Forse non ho capito io il problema ho forse non hai capito tu la spiegazione.
Vediamo di ricapitolare. Se colleghi la tensione di alimentazione al pin AREF il tetto MASSIMO che avrai, cioè 1023, sarà sempre legato alla tensione che circola nel circuito. Per cui se lavori a 5V, 1023 corrisponde a questo valore, se lavori a 4,95V allora 1023 corrisponde a quest'altro.
Ma devi: 1) collegare il pin AREF come detto; 2) impostare analogReference(EXTERNAL) per agganciare il comparatore al valore di AREF.