Du könntest mal suchen, ob der Arduino eine Bandgap-Referenz -im Prinzip eine Zenerdionde- integriert hat. Dann kann man deren Spannung ratiometrisch messen und so auf die Betriebsspannung zurückschließen. Das geht ggf. sogar per internem Messpunkt, also ohne einen Analogeingang dafür zu belegen.