Für einen OPV braucht man keine negative Spannung Besonders mit Rail-Rail Typen kommt man auch mit nur 3-5 V aus. Ich sehe aber nicht das man unbedingt einen OP braucht.

Ich würde bei 3 V batteriespannung bleiben. Eventuell sogar eine Li zelle, sonst wohl 2 mal AA.

Den Widerstand kann man einfach messen rund 1 M in Reihe (an der GND seite, den zu messenden Widerstand von VCC). Die messung geht dann mit VCC als Referenz, und sollte etwa 512 ergeben. Wegen der hohen Impedanz wird man wohl einen Folien-Kondensator von rund 10 nF am AD Eingang brauchen.

Die Versorgungsspannung kann man z.B. so konntrollieren, das man die Spannung am Widerstand in Reihe mit einer grünen LED mißt. Da sollte man dann VCC-ca. 2,2 V messen, also eine recht kleine Spannung. Das gibt zwar keine sehr genaue Spannungsmessung, aber zur kontrolle der Batterie sollte es reichen. Vor allem wird so die Bateriespannung auch mit Last gemessen, so dass es auch bei einfachen Zink-Kohle Batterien noch ein brauchbares Ergebnis gibt. Die Zink Kohle Batterien haben nämlich bis fast ganz zum Schluß noch die volle Leerlaufspannung, aber einen zunehmenden Innenwiderstand.

Den hauptnachteil den man bei 3 V hat, ist dass man wohl keine der hocheffizienten grünen LEDs nehmen kann, denn die braichen oft mehr als 3 V.