATMEGA schalten.
Diese Spannung ist ja Massebezogen, somit dürftest Du auch keine Probleme mit der Stromversorgung des Controllers kriegen.
Was Du dann allerdings nicht feststellen kannst ist, wenn eine Diode des Gleichrichters, oder eine Wicklung des Generators defekt ist.
Als Schutz würde ich an den A/D Eingang des Controllers noch eine Z-Diode ( z.B. 4,7V ) anschalten, damit der Controller nicht bei einem kurzen Überspannungsimpuls ( Induktionsspannung ) abraucht.

Man sollte das also auch ohne Analog Komperator in den Griff kriegen

Getestet hab ich sowas noch nicht, aber rein theoretisch sollte es so funktionieren.