¿Cómo puedo conectar de forma segura tanto Arduino como un circuito de 120V 10A?

Como comentó Kevin, puedes conectarlos a un Arduino directamente, siempre que estén usando el mismo voltaje lógico. No hay nada de malo en conectar el Arduino directamente al control de relé, ya que el control estará aislado del resto del relé. Teóricamente, podría pasar una corriente lo suficientemente alta como para provocar que el gas dentro del relé se ionice y cause arcos eléctricos, pero en ese momento estaría preocupado por su seguridad, no por los Arduino. Básicamente, siempre que tengas cuidado al tratar con corrientes altas, tú y tu Arduino estarán bien.

EDITAR: En respuesta a la pregunta 2, dudo que pueda usar solo un cable de alimentación; necesitará un cable conectado a una fuente de 120 V, 5 A (600 W) y uno a una corriente baja. La excepción a esto sería si usara una fuente de alimentación ATX modificada, que suministraría 600W (y así podría transformarse a la tensión correcta), y también tiene líneas lógicas de 5 V que podrían alimentar un Arduino; esto se ha hecho con éxito en RepRap 3D Printer .

Un enfoque que he usado con tales situaciones es, por lo tanto:

• Lleve la conexión de la línea de alimentación (220 voltios de CA en este caso) al gabinete de mi dispositivo, generalmente a través de un conector de alimentación como los que se encuentran en la parte posterior de la fuente de alimentación de una PC de escritorio: El tipo al que se conecta el cable de alimentación:

  

• Coloque uno de los realmente pequeños cargadores USB de pared para teléfonos móviles dentro del gabinete, enchufado a un enchufe de 2 clavijas en el interior: tenía varios cargadores HTC de repuesto, que funcionan muy bien.

  

• AlimentaelArduinoconuncableUSBdesdeelcargador
• Conectelaalimentaciónderedalreléyluegoaunenchufedeparedde3clavijasdeformaregularquetambiénseencuentraenelgabinete
• Enchufeeldispositivoalimentadoporlaredquenecesitocontrolar,enestezócalode3clavijas.

Alusardostiposdiferentesdesocketsenelgabinete,segarantizaqueloscablesdealimentaciónnoesténconectadosalospuertosincorrectos.

LoquehayquecomprobarantesdeseleccionarelcargadorUSBquesevaautilizar:

• Lasalidadevoltajerealporelcargador.Lasbuenasmarcasofrecenunabuenaestabilidadde5voltiosCC,+/-0,1voltiosomenos.AlgunoscargadoresOEMycargadoresdeclon"falsos" ofrecen un voltaje mucho más alto o muy inestable, aunque su conector de salida es USB. Esto puede dañar el Arduino
• Ya sea que el cargador esté aislado o no: una vez más, todos los cargadores genuinos de grandes marcas lo son, los que no tienen marca podrían no estarlo.

  

¿Es seguro conectarse desde un pin de Arduino directamente al pin de señal en este bloque o hay alguna forma en que debería estar "protegiendo" al Arduino?

Es un relé, y el circuito de señal está físicamente separado de la conmutación:

La bobina está conectada a la señal y los terminales del interruptor magnético (A, B, C) están conectados al sistema de 12V. Si bien las partes pueden estar cerca, hay muy pocas posibilidades de que estos dos sistemas entren en contacto a través del relé.

Sin embargo, tenga mucho cuidado al colocar el tablero de relés en cualquier superficie conductora (para el caso, tampoco haga eso con el Arduino, puede quemarlo fácilmente)

  

Finalmente, quiero poner todo este proyecto en una sola caja y espero que solo tenga un cable de alimentación conectado a él. ¿Cuál es la forma más segura de alimentar los circuitos Arduino y 120V 10A (tenga en cuenta que solo uno de los circuitos 120V 10A estaría encendido en un momento dado; nunca de manera simultánea)?

No hay nada malo en mantener los circuitos de alto voltaje en la misma caja, solo tenga cuidado con el aislamiento. Además, 120V 10A es un poco demasiado, es posible que desee utilizar cables gruesos.