Nach dem Schaltbild funktioniert das nicht.
Du mußt die Massen (Minusole) der beiden Stromkreise verbinden.
Ein 100 Ohm Widerstand zwischen Arduino Ausgang und Gate ist bessere und einen 10k Ohm Widerstand zwischen Gate und Masse damit wenn der Arduino ausgeschaltet ist auch der MOSFEt nicht leitet.
Der MOSFET muß ein Logic Level MOSFET sein; der IRF520 ist keiner.
Grüße Uwe