Как посчитать потребляемую мощность сконструированного прибора?
Измерить потребляемый метеостанцией ток, умножить на напряжение питания - и получить ответы на все вопросы.
Неверно в корне.
1.напряжение 5В откуда-то взялось. Т.е. есть некий стабилизатор у которого есть КПД. Если у тебя импульсный стабилизатор типа LM2576T то у него КПД 95%, а если 7805 или подобный (как скорее всего и есть) то все зависит от входного напряжения, то же касается и 3,3В. В результате имеем (2,5+20+19)= 42.5мА. В случае если исходное напряжение 9В то потребляемая мощность 382,5мА
2. Выводы Arduino, ничего не потребляют (совсем ничего). Потребляет нагрузка которая к этим выводам подключена. 40мА это предельно допустимый ток, т.е. если ты подключишь маленький светодиод с потребляемым током 10-20мА то все будет нормально, но моторы, светодиодные ленты и пр. к выводам нужно подключать через транзисторы. В твоем случае информационные выходы датчика и дисплея потребляют микроамперы, т.е этим током можно пренебречь.
3.Частота опроса от тока не зависит ни как. Потребляемый ток зависит от тактовой частоты контроллера, согласно даташит на Atmega 328 при частоте 16МГц (как в ардуино) потребляемый ток 19мА, а при частоте 1МГц от внутреннего генератора 5мА. при совсем низкой частоте (например от часового кварца) ток меньше 1мА. Т.е. ты если тебе спешить некуда, но нужно сэкономить пару мА ты  можешь программно поменять частоту на внутренний генератор (заменить кварц сложновато будет). Правда в такой ситуации ты не сможешь прошивать плату по USB, нужен будет программатор для непосредственного программирования МК по SPI