si estas controlando la variacion de temperatura de un horno la variacion no deberia ser tanta, mejor seria un control on/off. Pienso, segun lo que he estudiado, los reles no es conveniente usarlos en pwm, ya que es un control mecanico en la otra parte (ya que es un optoacoplador mas el rele). Solo pienso...si alguien me corrige, es que si aplicas una señal pwm etsas variando el pulso en alto para indicarle al rele cuando debe activarse, pero por lo gnral el pulso en alto es corto, bueno eso depende del periodo de la señal (Ton + Toff) y entonces si es un T corto creo que le costaria activar el relé. Viendo la referencia es una frecuencia es constante y de 30769 Hz cuyo valor varia seteandolo de 0 a 255.
Ese rele que mencionas es un opto por un lado y potencia por otro, asi q se usa para aislar etapas, cosa que no afecte la etapa de potencia y asi protejas la etapa de control. Asi q no juntes las tierras en ese caso. La tierra del lado optoacoplador va al arduino y la de potencia a la red q controla la temperatura.
Por otra parte el PWM puede un poco menos de 5V en alta a la salida, tambien esta el tema de voltajes, tampoco has especificado las caracteristiocas electricas de tu relé; a lo mejor necesitas de una etapa acondicionadora para que llegue una señal de activacion optima a tu rele de estado solido. Lo mismo se aplica para la etapa de potencia de tu rele (donde conectas la carga).
El problema podria ser abarcadolo como te digo, pruebalo mediante la salida digital estando en On o en Off entre los margenes de temperatura que deseas controlar y no la PWM. O si sigues con PWM dale un margen mas amplio no se, sobre 200 el analogWrite. . A lo mejor en la etapa de potencia no le alcanza la activacion por PWM por el periodo.
Me refiero a On Off
digitalWrite(variable, HIGH);
delay (harto tiempo, o variable depende de ti);
digitalWrite(variable2, LOW);
delay( tiempo en funcion a lo que deseas);
El delay lo generas en funcion a lo que necesites, pero ahi te aseguras de activar el rele, o eso pienso. Siempre pensando en que la variacion es en temperatura en un horno, ya que no experimenta una dinamica alta. Por lo gnral, sube a el rango maximo que le das, de ahi dependiendo de la capacidad del horno demorara mas o demorara menos, pero demora.