Por que no utilizas un AO en modo comparador? En la patilla IN- pones una tensión de unos 3V (Aquí ya usas un divisor resistivo desde la fente de 5 o un estabilizador a 3 o 3V3 según veas) en la pata In+ la salida de la fuente. Vcc del Ao le metes 5V y Vss la llevas a masa. De esta forma siempre que la tensión dada por la fuente supere 3 o 3V3 V según como lo hayas puesto el AO a su salida te dara 5V y esto se lo pasas al arduíno para detectarlo.
Otra opción es usar un divisor resistivo que divida por lo menos entre 3 la tensión (ya que tienes una opción de 12V) y utilizar una entrada analógica del arduíno para medir el valor exacto de la tensión, con esto detectarias el voltio y algo que te va a dar cuando la fuente de 4V.
Un saludo!