Неверный замер напряжения

[Frud]

Не более 5 В. Опорное напряжение, это напряжение соответствующее 1023.

Напряжения на аналоговых входах измеряются относительно него. То есть если опорное напряжение 4В и на аналоговом входе тоже 4В то его значение будет 1023.
А если опорное напряжение 5В а на входе 4В то его значение будет 4В/(5В/1024) = 819

Вообще пин 5V не предназначен для питания ардуины от внешнего источника, это всего лишь выход напряжения встроенного стабилизатора питания ардуины. Вам следует подавать питание от внешнего источника на вход стабилизатора VIN, а не на выход 5V. Напряжение питания 7-12В (у меня 9В)