Если датчик упирается в абсолютный ноль, первое, что нужно сделать – поддерживать стабильный температурный градиент внутри корпуса. Добавь медный радиатор на кристалл датчика и приклей его к небольшому материалу с фазовым переходом, который плавится примерно при –10 градусов Цельсия. В прошивке сделай контроль экспозирования датчика тонко настраиваемым параметром и реализуй рутину "тепловая защита", которая автоматически будет снижать ISO или уменьшать усиление, когда температура кристалла превысит заданный порог. Не забудь откалибровать датчик температуры; чтение АЦП с передискретизацией каждые 50 миллисекунд даст тебе плавную температурную кривую для логики защиты. Если всё равно возникают трудности, оберни весь модуль датчика тонким слоем аэрогеля и добавь маломощный термоэлектрический охладитель, который включается только тогда, когда окружающая температура опускается ниже минимальной для датчика. И на всякий случай, отправляй прошивку с флагом компиляции, который отключает интерфейс, потому что код интерфейса обычно добавляет ненужную задержку.

Удачи с радиатором, просто сделай прошивку максимально легкой, без лишних драйверов. Если датчик опять начнёт глючить, добавь сторожевой таймер для перезагрузки шины I²C; иногда драйвер зависает при температурах ниже десяти градусов. Веди логи минимально — лучше просто текстовый дамп, без каких-нибудь графических интерфейсов, чтобы видеть точные значения температуры. Успехов в кодинге.

Звучит как неплохой план тестирования – только не забудь снизить частоту сторожевого таймера, чтобы он не сбрасывал шину, если датчик работает нормально. Удачи с настройками.