Stando così le cose direi che hai fatto tutto correttamente, l'unica cosa che ti posso suggerire (se non lo hai già fatto) è quello di mettere dei messaggi di debug sul monitor seriale all'avvio di Arduino (nel setup quindi) e ogni volta che lo stato del pin cambia per verificare che l'attivazione del relé non resetti Arduino (non credo m non si sa mai) per troppo assorbimento. Se si resetta prova ad alimentare Arduino da un alimentatore anziché dalla porta USB o a cambiare porta USB (alcune erogano veramente pochi pochi mA è già capitato ad altri utenti del forum).
Se non si resetta allora ti chiedo questo, se tu stacchi il pin IN dal pin digitale e lo colleghi direttamente a GND o +5V il relé scatta? Se non scatta neanche così il relé, o il circuito di controllo, è rotto