¿Qué necesito para hacer las siguientes cosas con un arduino?

Con respecto a la primera parte de su pregunta: ¿Está utilizando DC o AC? Si es AC, las cosas son potencialmente una cantidad modesta más complicada, y tengo poca experiencia en ese mundo, así que diferiré de comentar mucho más sobre cualquier AC específico, aparte de mencionar Triacs

Dicho esto, en principio, hay algunas formas de controlar una carga de corriente / voltaje más alto de un Arduino.

Tenga en cuenta que en todos los escenarios que describo aquí, estoy hablando de usar una fuente de alimentación independiente para alimentar la carga.

1. use un "transistor de potencia". Probablemente desearía un MOSFET o un IGBT, clasificado para el voltaje / corriente que está tratando de controlar. Para los MOSFET, probablemente querrá buscar un MOSFET de "nivel lógico" donde la compuerta pueda ser activada completamente por los 5 voltios desde un pin digital Arduino. Si usa un IGBT o un MOSFET de nivel no lógico, necesitará circuitos adicionales para conducir de 10 a 12 voltios (generalmente) a la puerta. Hacen IC de "controlador MOSFET" que están diseñados específicamente para esto, pero también puede utilizar su propio controlador (de algún tipo) de un par de formas diferentes. He obtenido buenos resultados con un IC de comparador de voltaje cuádruple.

2. Use un relé (mecánico). Tendrá que buscar en los catálogos de piezas para encontrar un relé que pueda ser controlado por un Arduino o, nuevamente, necesitará algunos circuitos adicionales entre el Arduino y el relé.

3. Use un relé de estado sólido (SSR).

4. Si estás haciendo AC, probablemente querrás un Triac.

Algunas otras consideraciones: es posible que desee un optoaislador entre su arduino y CUALQUIERA de estos dispositivos. No es estrictamente necesario, pero ayudará a proteger a su Arduino de daños.

Si su circuito de carga es de CC, puede (generalmente) simplemente unirse a la tierra de la fuente de alimentación que impulsa su carga y la tierra en su Arduino. Esto simplifica un poco el cableado, pero existe un pequeño riesgo asociado con los bucles a tierra. Esto no es una preocupación si utiliza un optoaislador.

Si estás haciendo AC, no puedes simplemente conectar los dos circuitos juntos.

Si su carga es inductiva (como, por ejemplo, un motor), existen preocupaciones adicionales con respecto al "retroceso inductivo". Lea sobre eso antes de comenzar a encender y apagar los motores.

En cuanto a la medición ... ¿está tratando de medir el voltaje o la corriente (amperaje) o ambos? Para la corriente, puede usar un sensor de efecto Hall o un sensor de corriente inductivo. Nunca he intentado medir el voltaje de esa manera, pero hay un hilo largo en el antiguo foro de Arduino que habla de estas cosas:

enlace

Sospecho que puede tener mezclados voltios y vatios. Para aclarar las cosas, puede actualizar su pregunta con:

• Lo que desea conducir y su voltaje / corriente nominal (si no está seguro de un enlace al manual o la hoja de datos)
• ¿Qué señal desea medir (de qué se trata? ¿Qué voltaje / corriente / frecuencia?)

Suponiendo que no haya mezclado voltaje / vatios, entonces la respuesta a la primera pregunta es que necesitaría una fuente de alimentación externa.
Un puerto USB suministra 5V a 500mA máximo. 5V x 0.5A = 2.5W.
Dependiendo de lo que esté manejando, las soluciones varían, así que esperaré hasta que haya más información disponible para entrar en más detalles.

Suponiendo lo mismo para la segunda pregunta, necesitaría medir el voltaje y la corriente (posiblemente fase si AC) y realizar los cálculos necesarios para obtener energía. Nuevamente, dependiendo de los niveles de voltaje / corriente y de si la señal medida es AC / DC, comparte la tierra con el Arduino, etc., la solución variará. Independientemente de los niveles, será bastante posible hacerlo sin dañar el Arduino.