mi piace l'idea dei 3 sensori
A livello personale escluderei qualsiasi bus tipo "onewire", e concettualmente anche l'I2C, mettendo forse piu cavi, ma non rischiando blocchi generali dovuti alla frittura di un singolo sensore o interfaccia
questo avviene perchè sono state sviluppate male le libreire (bloccanti e senza gestione degli errori), non a caso tempo fa modificai la Wire per essere non bloccante, e quindi supportare errori sulla linea/hotplug unplug di sensori, ovviamente se previsti lato software, altrimenti sono ignorati
anche l'idea della current-loop, che ammetto di non conoscere (non capisco perchè tu parli di segnali analogici, ho cercato qualcosa ma si parla di segnali digitali, in particaolre seriali), mi pace, se dimostra di essere a prova di disturbi anche su un metro di cavo volante.
il grosso vantaggio dell'analogico è che ogni sensore sarebbe su un pin separato, e quindi se si rompe inserendo una corrente "pazza" non serve escluderlo (se invece un sensore inizia a mandare segnali a caso sul bus i2c o one-wire, bisogna disaccoppiare i sensori riattivandli uno a uno fino ad individuare la causa..)
mettere più atmega in parallelo è semplice in tutti i casi (digitali o analogici), forse nei digitali una seriale è meglio perchè è più facile "sniffare" i dati in entrambe le direzioni ache se l'arduino non è il master del bus, e quindi verificare che l'output dell'atmega in master sia corretto e allineato con quello calcolato anche dagli arduiono dormienti... 