Te invito a que hagas dos pruebas.
1.Quita el OLED del código y presenta todo por Monitor Serie y nos dices si el problema persiste. Tengo la sensación que algo de la librería del OLED conspiera con la lectura de los sensores, haciendo que pierda el timming
2. Existe una librería no bloqueante para DS18B20, o buscala a ver si la encuentras. La librería no se queda esperando a que el DS18B20 termine su ciclo y lo hace de una manera mas liviana digamos.
Prueba ambas opciones a ver si tienes mejor resultado.